ОГЛЯД МЕХАНІЧНИХ І ТЕРМОДИНАМІЧНИХ МОДЕЛЕЙ ШКІРИ ЛЮДИНИ В КОНТЕКСТІ ПЛАСТИЧНОЇ ХІРУРГІЇ
DOI:
https://doi.org/10.31498/2522-9990212019187881Ключові слова:
моделювання шкіри, ангіосомная теорія, лінії Лангера, рівняння біотепла, ріст шкіри, комп’ютерне планування хірургічних втручаньАнотація
Розглядаються підходи комп'ютерного планування лікування опіків на основі математичного моделювання біофізичних властивостей шкіри за допомогою механічних моделей, що враховують пружні і еластичні властивості шкіри а також термомеханічних моделей, які враховують терморегуляцію тканин. Наведено стислий огляд сучасних уявлень про будову і функціонування шкіри людини з особливою увагою до будови кровоносної системи. Відзначаються переваги і недоліки даних моделей. Обговорюється питання про застосування моделювання в області пластичної хірургії, зокрема, експандерної дерматензіі. Розглядається математичне моделювання росту шкіри. Відзначається, що механічні моделі шкіри засновані на обчисленні взаємозв'язку напруга-деформація і при відомій залежності, якщо тільки модель досить повно відображає реальні властивості шкіри, стає можливим підібрати такі величини і напрямки деформацій, щоб напруга виявилося мінімальним. Моделі функціонування шкіри мають переваги щодо оцінки реальних властивостей шкіри і відносною простотою обчислювальної реалізації. Однак, порівняно слабо розроблені методи, що реалізують такі властивості шкіри як нелінійність і анізотропність (за лініями Лангера і розташуванню капілярної мережі). При цьому необхідним є застосування даних підходів до моделювання процесу розтягування шкіри під час операції експандерної дерматензіі з урахуванням реальних параметрів шкіри. Перспективним підходом є застосування методів тепловізійної діагностики для візуалізації судин в процесі балонний терапії. При цьому спостереження оброблюваної ділянки в інфрачервоному діапазоні дозволить розрахувати адекватність запропонованої термомеханічної моделі. Моделювання еластичних властивостей шкіри дозволить враховувати функціональні особливості при експандерної дерматензіі і застосування таких моделей в пластичної хірургії дозволить проводити комп'ютерне планувань оперативних втручань при лікуванні опіків, скорочувати час реабілітації та зменшувати ризик ускладненьПосилання
Principles of computer planning in the functional nasal surgery / O. G. Avrunin [et al.] // Przegląd Elektrotechniczny. – 2017. – R. 93, N 3. – S. 140–143.
Інтелектуальні технології моделювання хірургічних втручань / О. Г. Аврунін [та ін.]. – Харків : ХНУРЕ, 2018. – 224 с.
Возможности компьютерного планирования при лечении ожогов методом экспандерной дермотензии / А. О. Киряк [и др.] // Наука та виробництво : міжвуз. темат. зб. наук. праць / ДВНЗ «ПДТУ». – Маріуполь, 2019. – Вип. 20. – С. 150–155.
Балабанов, Е. И. Кожа человека. Механические свойства. Теплопередача. Аналитический обзор [Электронный ресурс] / Е. И. Балабанов. – Режим доступа: http://osense.narod.ru/library/physics/html/041001
Хананашвили, Я. А. Лекции по физиологии регионарного кровообращения / Я. А. Хананашвили. – Ростов-на-Дону, 2010. – 88 с.
Danielson, D. A. Human skin as an elastic membrane / D. A. Danielson // Journal of Biomechanics. – 1973. – Vol. 6, N 5. – P. 539–546.
Tong, P. The stress-strain relationship for the skin / P. Tong, Y. Fung // Journal of Biomechanics. – 1976. – Vol. 9, N 10. – P. 649–657.
Bischo, J. E. A Finite element modeling of human skin using an isotropic, nonlinear elastic constitutive model / J. E. Bischo, E. M. Arruda, K. Grosh // Journal of Biomechanics. – 2000. – Vol. 33, N 6. – P. 645–652.
Lanir, Y. A Structural theory for the homogeneous biaxial stress-strain relationships in flat collagenous tissues / Y. Lanir // Journal of Biomechanics. – 1979. – Vol. 12, N 6. – P. 423–436.
A Microstructurally Based Orthotropic Hyperelastic Constitutive Law / A. M. Zollner [et al.] // Biomech Model Mechanobiol. – 2012. – Vol. 11, N 6. – P. 855–867.
