مشخصه‌سازی خواص مکانیکی بافت نرم ناهمگن به وسیله مدلسازی هایپر- ویسکوالاستیک و روش المان محدود معکوس

Abstract

مشخصه سازی خواص مکانیکی بافت نرم با استفاده از مدل هایپر- ویسکوالاستیک در زمینه پزشکی از جمله در تشخیص بیماری ها توجه ویژه ای را به خود جلب کرده است. در بیشتر مطالعات انجام شده، فقط یک بافت همگن تحلیل شده است. بنابراین در صورت معیوب بودن بافت های زیرین تعمیم نتایج به دست آمده از تحلیل یک بافت برای سایر بافت ها امکان پذیر نخواهد بود. به همین جهت در این مطالعه، برای ایجاد یک بافت ناهمگن، یک لایه سینه مرغ بر روی یک لایه جگر گوسفند قرار داده می شود. خواص مکانیکی این دو بافت با استفاده از یک آزمون فروروندگی به صورت همزمان تعیین می شود. پارامترهای مدل، بوسیله روش المان محدود معکوس تعیین می شوند. همچنین یک الگوریتم بهینه سازی برای فرآیند کمینه سازی اختلاف نمودارهای نیرو-زمان حاصل از آزمایش فروروندگی و شبیه سازی المان محدود بکار رفته است. با جدا نمودن دو بخش هایپرالاستیک و ویسکوالاستیک نمودار نیرو- زمان، پارامترهای مربوط به هر بخش طی فرآیند المان محدود معکوس جداگانه ای محاسبه می شوند که این کار موجب کاهش مدت زمان حل و حجم محاسبات می گردد. در نهایت، پارامترهای ویسکوالاستیک و هایپرالاستیک، به ترتیب، با خطای حداقل مربعات غیرخطی 0.0695 و 0.0315 به دست آمده اند. مقایسه نمودار نهایی حاصل از شبیه سازی المان محدود و نمودار آزمایشگاهی ، صحت و کارایی روش استفاده شده را نشان می دهد.