心血管疾病（CAD）已經(jīng)嚴(yán)重威脅著人類健康。對血管壁力學(xué)性質(zhì)的實驗測量和建模分析可以為疾病的診斷、支架的植入,以及人工血管的設(shè)計等提供理論依據(jù)。動脈血管壁有主動和被動的力學(xué)性能,被動力學(xué)性能主要由彈性纖維和膠原蛋白纖維的含量和結(jié)構(gòu)決定;主動力學(xué)性能則由平滑肌細(xì)胞（VSMC）的收縮實現(xiàn)。大量研究表明,動脈血管壁的雙層膜結(jié)構(gòu)模型可以很好地反映血管的力學(xué)性能,血管壁的周向、軸向、徑向應(yīng)力都有重要作用。本文綜述了近年來血管壁力學(xué)性質(zhì)測量和力學(xué)性能建模方面的研究進(jìn)展,以及該研究方向面臨的挑戰(zhàn)和機(jī)遇,以期為臨床心血管疾病的治療提供支持。 

【文章來源】：生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志. 2020,37(06)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

動脈血管壁宏觀結(jié)構(gòu)及顯微結(jié)構(gòu)a.腹主動脈壁分層結(jié)構(gòu)示意圖（內(nèi)中膜和外膜）；b.腹主動脈壁橫截面視圖（藍(lán)色表示DAPI標(biāo)記的平滑肌細(xì)胞核）；c.腹主動脈縱切面視圖（外膜）

與單軸拉伸實驗測量比較，針對周向、軸向兩個方向進(jìn)行測量的雙軸載荷研究的開展相對較少[29-30]。Lu等[20,31]利用肌動描記器分別對大鼠彈性動脈和肌性動脈進(jìn)行了雙軸載荷試驗，通過壓力傳感器測量得到在血管舒張和收縮時軸向力發(fā)生的變化。另外一些研究也通過雙軸沖壓拉伸實驗證明了血管軸向力對血管壁內(nèi)應(yīng)力分布的影響，并提出軸向力在維持血管穩(wěn)定性方面具有重要作用[19]。Hayman等[32]的研究顯示與被動狀態(tài)相比，血管中平滑肌細(xì)胞的收縮減少了頸動脈屈曲，這表明平滑肌細(xì)胞收縮會使動脈沿軸向縮短。通過將影響大鼠平滑肌細(xì)胞功能的基因敲除，并對基因敲除的大鼠主動脈進(jìn)行雙軸測試實驗，Murtada等[33]提出血管壁平滑肌細(xì)胞可引起多軸反應(yīng)，在周向和軸向都扮演了重要角色�；陔p軸力學(xué)性能測試實驗和數(shù)值優(yōu)化分析，本文團(tuán)隊[19]率先提出了雙軸主動應(yīng)變能函數(shù)，又進(jìn)一步將單層的主動和被動應(yīng)變能函數(shù)擴(kuò)展為雙層模式，并提出了雙層血管壁力學(xué)模型來計算血管壁內(nèi)應(yīng)力與應(yīng)變的分布[18]。通過研究兔頸總動脈的雙軸特性，Takamizawa等[34]也提出了雙軸主動應(yīng)變能函數(shù)，并用來描述狹窄血管的力學(xué)特性，模型與實驗數(shù)據(jù)擬合良好，佐證了上述觀點。在研究小鼠血管壁力學(xué)性能時，Caulk等[35]分別執(zhí)行單軸等距實驗、雙軸等距實驗和單軸等距沖壓實驗，結(jié)果表明血管平滑肌的收縮能力按照單軸等距沖壓、雙軸等距到單軸等距實驗的次序依次降低。這提示了在對血管進(jìn)行測試時，為了更全面地研究血管真實情況，需要考慮血管在體受力情況下血管壁的構(gòu)型。1.3 血管三維力學(xué)性質(zhì)測量


本文編號：3375983