Biomechanics of Human Plantar Skin: Experimental and Constitutive Analysis

Autori: Claudio Chiastra, Selene Pirola, Simone Saitta, Francesco Sturla, John F. LaDisa Jr

Keywords

Artificial intelligence; Computational simulation; Digital twin; Patient-specific modeling; Personalized medicine.

Sommario

La cute plantare è un tessuto altamente specializzato che protegge il piede dalle lesioni e si adatta alle sollecitazioni esterne. Tuttavia, può essere soggetta a ulcere plantari diabetiche, che figurano tra le ferite più difficili e costose da trattare. Sebbene si tratti di un argomento cruciale, pochi studi si sono concentrati sulle proprietà meccaniche della cute del piede e su come la malattia le alteri. In questo contesto, il presente lavoro mira a descrivere in modo esaustivo il comportamento meccanico della cute plantare attraverso esperimenti e analisi costitutive.
Sono state condotte diverse prove sperimentali (prove di trazione fino a rottura, compressione non confinata a diverse velocità di deformazione, prove di rilassamento delle sollecitazioni) su campioni di pelle plantare umana tagliati lungo le direzioni posteriore-anteriore (PA), laterale-mediale (LM) e craniale-caudale (CC). Successivamente, i risultati sperimentali sono stati utilizzati per identificare, tramite un’analisi inversa, i parametri del modello costitutivo visco-iperelastico anisotropico adottato per descrivere la risposta meccanica della pelle.
Il comportamento non lineare, anisotropico e dipendente dal tempo della pelle plantare, con differenze tra le regioni anteriore e posteriore del piede. Inoltre, il modello costitutivo adottato è in grado di cogliere il comportamento meccanico della cute plantare.

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