Modeling multiaxial damage regional variation in human annulus fibrosus

环空(植物学) 材料科学 各向异性 压缩(物理) 层状结构 机械 椎间盘 结构工程 本构方程 复合材料 有限元法 物理 工程类 光学 解剖 医学
作者
Abderrahman Tamoud,Fahmi Zaïri,Amar Mesbah,Fahed Zaïri
出处
期刊:Acta Biomaterialia [Elsevier]
卷期号:136: 375-388 被引量:19
标识
DOI:10.1016/j.actbio.2021.09.017
摘要

In the present article, a fully three-dimensional human annulus fibrosus model is developed by considering the regional variation of the complex structural organization of collagen network at different scales to predict the regional anisotropic multiaxial damage of the intervertebral disc. The model parameters are identified using experimental data considering as elementary structural unit, the single annulus lamellae stretched till failure along the micro-sized collagen fibers. The multi-layered lamellar/inter-lamellar annulus model is constructed by considering the effective interactions between adjacent layers and the chemical-induced volumetric strain. The regional dependent model predictions are analyzed under various loading modes and compared to experimental data when available. The stretching along the circumferential and radial directions till failure serves to check the predictive capacities of the annulus model. Model results under simple shear, biaxial stretching and plane-strain compression are further presented and discussed. Finally, a full disc model is constructed using the regional annulus model and simulations are presented to assess the most likely failed areas under disc axial compression. The damage in annulus soft tissues is a complex multiscale phenomenon due to a complex structural arrangement of collagen network at different scales of hierarchical organization. A fully three-dimensional constitutive representation that considers the regional variation of the structural complexity to estimate annulus multiaxial mechanics till failure has not yet been developed. Here, a model is developed to predict deformation-induced damage and failure of annulus under multiaxial loading histories considering as time-dependent physical process both chemical-induced volumetric effects and damage accumulation. After model identification using single lamellae extracted from different disc regions, the model predictability is verified for various multiaxial elementary loading modes representative of the spine movement. The heterogeneous mechanics of a full human disc model is finally presented.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
彩色的冷梅完成签到 ,获得积分10
1秒前
不吃芹菜完成签到,获得积分10
5秒前
自由的中蓝完成签到 ,获得积分10
17秒前
天真的莺完成签到,获得积分10
18秒前
steven完成签到 ,获得积分10
24秒前
24秒前
小鱼女侠完成签到 ,获得积分10
27秒前
妖精完成签到 ,获得积分10
31秒前
小西完成签到 ,获得积分10
31秒前
zokor完成签到 ,获得积分10
39秒前
光亮若翠发布了新的文献求助10
40秒前
白米完成签到 ,获得积分10
47秒前
叮叮当当完成签到,获得积分10
50秒前
congcong完成签到 ,获得积分10
58秒前
张先生完成签到 ,获得积分10
1分钟前
Chloe完成签到 ,获得积分10
1分钟前
找找找文献完成签到 ,获得积分10
1分钟前
iWatchTheMoon应助咕咕采纳,获得10
1分钟前
Anonymous完成签到,获得积分10
1分钟前
DrCuiTianjin完成签到 ,获得积分10
1分钟前
木南大宝完成签到 ,获得积分10
1分钟前
JYing完成签到 ,获得积分10
1分钟前
咕咕完成签到,获得积分10
1分钟前
smile完成签到,获得积分20
1分钟前
碳火涮羊肉完成签到 ,获得积分10
1分钟前
mojojo完成签到 ,获得积分10
2分钟前
蟹xie完成签到 ,获得积分10
2分钟前
三脸茫然完成签到 ,获得积分10
2分钟前
南风完成签到 ,获得积分10
2分钟前
活力机器猫完成签到 ,获得积分10
2分钟前
老张完成签到 ,获得积分10
2分钟前
ranj完成签到,获得积分10
2分钟前
Gary完成签到 ,获得积分10
2分钟前
小文子完成签到 ,获得积分10
3分钟前
研友_8KAOBn完成签到,获得积分10
3分钟前
追寻奇迹完成签到 ,获得积分10
3分钟前
会发芽完成签到 ,获得积分10
3分钟前
ko1完成签到 ,获得积分10
3分钟前
xiaowuge完成签到 ,获得积分10
3分钟前
黎乐乐完成签到 ,获得积分10
3分钟前
高分求助中
Becoming: An Introduction to Jung's Concept of Individuation 600
Ore genesis in the Zambian Copperbelt with particular reference to the northern sector of the Chambishi basin 500
A new species of Coccus (Homoptera: Coccoidea) from Malawi 500
A new species of Velataspis (Hemiptera Coccoidea Diaspididae) from tea in Assam 500
PraxisRatgeber: Mantiden: Faszinierende Lauerjäger 500
Sarcolestes leedsi Lydekker, an ankylosaurian dinosaur from the Middle Jurassic of England 450
Die Gottesanbeterin: Mantis religiosa: 656 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3164826
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2815925
关于积分的说明 7910558
捐赠科研通 2475504
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1318248
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 632035
版权声明 602296