Influence of a skin tissue anisotropy on mechanical hysteresis

• Autorzy: Wiśniewska A. , Liber-Kneć A.

Identyfikatory

DOI

10.4467/2353737XCT.16.291.6123

Warianty tytułu

PL

Wpływ anizotropii tkanki skórnej na histerezę mechaniczną

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The mechanical properties of a pig’s skin as a human skin substitute in the studies carried out in vitro are used in surgery and engineering design. The investigation included the uniaxial tensile test and cyclic loading-unloading tests of a swine skin. The values of dissipated energy and energy dissipation ratio for first, fifth and tenth hysteresis loop of every examined sample were obtained. In the investigation, the skin anisotropy was taken into consideration. The estimation of the influence of various levels of load on the values of the measured parameters was also made.

PL

Właściwości mechaniczne tkanki skórnej świni jako substytutu skóry ludzkiej w badaniach in vitro są wykorzystywane w chirurgii i projektowaniu inżynierskim. Badania obejmowały przeprowadzenie próby jednoosiowego rozciągania oraz wykonanie testów cyklicznego obciążania-odciążenia dla skóry świni. Otrzymano wartości energii dyssypacji oraz współczynnika pochłaniania energii dla pierwszej, piątej i dziesiątej pętli histerezy mechanicznej każdej zbadanej próbki. We wszystkich przeprowadzonych badaniach uwzględniono anizotropową budowę tkanki skórnej. Oceniono także wpływ różnych poziomów zastosowanego obciążenia na wartości mierzonych parametrów.

Słowa kluczowe

EN

mechanical properties; energy dissipation; skin; animal samples; hysteresis

PL

właściwości mechaniczne; dyssypacja energii; tkanka skórna; próbki zwierzęce; histereza

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej im. Tadeusza Kościuszki
• Czasopismo: Czasopismo Techniczne. Mechanika
• Rocznik: 2016
• Tom: Y. 113, iss. 5-M
• Strony: 125--136
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., il., tab., wykr.

Twórcy

autor

Wiśniewska A.

• Institute of Applied Mechanics, Faculty of Mechanical Engineering, Cracow University of Technology

autor

Liber-Kneć A.

• Institute of Applied Mechanics, Faculty of Mechanical Engineering, Cracow University of Technology

Bibliografia

• [1] Szotek S., Będziński R., Kobielarz M., Gąsior-Głogowska M., Komorowska M., Maksymowicz K., Hanuza J., Hermanowicz K., Właściwości skóry ludzkiej uzyskane w testach mechanicznych i techniką spektroskopii Ramana, Engineering of Biomaterials (Inżynieria Biomateriałów), vol. 12(89–91), 2009, 207–209.
• [2] Arumugam V., Naresh M.D., Sanjeevi R., Effect of strain rate on the fracture behaviour of skin, Journal of Biosciences, vol. 19(3), 1994, 307–313.
• [3] Gallagher A.J., Ní Anniadh A., Bruyere K., Otténio M., Xie H., Gilchrist M.D., Dynamic Tensile Properties of Human Skin, IRCOBI Conference Proceedings, 2012.
• [4] Edwards Ch., Marks R., Evaluation of Biomechanical Properties of Human Skin, Clinics in Dermatology, vol. 13(4), 1995, 375–380.
• [5] Shergold O.A., Fleck N.A., Radford D., The uniaxial stress versus strain response of pig skin and silicone rubber at low and high strain rates, International Journal of Impact Engineering, vol. 32(9), 2006, 1384–1402.
• [6] Ní Annaidh A., Bruyere K., Destrade M., Gilchrist M.D., Maurini C., Otténio M., Saccomandi G., Automated estimation of collagen fibre dispersion in the dermis and its contribution to the anisotropic behaviour of skin, Annals of Biomedical Engineering, vol. 40(8), 2012, 1666–1678.
• [7] Fung Y.C., Biomechanics. Mechanical properties of living tissues, Springer, USA, 1993.
• [8] Misra S., Ramesh K.T., Okamura A.M., Modeling of Nonlinear Elastic Tissues for Surgical Simulation, Computer Methods in Biomechanics and Biomedical Engineering, vol. 13(6), 2010, 811–818.
• [9] Karimi A., Rahmati S. M., Navidbakhsh M., Mechanical characterization of the rat and mice skin tissues using histostructural and uniaxial data, Bioengineered, vol. 6(3), 2015, 153–160.
• [10] Wang Y., Marshall K.L., Baba Y., Lumpkin E.A., Gerling G.J., Compressive Viscoelasticity of Freshly Excised Mouse Skin Is Dependent on Specimen Thickness, Strain Level and Rate, PLoS One, vol. 10(3), 2015.
• [11] Swindle M.M., Makinhttp://vet.sagepub.com/content/49/2/344.full-aff-2 A., Herronhttp: //vet.sagepub.com/content/49/2/344.full-aff-3 A.J., Clubb Jr F.J., Frazier K.S., Swine as Models in Biomedical Research and Toxicology Testing, Veterinary Pathology, vol. 49 (2), 2012, 344–356.
• [12] Żak M., Kuropka P., Kobielarz M., Dudek A., Kaleta-Kuratewicz K., Szotek S., Determination of the mechanical properties of the skin of pig fetuses with respect to its structure, Acta of Bioengineering and Biomechanics, vol. 13 (2), 2011, 37–43.
• [13] Liu Z., Yeung K., The preconditioning and stress relaxation of skin tissue, Journal of Biomedical and Pharamaceutical Engeeniring, 2:1, 2008, 22–28.
• [14] Geerligs M., Skin layer mechanics, Ph.D. Thesis, Technische Universiteit Eidhoven, 2010, 27–30.
• [15] Łagan S., Liber-Kneć A., Charakterystyka anizotropowych właściwości mechanicznych skóry świni, Engineering of Biomaterials (Inżynieria Biomateriałów), vol. 17(128–129), 2014, 61–63.
• [16] Lim J., Hong J., Chen W.W., Weerasooriya T., Mechanical response of pig skin under dynamic tensile loading, International Journal of Impact Engineering, vol. 38, 2011, 130–135.
• [17] Pailler-Mattei C., Bec S., Zahouani H., In vivo measurements of the elastic mechanical properties of human skin by indentation tests, Medical Engineering & Physics, vol. 30(5), 2008, 599–606.
• [18] Ní Annaidh A., Bruyere K., Destrade M., Gilchrist M. D., Otténio M., Characterising the Anisotropic Mechanical Properties of Excised Human Skin, Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials, vol. 5(1), 2012, 139–148.
• [19] Hendriks F. M., Mechanical Behaviour of Human Skin in Vivo, Nat.Lab. Unclassified Report 820, Philips Research Laboratories, 2001.
• [20] Szotek S., Będziński R., Kobielarz M., Żywicka B., Pielka S., Kuropka P., Badanie właściwości mechanicznych skóry, Engineering of Biomaterials (Inżynieria Biomateriałów), vol. 11(81–84), 2008, 77–79.
• [21] Bismuth C., Gerin C., Viguier E., Fau D., Dupasquier D., Cavetier L., David L., Carozzo C., The biomechanical properties of canine skin measured in situ by uniaxial extension, Journal of Biomechanics, vol. 47, 2014, 1067–1073.
• [22] Ehret A.E., Hollenstein M., Mazza E., Itskov M., Porcine dermis in uniaxial cyclic loading: sample preparation, experimental results and modeling, Journal of Mechanics of Materials and Structures, vol. 6(7–8), 2011, 1125–1135.