Morphology and some biomechanical properties of human liver and spleen

Abstract.

The aim of the study was an experimental determination of some morphological and mechanical properties of human liver and spleen (amount of collagen in organ capsules, their critical tension and density), followed by a definition of the threshold of critical acceleration, above which the organs can be injured during a car crash. Experiments were done on 33 fresh cadavers (18 males, 15 females; age 3 months to 88 years), and completed by sled tests on dummies testing the loads of both hypochondrial regions protected by air bags and/or seat belts. Results obtained were the following: (1) liver: capsule collagen 14–35%, critical tension 0.066–0.386 MPa, density 0.92–1.19 g/ml, critical acceleration 48–155 g; (2) spleen: capsule collagen 1.8–24.4%, critical tension 0.022–0.652 MPa, density 0.85–1.25 g/ml, critical acceleration 33–149 g. Loads of both hypochondrial regions measured on dummies during a predefined sled test were 34–67 g. Results obtained were evaluated qualitatively and discussed from the point of view of their possible use in future passive safety engineering and design calculations. The French version of this article is available in the form of electronic supplementary material and can be obtained by using the Springer Link server located at http://dx.doi.org/10.1007/s00276-002-0054-1.

Résumé.

Le but de cette étude était la détermination expérimentale de caractères morphologiques et mécaniques du foie et de la rate (la quantité de collagène dans les capsules de ces organes, leur tension critique et leur densité), suivie d'une détermination du seuil critique d'accélération au-dessus duquel les organes peuvent être lésés lors d'un accident de voiture. Les expériences ont été réalisées sur 33 cadavres frais (18 de sexe masculin, 15 de sexe féminin, âgés de 3 mois à 88 ans), elles ont été complétées par des tests sur traîneau sur des mannequins avec mesure des forces au niveau des deux hypochondres protégés par des coussins d'air et/ou par des ceintures de sécurité. Les résultats obtenus furent les suivants: (1) pour le foie: le collagène de la capsule hépatique 14–35%, la tension critique 0.066–0.386 MPa, la densité 0.92–1.19 g/ml, l'accélération critique 48–155 g; pour la rate: le collagène de la capsule splénique 1.8–24.4%, la tension critique 0.022–0.652 MPa, la densité 0.85–1.25 g/ml, l'accélération critique 33–149 g. Les forces mesurées dans chaque hypochondre sur les mannequins pendant les tests sur traîneau étaient de 34–67 g. Les résultats obtenus ont été évalués qualitativement et discutés en fonction de leur utilisation possible dans les calculs de formes et de structures futures pour la sécurité passive.