Modeling hydro-mechanical couplings between interstitial fluids and human skin soft tissues in vivo
Résumé
La peau humaine est formée de cellules, de tissus et de systèmes circulatoires baignés par des fluides physiologiques interstitiels qui leurs apportent les nutriments et qui emportent les déchets. L'homéostasis est maintenue par les échanges continuels entre ces différentes entités. Ces échanges sont influencés par la réponse globale de la peau aux chargements extérieurs. La compréhension des mécanismes mis en ?uvre lors de ces échanges au niveau interstitiel est importante pour l'étude de l'évolution de la peau humaine in vivo. Ce papier propose une modélisation mathématique des flux de fluides interstitiels couplés à la réponse mécanique des tissus souples de la peau. Basé sur une approche phénoménologique thermo-hydro-mécanique et physico-chimique de milieu hétérogène (THMPC), le modèle tri-phasique de peau humaine in vivo considère la peau comme un milieu stratifié déformable comportant 4 couches, 4 solides dans la phase solide, 4 fluides interstitiels dans la phase fluide et un composé ionique. Dans chaque couche, le solide est décrit comme un solide linéaire élastique isotrope et le fluide interstitiel est supposé être un fluide visqueux newtonien. Une relation est élaborée pour estimer la pression du fluide interstitiel de chaque couche couplée au comportement mécanique dans la couche et entre les couches. Des simulations numériques d'essais d'indentation sur peau humaine in vivo sont présentées et comparées aux observations disponibles dans la littérature. L'étude conduit à l'estimation des paramètres mécaniques de chacune des couches de peau prenant en compte l'influence des flux des fluides interstitiels et du transport d'ions à travers ces couches.
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