Diese Doktorarbeit zielt darauf ab, das Verständnis des inelastischen Verhaltens von Aortenwandgewebe zu vertiefen und die Grenzen seiner Beschreibung als rein elastisches Material aufzuzeigen. Aufgrund viskoser und schadensbezogener Phänomene erfordert selbst die vergleichsweise einfache Beschreibung des Materials als rein elastisch einen geeigneten Datensatz, der mit den in der Literatur weit verbreiteten Testprotokollen nicht ohne Weiteres isoliert werden kann.
Die erste Studie dieser Arbeit erörtert die Unzulänglichkeit der gängigen Annahme der Quasistationarität, insbesondere bei der Annäherung an das Gleichgewichtsverhalten der Aorta durch kontinuierliche zyklische Protokolle bei niedrigen Dehnungsraten. Als Alternative werden mehrstufige Spannungsrelaxationsversuche eingesetzt, um das Gleichgewichtsverhalten besser anzunähern. Zur Veranschaulichung dieser Aspekte werden zwei Arten von Belastungsprotokollen bei äquibiaxialer Dehnung an der porzinen proximalen Aorta descendens verwendet. Zum einen wird ein System zur Quantifizierung experimenteller Unsicherheiten vorgestellt, zum anderen werden die experimentellen Ergebnisse hinsichtlich der Energiedissipation und des Zusammenspiels inelastischer Phänomene diskutiert.
Die nachfolgende Studie untersucht die Abhängigkeit des Spannungszustands am Ende eines Relaxationsprozesses von der Deformationsrate in porzinem Aortengewebe. Unter Anwendung der Methodik der vorangegangenen Arbeit werden mehrstufige Spannungsrelaxationsprotokolle mit variierenden transienten Dehnungsraten eingesetzt, um die Ratenabhängigkeit der Gleichgewichtsbeziehung weiter zu untersuchen. Um weitere Informationen über das Zusammenspiel viskoser und schadensbezogener Phänomene zu gewinnen, wird das Protokoll um einen zweiten Zyklus erweitert. Zuvor wird eine Untersuchung der räumlichen Homogenität des Verformungsfeldes präsentiert, die eine Voraussetzung darstellt, um auf Basis ausschließlich experimentell gemessener Größen fundierte Aussagen über das Materialverhalten treffen zu können. Anisotrope inelastische Effekte sowie das Vorhandensein einer Wechselwirkung zwischen Viskosität und Schädigung werden durch die gesammelten experimentellen Befunde aufgezeigt.
In der abschließenden Arbeit dieser Dissertation wird die zunächst an der Schweineaorta entwickelte Testmethodik angewandt, um den Einfluss von Risikofaktoren für Herz-Kreislauf-Erkrankungen, nämlich erhöhte Homocystein- und Cholesterinspiegel, auf die Biomechanik und Mikrostruktur der absteigenden thorakalen und abdominalen Aorta in einem Kaninchenmodell für Atherosklerose zu untersuchen. Verschiedene Techniken kommen zum Einsatz, darunter äquibiaxiale Dehnungstests, Multiphotonenmikroskopie und Histologie. Als Folge der verschiedenen Behandlungen werden Veränderungen der mechanischen Eigenschaften, ein Umbau der Gewebemikrostruktur und Verkalkungen in der Tunica media beobachtet. Von besonderer Bedeutung ist, dass ein erhöhter Homocysteinspiegel, mit und ohne erhöhten Cholesterinspiegel, sowie das Vorliegen von Atherosklerose das viskoelastische Verhalten der Aorta zu beeinflussen scheinen. Veränderungen der Viskoelastizität könnten ihrerseits als potenzieller Indikator für strukturellen Gewebeumbau dienen.
Ausgabe: Paperback
ISBN: 978-3-99161-124-0
Umfang: 184 Seiten
Sprache: Englisch
Erschienen: November 2026
Reihe: Monographic Series TU Graz / Computation in Engineering and Science, Band 51
€ 36.00
Diese Doktorarbeit zielt darauf ab, das Verständnis des inelastischen Verhaltens von Aortenwandgewebe zu vertiefen und die Grenzen seiner Beschreibung als rein elastisches Material aufzuzeigen. Aufgrund viskoser und schadensbezogener Phänomene erfordert selbst die vergleichsweise einfache Beschreibung des Materials als rein elastisch einen geeigneten Datensatz, der mit den in der Literatur weit verbreiteten Testprotokollen nicht ohne Weiteres isoliert werden kann.
Die erste Studie dieser Arbeit erörtert die Unzulänglichkeit der gängigen Annahme der Quasistationarität, insbesondere bei der Annäherung an das Gleichgewichtsverhalten der Aorta durch kontinuierliche zyklische Protokolle bei niedrigen Dehnungsraten. Als Alternative werden mehrstufige Spannungsrelaxationsversuche eingesetzt, um das Gleichgewichtsverhalten besser anzunähern. Zur Veranschaulichung dieser Aspekte werden zwei Arten von Belastungsprotokollen bei äquibiaxialer Dehnung an der porzinen proximalen Aorta descendens verwendet. Zum einen wird ein System zur Quantifizierung experimenteller Unsicherheiten vorgestellt, zum anderen werden die experimentellen Ergebnisse hinsichtlich der Energiedissipation und des Zusammenspiels inelastischer Phänomene diskutiert.
Die nachfolgende Studie untersucht die Abhängigkeit des Spannungszustands am Ende eines Relaxationsprozesses von der Deformationsrate in porzinem Aortengewebe. Unter Anwendung der Methodik der vorangegangenen Arbeit werden mehrstufige Spannungsrelaxationsprotokolle mit variierenden transienten Dehnungsraten eingesetzt, um die Ratenabhängigkeit der Gleichgewichtsbeziehung weiter zu untersuchen. Um weitere Informationen über das Zusammenspiel viskoser und schadensbezogener Phänomene zu gewinnen, wird das Protokoll um einen zweiten Zyklus erweitert. Zuvor wird eine Untersuchung der räumlichen Homogenität des Verformungsfeldes präsentiert, die eine Voraussetzung darstellt, um auf Basis ausschließlich experimentell gemessener Größen fundierte Aussagen über das Materialverhalten treffen zu können. Anisotrope inelastische Effekte sowie das Vorhandensein einer Wechselwirkung zwischen Viskosität und Schädigung werden durch die gesammelten experimentellen Befunde aufgezeigt.
In der abschließenden Arbeit dieser Dissertation wird die zunächst an der Schweineaorta entwickelte Testmethodik angewandt, um den Einfluss von Risikofaktoren für Herz-Kreislauf-Erkrankungen, nämlich erhöhte Homocystein- und Cholesterinspiegel, auf die Biomechanik und Mikrostruktur der absteigenden thorakalen und abdominalen Aorta in einem Kaninchenmodell für Atherosklerose zu untersuchen. Verschiedene Techniken kommen zum Einsatz, darunter äquibiaxiale Dehnungstests, Multiphotonenmikroskopie und Histologie. Als Folge der verschiedenen Behandlungen werden Veränderungen der mechanischen Eigenschaften, ein Umbau der Gewebemikrostruktur und Verkalkungen in der Tunica media beobachtet. Von besonderer Bedeutung ist, dass ein erhöhter Homocysteinspiegel, mit und ohne erhöhten Cholesterinspiegel, sowie das Vorliegen von Atherosklerose das viskoelastische Verhalten der Aorta zu beeinflussen scheinen. Veränderungen der Viskoelastizität könnten ihrerseits als potenzieller Indikator für strukturellen Gewebeumbau dienen.






