Характеристика анизотропных механических свойств иссечённой кожи человека

Механические свойства кожи важны для целого ряда задач, включая хирургию, дерматологию, биомеханику ударных воздействий и судебную медицину. В этом исследовании изучено влияние локализации и ориентации на деформационные характеристики 56 образцов иссечённой кожи человека. Одноосные испытания на растяжение проводили на образцах кожи спины при скорости деформации 0,012 с⁻¹. Для измерения двумерной деформации использовали корреляцию цифровых изображений; также выполняли гистологическое исследование дермы. Средний предел прочности при растяжении составил 21,6 ± 8,4 МПа, средняя деформация при разрушении — 54 ± 17%, средний начальный наклон кривой — 1,18 ± 0,88 МПа, средний модуль упругости — 83,3 ± 34,9 МПа, а средняя энергия деформации — 3,6 ± 1,6 МДж/м³. Многофакторный дисперсионный анализ показал, что эти механические свойства кожи зависят от ориентации относительно линий Лангера (P<0,0001–P=0,046). Кроме того, локализация образцов на спине значимо влияла на предел прочности при растяжении (P=0,0002), модуль упругости (P=0,001) и энергию деформации (P=0,0052). Гистологическое исследование подтвердило наличие чёткой корреляции между ориентацией линий Лангера и преимущественной ориентацией коллагеновых волокон в дерме (P<0,001). Полученные данные будут иметь существенное значение для разработки структурных конститутивных моделей кожи.