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Hyper-elastic properties of the human sternocleidomastoideus muscle in tension

Authors :
Sébastien Laporte
Laure-Lise Gras
Philippe Viot
David Mitton
Laboratoire de biomécanique (LBM)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Est Créteil Val-de-Marne - Paris 12 (UPEC UP12)-Université Sorbonne Paris Cité (USPC)-Université Paris 13 (UP13)
Laboratoire de Biomécanique et Mécanique des Chocs (LBMC UMR T9406)
Université de Lyon-Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux (IFSTTAR)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)
Université de Lyon
Institut de Mécanique et d'Ingénierie de Bordeaux (I2M)
École Nationale Supérieure d'Arts et Métiers (ENSAM)
Arts et Métiers Sciences et Technologies
HESAM Université (HESAM)-HESAM Université (HESAM)-Arts et Métiers Sciences et Technologies
HESAM Université (HESAM)-HESAM Université (HESAM)-Institut Polytechnique de Bordeaux-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Bordeaux (UB)
Université Paris 13 (UP13)-Université Sorbonne Paris Cité (USPC)-Université Paris-Est Créteil Val-de-Marne - Paris 12 (UPEC UP12)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)
Université de Lyon-Université de Lyon-Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux (IFSTTAR)
Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université de Bordeaux (UB)-École Nationale Supérieure d'Arts et Métiers (ENSAM)
HESAM Université - Communauté d'universités et d'établissements Hautes écoles Sorbonne Arts et métiers université (HESAM)-HESAM Université - Communauté d'universités et d'établissements Hautes écoles Sorbonne Arts et métiers université (HESAM)-Arts et Métiers Sciences et Technologies
HESAM Université - Communauté d'universités et d'établissements Hautes écoles Sorbonne Arts et métiers université (HESAM)-HESAM Université - Communauté d'universités et d'établissements Hautes écoles Sorbonne Arts et métiers université (HESAM)-Institut Polytechnique de Bordeaux-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
HESAM Université (HESAM)-HESAM Université (HESAM)-Institut Polytechnique de Bordeaux-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Source :
Journal of the mechanical behavior of biomedical materials, Journal of the mechanical behavior of biomedical materials, Elsevier, 2012, 15, pp. 131-140. ⟨10.1016/j.jmbbm.2012.06.013⟩
Publication Year :
2012

Abstract

Numerical models of the human body require realistic mechanical properties of the muscles as input, but, generally, such data are available only for animals’ muscles. As a consequence, the aim of this study was to identify the hyper-elastic behavior of the human sternocleidomastoideus muscle in tension using different constitutive laws. Ten sternocleidomastoideus muscles were tested in vitro. The hyper-elastic behavior was modeled with an exponential law and a hyper-elastic constitutive law studied analytically. The latter was also studied with an inverse approach using a subject-specific, finite-element model of each muscle. The three approaches were compared statistically. From these laws and methods, the shear modulus μ (4 to 98 kPa) and the curvature parameter α (17 to 52) were identified. Both the analytical and finite-element approaches gave parameters of the same order of magnitude. The parameters of the exponential and hyper-elastic laws were linked thanks to simple linear equations. Our results evidence that the hyper-elastic tension behavior of human sternocleidomastoideus muscle can be described using a simple model (exponential) considering basic geometric features (initial length and cross-sectional area).

Details

ISSN :
18780180 and 17516161
Volume :
15
Database :
OpenAIRE
Journal :
Journal of the mechanical behavior of biomedical materials
Accession number :
edsair.doi.dedup.....da09b395234d9195bddc5965db0b480b