Material Modeling and Simulation of Phenomena at the Nano, Micro and Macro Levels in Fibrous Soft Tissues of the Cardiovascular System

Klinische sowie experimentelle Studien haben gezeigt, dass der menschliche Körper in der Lage ist, sich als Reaktion auf verändernde Umweltfaktoren, unterschiedliche Lebensstile, den Alterungsprozess, Verletzungen und Krankheiten kontinuierlich anzupassen. Um bessere Einblicke in die Ursachen und Folgen von Adaptierungsmechanismen des Herz-Kreislauf-Systems zu erhalten, muss man besser verstehen, wie mechanische Spannungen im Gewebe verteilt sind und vor allem wie Zellen in der Lage sind, mechanische Kräfte zu erfassen und anschließend in biochemische Signale umwandeln können, die letztendlich die Zell- und Gewebseigenschaften verändern. Im Wesentlichen beschäftigt sich dieses Werk mit der biomechanischen Materialmodellierung und Simulation von Phänomenen auf Nano-, Mikro- und Makroebene im faserhaltigen Weichgewebe des Herz-Kreislauf-Systems. Dies umfasst die Berechnung von Spannungsverteilung in gesunden und aneurysmatischen Aortenwänden, die Analyse des Einflusses der intrazellulären Filamentorganisation auf die Umgestaltungsrate des Gewebes, sowie eine überarbeitete Methode zur Quantifizierung von Scherdeformationen und zugehörigen Spannungen in planaren biaxialen Zugversuchen des menschlichen ventrikulären Myokards.