Сравнение деформационных моделей барабанной перепонки

Обоснование. Разработка методов оценки соответствия физических свойств искусственных материалов физиологическим параметрам нативных тканей и органов является одной из актуальных задач тканевой инженерии. Это относится и к искусственным раневым покрытиям, используемых при операциях тимпанопластики.

Цель. Определить группу деформационных моделей барабанной перепонки человека с целью скрининга искусственных материалов для хирургического замещения ее дефектов.

Методы. Рассматривали формально определенные деформационные модели: упругую линейную, билинейную, трилинейную, экспоненциальную и гиперупругие модели. Среди гиперупругих моделей анализировали неогуковскую, 2-параметрическую Муни-Ривлина, Огдена 1-го порядка, Йео 3-го порядка, полиномиальную 2-го порядка и модель Веронда-Вестманн. Близость расчетных к экспериментальным данных оценивали с помощью показателей описательной статистики. Для расчетов использовали пакеты программ Mathcad 15.0 и ANSYS 2022 R2.

Результаты. Определены численные значения параметров линейной, билинейной, трилинейной, экспоненциальной и семейства гиперупругих моделей. Из исследованных гиперупругих моделей наименьшую среднюю квадратичную ошибку аппроксимации продемонстрировала полиномиальная модель (SD = 0.002 МПа), наибольшую корреляцию данных – модели полиномиальная, Огдена и Йео (R = 0.9999).

Выводы. Полиномиальная модель является наиболее предпочтительной при описании механических свойств такого биологического объекта как барабанная перепонка, испытывающего различные моды деформаций, и может применяться для скрининга искусственных материала для замещения дефектов при пластике БП. Среди прочих моделей наилучшие показатели невязки модельных и опытных данных установлены у экспоненциальной модели (SD = 0.002 МПа, R = 0.9998). Полученные данные могут быть полезны в сфере регенеративной медицины и тканевой инженерии при поиске замещающих материалов для реконструктивных вмешательств на среднем ухе.