【摘要】：心血管病是一種世界范圍內的常見疾病。主動脈具有復雜的幾何、微結構和血流動力學特征。常見疾病有動脈粥樣硬化、動脈瘤和動脈夾層。主動脈疾病的發(fā)生、發(fā)展和病理變化與動脈的幾何形態(tài)和微結構密切相關,此外,上述疾病發(fā)生的區(qū)域與血管壁的力學性能和血流動力學特征相互作用。因此,系統(tǒng)的研究主動脈的幾何形態(tài)學和力學性能,是臨床診斷和治療主動脈疾病的必要條件。動脈組織是具有非線性力學特征的各向異性多層復合材料,且隨著遠離心臟,主動脈彈性模量增加。血管壁厚度和直徑沿降主動脈近心端到遠心端呈減小趨勢。目前系統(tǒng)性的對主動脈不同區(qū)域的力學特性的研究還不全面,有關結構的差異研究還未完善。為揭示動脈系統(tǒng)的區(qū)域性力學特征和其成因,本文主要完成了以下工作:(1)采用單軸拉伸法對豬降主動脈共十六個不同區(qū)域沿周向和軸向兩方向進行實驗研究。豬降主動脈沿軸向被分為近心端,近心端-中段,遠心端-中段,遠心端四個區(qū)域;沿周向分為前側,后側,左側,右側四個區(qū)域,共十六個部分進行研究。得到了豬降主動脈十六個區(qū)域的沿周向和軸向兩方向的力學特性,用數(shù)學模型計算了包括彈性纖維模量,膠原纖維模量,生理應力下的組織剛度。結果顯示,軸向膠原纖維模量最大值總是出現(xiàn)在腹側區(qū)域,最小值總是出現(xiàn)在背側區(qū)域;豬降主動脈近心端左側區(qū)域與背側區(qū)域的軸向膠原纖維模量低于腹側和右側區(qū)域。此部分研究系統(tǒng)性的給出了降主動脈力學特性的周向區(qū)域情況,并指出了動脈瘤可能發(fā)生的薄弱位置。(2)采用雙軸拉伸法對降主動脈腹側與背側組織進行實驗研究;使用EVG染色法對兩部分組織進行組織分析。結果顯示腹側與背側區(qū)域組織存在正交各向異性差異。并采用EVG染色分析了兩部分組織結構對力學性能的影響,進一步探究了腹側與背側血管壁組織的正交各向異性差異是由兩者中膜靠近外膜的外-中膜部分組織結構差異造成的。同時給出了腹側與背側區(qū)域的Gasser-Ogden-Holzapfel型應變能函數(shù)的本構參數(shù),為進一步的建模分析及臨床研究提供了基礎。(3)采用10mm/min,20mm/min和50mm/min拉伸速率對豬肺動脈、主動脈弓、降主動脈近心端和降主動脈遠心端四個區(qū)域的動脈進行了雙軸拉伸力學實驗。將降主動脈與肺動脈的主動脈弓的力學特性聯(lián)系起來,系統(tǒng)性的給出四個區(qū)域的動脈特征。結果顯示肺動脈的Gasser-Ogden-Holzapfel型應變能函數(shù)參數(shù)μ小于主動脈組織;而主動脈組織之間的差異主要出現(xiàn)在參數(shù)k_2上,隨著遠離心臟k_2值增大。同時得到了動脈的雙軸力學性能在10-50mm/min之間的拉伸速率下測量差異不大。指出在測量動脈壁的雙軸力學特性時,可采用相對較快的伸長率來對動脈壁進行加載,大幅度幅度減少測量時間。(4)采用微壓測量法對豬肺動脈、主動脈弓、降主動脈近心端和降主動脈遠心端四個不同區(qū)域的血管壁進行力學性能以及彈性毛細管效應研究。結果顯示四個區(qū)域的動脈壁具有不同彈性,但主動脈的三個區(qū)域具有相似的彈性毛細管效應。因此,我們建立了微壓頭相對血管壁的壓入-卸載-粘附抬起過程的模型,并使用單軸拉伸法,EVG染色和Western Blot等手段驗證了血管壁中膜的內-中膜部分具有相似的力學性能和組織成分,論證了模型的有效性。應用該模型的壓入部分可有效的測量大動脈透壁方向的彈性,應用模型的卸載-粘附抬起部分可獲得動脈壁中膜靠近內膜部分的力學響應。綜上所述,本文系統(tǒng)性的研究了豬主動脈系統(tǒng)不同區(qū)域動脈組織的力學特性,同時分析了組織結構對力學性能的影響。在前人的理論基礎上,建立并驗證了微壓頭相對血管壁的壓入-卸載-粘附抬起過程的模型。
【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：R318.01
【圖文】：

圖 1-1 彈性動脈的結構示意圖[23]Fig 1-1 Schematic diagram of the structure of an elastic artery體動脈的解剖路徑動脈為體循環(huán)的動脈主干，起自左心室向右前上方行走達右側第 ，彎向左后方，至第 4 胸椎椎體左側，沿脊柱下降。穿膈肌主動脈繼續(xù)下行，至第 4 腰椎椎體下緣分為左右髂總動脈。根據(jù)行程，主動脈升部、主動脈弓和主動脈降部。主動脈降部又分為主動脈胸部。主動脈的彎曲度、走向、成角、分支和直徑等因人而異[24]。

圖 1-1 彈性動脈的結構示意圖[23]chematic diagram of the structure of an ela徑脈主干，起自左心室向右前上方行第 4 胸椎椎體左側，沿脊柱下降。 腰椎椎體下緣分為左右髂總動脈。弓和主動脈降部。主動脈降部又分、走向、成角、分支和直徑等因人

太原理工大學博士研究生學位論文1.2.3 豬動脈的解剖路徑豬的主動脈常替代人體來研究大動脈的形態(tài)學、病理情況、移植手術以及動脈的力學性能等[25]。其心臟解剖特征與人類相似：豬的冠狀動脈從后隔動脈由右側循環(huán)系統(tǒng)進入小動脈系統(tǒng)，與其他物種(如狗)相比，其冠狀動脈更接近人類；豬的電生理系統(tǒng)的神經(jīng)源比肌源更強，且具有明顯的浦肯野纖維(PurkinjeFibers)；豬的主動脈具有一個真正的血管網(wǎng)絡，與人類的血管網(wǎng)絡類似；豬的血流動力學數(shù)據(jù)具有可靠性[26]。相較于嚙齒動物和其他小型哺乳動物而言，羊也是適合研究大動脈的優(yōu)秀模型。但鑒于其具有人畜共患病的風險和反芻動物的解剖結構[27]，故在本文中選擇豬作為研究對象。值得注意的是，豬的主動脈弓上僅有兩個向上的動脈分支（圖 1-3），這與人類不同。

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 武衛(wèi)莉;陳U

本文編號：2804396