【摘要】：心血管病是一種世界范圍內(nèi)的常見(jiàn)疾病。主動(dòng)脈具有復(fù)雜的幾何、微結(jié)構(gòu)和血流動(dòng)力學(xué)特征。常見(jiàn)疾病有動(dòng)脈粥樣硬化、動(dòng)脈瘤和動(dòng)脈夾層。主動(dòng)脈疾病的發(fā)生、發(fā)展和病理變化與動(dòng)脈的幾何形態(tài)和微結(jié)構(gòu)密切相關(guān),此外,上述疾病發(fā)生的區(qū)域與血管壁的力學(xué)性能和血流動(dòng)力學(xué)特征相互作用。因此,系統(tǒng)的研究主動(dòng)脈的幾何形態(tài)學(xué)和力學(xué)性能,是臨床診斷和治療主動(dòng)脈疾病的必要條件。動(dòng)脈組織是具有非線(xiàn)性力學(xué)特征的各向異性多層復(fù)合材料,且隨著遠(yuǎn)離心臟,主動(dòng)脈彈性模量增加。血管壁厚度和直徑沿降主動(dòng)脈近心端到遠(yuǎn)心端呈減小趨勢(shì)。目前系統(tǒng)性的對(duì)主動(dòng)脈不同區(qū)域的力學(xué)特性的研究還不全面,有關(guān)結(jié)構(gòu)的差異研究還未完善。為揭示動(dòng)脈系統(tǒng)的區(qū)域性力學(xué)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(duì)豬降主動(dòng)脈共十六個(gè)不同區(qū)域沿周向和軸向兩方向進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。豬降主動(dòng)脈沿軸向被分為近心端,近心端-中段,遠(yuǎn)心端-中段,遠(yuǎn)心端四個(gè)區(qū)域;沿周向分為前側(cè),后側(cè),左側(cè),右側(cè)四個(gè)區(qū)域,共十六個(gè)部分進(jìn)行研究。得到了豬降主動(dòng)脈十六個(gè)區(qū)域的沿周向和軸向兩方向的力學(xué)特性,用數(shù)學(xué)模型計(jì)算了包括彈性纖維模量,膠原纖維模量,生理應(yīng)力下的組織剛度。結(jié)果顯示,軸向膠原纖維模量最大值總是出現(xiàn)在腹側(cè)區(qū)域,最小值總是出現(xiàn)在背側(cè)區(qū)域;豬降主動(dòng)脈近心端左側(cè)區(qū)域與背側(cè)區(qū)域的軸向膠原纖維模量低于腹側(cè)和右側(cè)區(qū)域。此部分研究系統(tǒng)性的給出了降主動(dòng)脈力學(xué)特性的周向區(qū)域情況,并指出了動(dòng)脈瘤可能發(fā)生的薄弱位置。(2)采用雙軸拉伸法對(duì)降主動(dòng)脈腹側(cè)與背側(cè)組織進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究;使用EVG染色法對(duì)兩部分組織進(jìn)行組織分析。結(jié)果顯示腹側(cè)與背側(cè)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(jié)構(gòu)對(duì)力學(xué)性能的影響,進(jìn)一步探究了腹側(cè)與背側(cè)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(jié)構(gòu)差異造成的。同時(shí)給出了腹側(cè)與背側(cè)區(qū)域的Gasser-Ogden-Holzapfel型應(yīng)變能函數(shù)的本構(gòu)參數(shù),為進(jìn)一步的建模分析及臨床研究提供了基礎(chǔ)。(3)采用10mm/min,20mm/min和50mm/min拉伸速率對(duì)豬肺動(dòng)脈、主動(dòng)脈弓、降主動(dòng)脈近心端和降主動(dòng)脈遠(yuǎn)心端四個(gè)區(qū)域的動(dòng)脈進(jìn)行了雙軸拉伸力學(xué)實(shí)驗(yàn)。將降主動(dòng)脈與肺動(dòng)脈的主動(dòng)脈弓的力學(xué)特性聯(lián)系起來(lái),系統(tǒng)性的給出四個(gè)區(qū)域的動(dòng)脈特征。結(jié)果顯示肺動(dòng)脈的Gasser-Ogden-Holzapfel型應(yīng)變能函數(shù)參數(shù)μ小于主動(dòng)脈組織;而主動(dòng)脈組織之間的差異主要出現(xiàn)在參數(shù)k_2上,隨著遠(yuǎn)離心臟k_2值增大。同時(shí)得到了動(dòng)脈的雙軸力學(xué)性能在10-50mm/min之間的拉伸速率下測(cè)量差異不大。指出在測(cè)量動(dòng)脈壁的雙軸力學(xué)特性時(shí),可采用相對(duì)較快的伸長(zhǎng)率來(lái)對(duì)動(dòng)脈壁進(jìn)行加載,大幅度幅度減少測(cè)量時(shí)間。(4)采用微壓測(cè)量法對(duì)豬肺動(dòng)脈、主動(dòng)脈弓、降主動(dòng)脈近心端和降主動(dòng)脈遠(yuǎn)心端四個(gè)不同區(qū)域的血管壁進(jìn)行力學(xué)性能以及彈性毛細(xì)管效應(yīng)研究。結(jié)果顯示四個(gè)區(qū)域的動(dòng)脈壁具有不同彈性,但主動(dòng)脈的三個(gè)區(qū)域具有相似的彈性毛細(xì)管效應(yīng)。因此,我們建立了微壓頭相對(duì)血管壁的壓入-卸載-粘附抬起過(guò)程的模型,并使用單軸拉伸法,EVG染色和Western Blot等手段驗(yàn)證了血管壁中膜的內(nèi)-中膜部分具有相似的力學(xué)性能和組織成分,論證了模型的有效性。應(yīng)用該模型的壓入部分可有效的測(cè)量大動(dòng)脈透壁方向的彈性,應(yīng)用模型的卸載-粘附抬起部分可獲得動(dòng)脈壁中膜靠近內(nèi)膜部分的力學(xué)響應(yīng)。綜上所述,本文系統(tǒng)性的研究了豬主動(dòng)脈系統(tǒng)不同區(qū)域動(dòng)脈組織的力學(xué)特性,同時(shí)分析了組織結(jié)構(gòu)對(duì)力學(xué)性能的影響。在前人的理論基礎(chǔ)上,建立并驗(yàn)證了微壓頭相對(duì)血管壁的壓入-卸載-粘附抬起過(guò)程的模型。
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：R318.01
【圖文】：

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

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

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1 武衛(wèi)莉;陳U

本文編號(hào)：2804396