閉じ込められていない圧縮における豚肝臓の粘弾性特性

肝臓の生体力学の理解とモデリングは、この臓器の複雑な性質のために重要な課題を表しています。残念ながら、肝臓の粘弾性特性に関するコンセンサスはなく、結果はサンプルの種類と状態、採用されたテスト方法、およびテスト条件に強く依存しています。標準的なフォーストリガーテスト（ステップ応答または動的機械テストなど）は、サンプルとテスト装置の間に最初の接触を必要とします。これにより、非常に柔らかく高度に水分補給されたサンプルにかなりのストレスがかかる可能性があります。以前の研究では、標準的な機械的テストの欠点に対処するためのテストと分析のフレームワークであるEpsilon Dotメソッド（εRym）を提案しました。ex-bivoのない拘束されていないバルク圧縮テストに焦点を当てて、ここでは、εRymと動的機械分析（DMA）の両方を使用して、小さな株の領域または線形粘弾性領域（LVR）の肝臓粘弾性パラメーターを導き出します。肝臓のサンプルは、周波数掃引テストの終わりに目に見えて劣化したため、DMAテスト時間を短縮するために修正されたアプローチが採用されました。ステップ再構築されたDMA（SRDMA）と呼ばれるこのアプローチは、特定の周波数をめぐる動的測定に基づいており、目的の周波数範囲全体で肝臓の挙動の再構築に基づいています。SRDMAテスト（2.65±0.30 kPa）から得られた瞬間的な弾性弾性率は、εRym（2.04±0.01 kPa）で得られたものよりも有意に高かった。剛性の過大評価は、絶対的なLVRではなくローカルでのデータ収集によるものであり、非常に柔らかく高度に水和生物組織を特徴付ける迅速でゼロのプリストレスアプローチを使用することの重要性を強調していることを示しています。

Understanding and modelling liver biomechanics represents a significant challenge due to the complex nature of this organ. Unfortunately, there is no consensus on liver viscoelastic properties, and results are strongly dependent on sample type and status, adopted testing method, and testing conditions. Standard force-triggered tests (e.g. step response or dynamic mechanical tests) necessitate an initial contact between sample and testing apparatus, which may result in significant pre-stress to very soft and highly hydrated samples. In a previous study we proposed the epsilon dot method (ε̇M): a testing and analysis framework to address the drawbacks of standard mechanical tests. Focusing on ex-vivo unconfined bulk compressive tests, here we use both the ε̇M and dynamic mechanical analysis (DMA) to derive liver viscoelastic parameters in the region of small strains or the linear viscoelastic region (LVR). As liver samples were visibly deteriorated at the end of frequency sweep tests, a modified approach was adopted to reduce DMA testing times. This approach, termed step-reconstructed DMA (SRDMA), is based on dynamic measurements around specific frequencies and then reconstruction of liver behaviour in the entire frequency range of interest. The instantaneous elastic modulus obtained from SRDMA tests (2.65 ± 0.30 kPa) was significantly higher than that obtained with the ε̇M (2.04 ± 0.01 kPa). We show that the overestimation of stiffness is due to data acquisition in a local rather than an absolute LVR, highlighting the importance of using a rapid and zero pre-stress approach to characterise very soft and highly hydrated biological tissues.