3D finite element models from serial section histology of skeletal muscle tissue - The role of micro-architecture on mechanical behaviour.
3D finite element models from serial section histology of skeletal muscle tissue - The role of micro-architecture on mechanical behaviour.
复制标题
骨骼肌组织连续切片组织学的 3D 有限元模型 - 微结构对机械行为的作用
DOI：
10.1016/j.jmbbm.2020.104109
复制
发表时间：
2021
影响因子：
3.9
通讯作者：
A. E. Ehret
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
R. Kuravi;K. Leichsenring;M. Böl;A. E. Ehret
在这个贡献中，我们从一系列猪骨骼肌组织的组织学切片中创建了三维（3D）有限元模型。通过使用辅助标记对染色切片进行仿射对齐，对其进行图像配准，然后进行图像分割以确定每个切片中的肌肉纤维和细胞外基质，特别是关于纤维通过堆栈的连续性。有了这些信息，三维虚拟组织样本被重建，离散，并与适当的非线性弹性各向异性材料模型相关联。总体解剖结构直接从图像中获得，各向异性的局部方向是通过与稳态扩散的类比来确定的。然后研究了用于重建的组织切片数目对虚拟组织样本的数值模拟力学响应的影响。结果表明，肌肉组织沿肌束是相当不均匀的，横向各向同性不足以描述它们在典型的肌束长度尺度上的物质对称性。不同载荷情况下的数值模拟表明，忽略纤维的波动及其非均匀截面只会适度影响组织在拉伸和压缩模式下的被动响应，但在预测对一般载荷和激活的响应时可能变得至关重要。
In this contribution we create three-dimensional (3D) finite element models from a series of histological sections of porcine skeletal muscle tissue. Image registration is performed on the stained sections by affinely aligning them using auxiliary markers, followed by image segmentation to determine muscle fibres and the extracellular matrix in each section, with particular regard to the continuity of the fibres through the stack. With this information, 3D virtual tissue samples are reconstructed, discretised, and associated with appropriate non-linear elastic anisotropic material models. While the gross anatomy is directly obtained from the images, the local directions of anisotropy were determined by the use of an analogy with steady state diffusion. The influence of the number of histological sections considered for reconstruction on the numerically simulated mechanical response of the virtual tissue samples is then studied. The results show that muscle tissue is fairly heterogeneous along the fascicles, and that transverse isotropy is inadequate in describing their material symmetry at the typical length scale of a fascicle. Numerical simulations of different load cases suggest that ignoring the undulations of fibres and their non-uniform cross-sections only moderately affects the passive response of the tissue in tensile and compressive modes, but can become crucial when predicting the response to generic loads and activation.
登录
查看更多内容
影响因子：
2.4
作者：
Bahar Sharafi;S. Blemker
通讯作者：
Bahar Sharafi;S. Blemker
肉牛动物各肌肉弹性蛋白含量
DOI：
--
发表时间：
1967
期刊：
影响因子：
--
作者：
J. R. Bendall
通讯作者：
J. R. Bendall
均匀有限变形下骨骼肌收缩的连续模型
影响因子：
3.5
作者：
Babak Sharifimajd;Jonas Stålhand
通讯作者：
Jonas Stålhand
DOI：
10.1159/000147798
发表时间：
1996
期刊：
Acta anatomica
影响因子：
--
作者：
R. R. Roy-R.;D. Pierotti;V. Edgerton
通讯作者：
R. R. Roy-R.;D. Pierotti;V. Edgerton
Ganong 的医学生理学评论 – 第 23 版 Kim E Barratt Ganong 的医学生理学评论 – 第 23 版等 |McGraw Hill Medical|726pp|£41.99978 0 07160567 00071605673
DOI：
--
发表时间：
2010
期刊：
影响因子：
--
作者：
S. Mcgurk
通讯作者：
S. Mcgurk