360度全表面镜像辅助全景数字图像 correlation技术实现主动脉动态力学特性的全场表征

本文创新性地将120度镜像辅助全景数字图像相关技术（pDIC）与脉动压力模拟系统相结合，首次实现了主动脉在模拟体内脉动压力下的360度全表面动态位移、应变、速度和应变率场的四维重建，并通过有限元模型更新（FEMU）方法逆向识别了主动脉的超弹性材料参数。该研究为动脉瘤破裂、药物效应等场景下的主动脉动态生物力学行为表征提供了突破性技术方案。

　　

Highlight

本研究通过120度双镜辅助全景数字图像相关（pDIC）系统，结合脉动压力刺激装置，首次实现了主动脉在模拟体内脉动压力下的360度全表面动态力学行为四维可视化，为血管疾病机制研究提供了全新工具。

Sample preparation

所有实验方案均遵循动物伦理委员会指南。猪腹主动脉样本（解剖位置：肾脏下方）取自大连当地屠宰场，保存在-24℃的0.9%生理盐水中，冷冻时间不超过3天。

Rigid-body translation test of the cylinder sample

圆柱样本在x、y、z方向刚性平移测试中，前表面位移场（U/V/W）比虚拟后表面更平滑（随机误差更小）。图7(b)显示了各平移步长的平均误差和标准差，绝对百分比误差主要源于：1）镜面加工不平整（表面粗糙度±0.01mm）；2）奇异值分解（SVD）算法重建镜面轮廓的偏差。

Uncertainty analysis

平移测试误差主要来源于：镜面制造缺陷导致的反射误差，以及SVD算法重建镜面平面的不完美性。这些因素共同导致虚拟后表面位移场重建精度下降。

Conclusion

本研究建立的pDIC-FEMU联合技术体系，不仅能精确重建主动脉在脉动压力下的动态应变场，还可逆向识别其超弹性参数，为动脉瘤等血管疾病的生物力学研究开辟了新途径。