Mechanical Propertires of Perivascular Adipose Tissue and its Effect on Biomechanics of Abdominal Aorta

Abstract

The dissertation thesis aims to show that perivascular adipose tissue may significantly change the mechanical state of the abdominal aorta. To this end, uniaxial tensile tests with perivascular fat tissue were carried out. In the subsequent regression analysis, stress-strain data were fitted by the polynomial strain energy density. A constitutive model of adipose tissue was used in the analytical simulation of the inflation-extension behavior of the human abdominal aorta. The computational model was based on the theory of the bi-layered thick-walled tube. In addition to the effect of perivascular tissue, the effect of axial prestretch was also studied. It was found that the presence of perivascular tissue reduces the distensibility of the aorta. Axial prestretch applied to aortas embedded in adipose tissue had an effect opposite to that of adipose tissue. Axially prestrained aortas exhibited higher distensiblity than nonprestrained aortas. It was also shown that the perivascular envelope bears some portion of the pressure loading and thus reduces the mechanical stresses inside the wall of aorta. A similar effect was found for axial prestretch.

Cílem této dizertační práce je ukázat, že perivaskulární tuková tkáň může významně měnit mechanický stav břišní aorty. Za tímto účelem byly provedeny jednoosé tahové testy s perivaskulární tukovou tkání. V následné regresní analýze byly napěťově-deformační křivky nafitovány pomocí polynomické hustoty deformační energie. Konstitutivní model perivaskulární tukové tkáně byl použit v analytické simulaci chování inflace-extenze lidské abdominální aorty. Výpočetní model byl založen na teorii dvouvrstvé silnostěnné válcové trubice. Kromě účinku perivaskulární tkáně byl také studován vliv axiálního předpětí. Bylo zjištěno, že přítomnost perivaskulární tkáně snižuje roztažnost aorty. Axiální předpětí, aplikované na břišní aortu zabudovanou v tukové tkáni, mělo opačný účinek než účinek tukové tkáně. Axiálně předepjaté aorty vykazovaly vyšší roztažnost než nepředepjaté aorty. Dále bylo ukázáno, že perivaskulární obal nese určitou část tlakového zatížení a tím snižuje mechanické napětí uvnitř stěny břišní aorty. Podobný účinek byl nalezen pro axiální předpětí.