Effect of normal compression on the shear modulus of soft tissue in rheological measurements

Viskoelastik malzemelerin reolojik özelliklerini karakterize etmek için gerçekleştirilen deneylerde, test numunesi ile reometrenin paralel plakaları arasındaki kaymayı önlemek amacıyla bir miktar sıkıştırma uygulanması gereklidir. Bu sıkıştırmanın viskoelastik malzemenin reolojik burulma özellikleri üzerine etkisi literatürdeki birkaç çalışmada farkedilmiş ve raporlanmış olmasına rağmen, günümüze kadar bu etkinin detaylarını araştıran sistematik bir çalışma gerçekleştirilmemistir. Bu çalışmada, normal yöndeki gerinim ve gerinim hızının dana karaciğer dokusuna ait burulma modülleri üzerine etkisini incelemek amacıyla iki farklı deney gerçekleştirilmiştir. Öncelikle silindirik karaciğer doku örneklerine v = 0.000625, 0.00625, 0.0625, 0.315, 0.625 mm/s hızlarında, %20 miktarında normal gerinim uygulanmıştır. Daha sonra sanki-statik (quasi-static) yükleme hızı olan v = 0.000625 mm/s hızında, değişen sıkıştırma normal ön gerinim miktarları altında (ε = 1%, 2.5%, 5%, 7.5%, 10%, 12.5%, 15%, 17.5% and 20%) ve ω = 0.1 to 10 Hz frekans aralığında dinamik burulma yüklemesi deneyleri gerçekleştirilmiştir. Deney sonuçları, dana karaciğer dokusu burulma modüllerinin artan sıkıştırma normal ön gerinimleri ile arttığını göstermiştir. Bir hiper-viskoelastik malzeme modeli oluşturulup deney sonuçlarına uydurulmuştur, bu sayede dana karaciğer dokusunun normal yönde ön gerinim olmadan göstereceği doğru burulma kesme modülleri belirlenmiştir. Bu referans değer ile karşılaştırıldıgında, %1-%20 aralığında uygulanan normal ön gerinim altında ölçülen burulma kesme modülü değerlerinde %0.2-%243.1 aralığında ortalama bağıl hata yapıldığı görülmüştür. ε = 2.5% ve üzeri miktarlardaki normal ön gerinim altında ölçülen dana karaciğeri burulma modülleri değerlerinin, normal yönde ön gerinim olmadan ölçülen referans değerden istatistiksel olarak farklı olduğu görülmüştür (p < 0.05).