动脉血管壁主动和被动力学性能实验测量和建模分析

发布时间：2021-09-01 01:13

　　心血管疾病（CAD）已经严重威胁着人类健康。对血管壁力学性质的实验测量和建模分析可以为疾病的诊断、支架的植入,以及人工血管的设计等提供理论依据。动脉血管壁有主动和被动的力学性能,被动力学性能主要由弹性纤维和胶原蛋白纤维的含量和结构决定;主动力学性能则由平滑肌细胞（VSMC）的收缩实现。大量研究表明,动脉血管壁的双层膜结构模型可以很好地反映血管的力学性能,血管壁的周向、轴向、径向应力都有重要作用。本文综述了近年来血管壁力学性质测量和力学性能建模方面的研究进展,以及该研究方向面临的挑战和机遇,以期为临床心血管疾病的治疗提供支持。 

【文章来源】：生物医学工程学杂志. 2020,37(06)北大核心EICSCD

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

动脉血管壁宏观结构及显微结构a.腹主动脉壁分层结构示意图（内中膜和外膜）；b.腹主动脉壁横截面视图（蓝色表示DAPI标记的平滑肌细胞核）；c.腹主动脉纵切面视图（外膜）

与单轴拉伸实验测量比较，针对周向、轴向两个方向进行测量的双轴载荷研究的开展相对较少[29-30]。Lu等[20,31]利用肌动描记器分别对大鼠弹性动脉和肌性动脉进行了双轴载荷试验，通过压力传感器测量得到在血管舒张和收缩时轴向力发生的变化。另外一些研究也通过双轴冲压拉伸实验证明了血管轴向力对血管壁内应力分布的影响，并提出轴向力在维持血管稳定性方面具有重要作用[19]。Hayman等[32]的研究显示与被动状态相比，血管中平滑肌细胞的收缩减少了颈动脉屈曲，这表明平滑肌细胞收缩会使动脉沿轴向缩短。通过将影响大鼠平滑肌细胞功能的基因敲除，并对基因敲除的大鼠主动脉进行双轴测试实验，Murtada等[33]提出血管壁平滑肌细胞可引起多轴反应，在周向和轴向都扮演了重要角色。基于双轴力学性能测试实验和数值优化分析，本文团队[19]率先提出了双轴主动应变能函数，又进一步将单层的主动和被动应变能函数扩展为双层模式，并提出了双层血管壁力学模型来计算血管壁内应力与应变的分布[18]。通过研究兔颈总动脉的双轴特性，Takamizawa等[34]也提出了双轴主动应变能函数，并用来描述狭窄血管的力学特性，模型与实验数据拟合良好，佐证了上述观点。在研究小鼠血管壁力学性能时，Caulk等[35]分别执行单轴等距实验、双轴等距实验和单轴等距冲压实验，结果表明血管平滑肌的收缩能力按照单轴等距冲压、双轴等距到单轴等距实验的次序依次降低。这提示了在对血管进行测试时，为了更全面地研究血管真实情况，需要考虑血管在体受力情况下血管壁的构型。1.3 血管三维力学性质测量


本文编号：3375983