力学季刊

作者：孙榕, 纪小刚, 李华彬, 辛嘉铭

关键词：皮肤缝合；神经网络；预测模型；灵敏度分析

针对研究皮瓣切口闭合机制的有限元法存在耗时长、专业性强等不足，本文提出了一种基于神经网络和有限元模拟的供区闭合应力与术后皮肤突起高度的快速预测方法．首先，构建考虑腿部供区组织纵剖面结构的超弹性有限元模型，对不同几何尺寸、不同组织厚度的切口闭合进行力学仿真分析，并建立神经网络数据集；搭建切口闭合模拟试验平台，采用数字图像相关法(Digital Image Correlation, DIC)验证有限元模型的可靠性；接着，以闭合模拟结果为样本的数据集作为输入，对BP (Back Propagation)、RBF (Radial Basis Function)、EBF(Elliptic Basis Function)三种模型进行训练优选，构建切口闭合预测模型；最后，采用预测模型扩充样本数据，结合Sobol灵敏度分析法探求各输入参数对切口闭合的影响．结果表明，EBF神经网络效果最佳，可有效预测切口闭合结果，切口短轴、长轴长度对闭合结果影响最大，皮肤厚度次之，脂肪厚度影响最低．同时，本文分析了各参数变化对闭合效果的影响，为腿部供区缝合手术提供参考依据．

来源：2024年第1期

《力学季刊》期刊编辑部

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