本文關(guān)鍵詞：動(dòng)脈血管和粥樣硬化斑塊的力學(xué)性能研究

  更多相關(guān)文章： 豬胸主動(dòng)脈 殘余應(yīng)力 頸動(dòng)脈斑塊 AFM力學(xué)壓痕測試

【摘要】：心血管疾病是嚴(yán)重威脅人類健康的疾病之一。動(dòng)脈粥樣硬化是心血管疾病中最常見的疾病,包括冠心病、腦卒中和發(fā)生于其他動(dòng)脈的粥樣硬化性血管疾病。本文針對動(dòng)脈血管生物力學(xué)特性,利用力學(xué)實(shí)驗(yàn)和數(shù)值分析的方法,分別研究了正常的豬胸主動(dòng)脈血管殘余應(yīng)力和動(dòng)脈粥樣硬化病變的人頸動(dòng)脈血管不同位置(或組分)的力學(xué)性能。針對正常的豬胸主動(dòng)脈血管殘余應(yīng)力,將無載荷狀態(tài)的血管沿軸向剪開,由于殘余應(yīng)力的存在,血管會(huì)張開一個(gè)角度,靜置一段時(shí)間后這一角度會(huì)逐步穩(wěn)定,這個(gè)狀態(tài)為零應(yīng)力狀態(tài)；相反,如果將處于零應(yīng)力狀態(tài)的張開血管,通過施加一個(gè)等效的位移使其恢復(fù)到無載荷狀態(tài),那么,通過近似等效的原則,可反算出血管的殘余應(yīng)力�；诖怂悸�,該部分選取5條豬的胸主動(dòng)脈血管,從近心端到遠(yuǎn)心端依次選擇5組(每組2個(gè)),共50個(gè)樣本。先將剪開后的血管通過截面染色,確定零應(yīng)力狀態(tài)樣本的二維幾何形狀。然后,通過相機(jī)對染色截面進(jìn)行拍照并將血管點(diǎn)數(shù)據(jù)導(dǎo)入到ABAQUS建模并分析,材料本構(gòu)模型采用與真實(shí)材料拉伸數(shù)據(jù)擬合的2階Ogden模型。結(jié)果表明：由于截面自平衡原理,血管壁環(huán)向殘余應(yīng)力表現(xiàn)出內(nèi)側(cè)受壓、外側(cè)受拉的特點(diǎn)；由于近心端受到心臟泵送血液的力學(xué)作用較大,其殘余應(yīng)力要大于遠(yuǎn)心端殘余應(yīng)力；不同的開口位置血管壁內(nèi)的殘余應(yīng)力基本相同。針對動(dòng)脈粥樣硬化病變的人頸動(dòng)脈血管力學(xué)性能,本部分通過人體頸動(dòng)脈內(nèi)膜剝脫術(shù),獲得病變的動(dòng)脈粥狀硬化斑塊,并在術(shù)后4h內(nèi),對斑塊進(jìn)行包埋,-40℃環(huán)境保存以備實(shí)驗(yàn)。然后,采用HE染色、改良油紅O染色、Masson三色染色三種方法分別對斑塊冰凍切片進(jìn)行染色,將斑塊分為纖維帽區(qū)域、脂質(zhì)池區(qū)域和正常組織區(qū)域。最后,在斑塊組分劃分的基礎(chǔ)上,使用原子力顯微鏡(Atomic Force Microscope)對斑塊樣本各組分分別進(jìn)行壓痕實(shí)驗(yàn)。結(jié)果顯示：由于纖維帽受力學(xué)刺激較大并可能發(fā)生鈣化,斑塊纖維帽區(qū)域楊氏模量較大,質(zhì)地較硬,且離散度較大；脂質(zhì)區(qū)域楊氏模量最小且離散度較小,該區(qū)域組成較為均一,容易發(fā)生潰瘍和空洞,發(fā)生斑塊破裂的可能較大。本文結(jié)合實(shí)驗(yàn)及數(shù)值分析方法,研究了正常血管的殘余應(yīng)力及動(dòng)脈粥狀硬化斑塊的力學(xué)特性,并對認(rèn)識(shí)動(dòng)脈血管殘余應(yīng)力及斑塊的力學(xué)特性具有定量性意義,同時(shí),為數(shù)值建模及分析提供了數(shù)據(jù)參考。
【關(guān)鍵詞】：豬胸主動(dòng)脈 殘余應(yīng)力 頸動(dòng)脈斑塊 AFM力學(xué)壓痕測試
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：R543
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-20
• 1.1 研究背景10-14
• 1.1.1 動(dòng)脈粥樣硬化10-12
• 1.1.2 AS內(nèi)膜組成及力學(xué)性能12-14
• 1.2 研究現(xiàn)狀14-18
• 1.2.1 零應(yīng)力狀態(tài)與張開角14-16
• 1.2.2 斑塊的力學(xué)測試16-18
• 1.3 論文研究內(nèi)容18-19
• 1.4 本文結(jié)構(gòu)19-20
• 第二章 豬胸主動(dòng)脈血管殘余應(yīng)力的數(shù)值模擬20-34
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料與方法20-23
• 2.1.1 豬胸主動(dòng)脈血管張開角圖像處理20-22
• 2.1.2 血管環(huán)向本構(gòu)曲線22-23
• 2.2 數(shù)值模型23-28
• 2.2.1 ABAQUS有限元軟件23-25
• 2.2.2 材料屬性25-26
• 2.2.3 邊界條件與載荷26
• 2.2.4 網(wǎng)格劃分與單元選擇26-28
• 2.3 數(shù)值分析結(jié)果28-32
• 2.3.1 胸主動(dòng)脈血管壁殘余應(yīng)力分布28-30
• 2.3.2 不同生理位置血管環(huán)殘余應(yīng)力比較30-31
• 2.3.3 不同剪開位置血管環(huán)殘余應(yīng)力比較31-32
• 2.4 討論與分析32-34
• 第三章 基于AFM的頸動(dòng)脈斑塊力學(xué)性能研究34-52
• 3.1 實(shí)驗(yàn)材料34-35
• 3.1.1 實(shí)驗(yàn)樣本34-35
• 3.1.2 主要實(shí)驗(yàn)儀器35
• 3.1.3 主要實(shí)驗(yàn)試劑35
• 3.2 實(shí)驗(yàn)方法35-38
• 3.2.1 頸動(dòng)脈斑塊樣本35-36
• 3.2.2 組織學(xué)染色36-37
• 3.2.3 AFM壓縮實(shí)驗(yàn)37-38
• 3.3 實(shí)驗(yàn)原理38-40
• 3.4 數(shù)據(jù)處理40
• 3.4.1 赫茲模型40
• 3.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果40-44
• 3.5.1 動(dòng)脈血管壁結(jié)構(gòu)觀察40-41
• 3.5.2 頸動(dòng)脈斑塊組織成分觀察41-43
• 3.5.3 AFM壓縮實(shí)驗(yàn)43-44
• 3.6 分析與討論44-52
• 3.6.1 動(dòng)脈粥樣硬化斑塊分類44-45
• 3.6.2 斑塊力學(xué)性能45-47
• 3.6.3 壓縮測試47-49
• 3.6.4 優(yōu)點(diǎn)與不足49-52
• 第四章 總結(jié)與展望52-54
• 致謝54-56
• 參考文獻(xiàn)56-61
• 作者簡介61

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