血管的力学性质--第二次课课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,血管的力学性质,软组织的力学特性,1.,单向拉伸试验,血管的力学特性,1.,血管壁的结构,2.,血管的力学性质,3.,动脉的顺应性,软组织的力学特性,血管壁属于生物软组织，其最大的特点就是具有粘弹性,一般生物软组织的特点：,柔软易变形；,具有不同程度的抗拉强度；,而抗压及抗弯曲的能力很低；,生物组织都极具黏弹性；,其变形与时间有很强的依赖关系。,1.,单向拉伸实验,从力学观点来看,如果已知道软组织的,本构方程,(constitutive equations),即,应力与变形,温度,等的关系,就可求出软组织在各种载荷下的力学响应,(mechanical response).,而材料的本构方程只能通过实验来建立,.,对软组织能做的最简单的实验就是单向拉伸实验,.,根据实验可推出单向拉伸情况下材料的,应力,-,应变关系,.,曲线分成三部分,O,到,A:”,足趾区,”,通常是组织正常工作的生理区间,随,着伸长的增大,载荷成指数增加,.,A,到,B:,呈较好的线性关系,.,B,到,C:,呈非线性关系,.,其中,A,到,C,称为储备强度,恒速拉伸下，兔腿腱的载荷伸长曲线,软组织由于其材料的网状结构特点及其非均匀性,在每次加载循环下的载荷,-,变形曲线都不相同。,如果软组织在有限的应变速度下加载，然后使其长度保持不变，就会出现,应力松弛现象,。,应力松弛,：材料在高温和应力作用下，如维持总变形量不变，则随着时间的延长，,弹性变形,逐渐转变为,塑性变形,，从而逐渐使应力减小的现象。即：当物体突然发生应变时，若应变保持一定，则相应的应力将随时间的增加而下降，这种现象成为应力松弛。,塑性变形,（,Plastic Deformation,），,是物质,-,包括流体及固体在一定的条件下，在外力的作用下产生形变，当施加的外力撤除或消失后该物体不能恢复原状的一种物理现象,上图所示为前十字形韧带与处理时的载荷,-,伸长曲线和松弛曲线,。,前十字韧带的预处理,血管的力学特性,血管也是一种软组织，其应力,-,应变关系呈现非线性性质。与其它生物软组织一样，对血管进行力学测试需首先对其进行预处理。,近些年来，由于有关技术的发展及解决大量的实际问题的需要，对于血管的力学特性的研究取得了很大进展。例如，对人造血管和人造器官的优化设计，必须详细了解血管的构造和其力学性质；,血管的力学性质研究的意义,：不仅是血液流动理论的基础，还与一些严重威胁人类健康的心血管病，如动脉粥样硬化有直接的关系。,一、血管壁的组成和一般结构：,血管壁从内向外分为内、中、外膜。,(,一,),内膜：,1,、内皮：单层扁平上皮。,光镜结构,：细胞核居中，有核的地方稍微隆起，无核的地方很薄，呈梭形。,内皮细胞表面有胞质突起和细胞衣。细胞间有紧密连接和缝隙连接。胞质内有丰富的高尔基复合体，粗、滑面内质网。有成束的微丝，具有收缩功能，调节血管通透性。,2,、内皮下层：薄层结缔组织，,3,、内弹性膜：由弹性蛋白组成，并有许多小孔，是内、中膜的分界。,（二）中膜：,因血管种类不同，它的厚度和成分也不一样。大,A,以弹性膜为主，中,A,以平滑肌为主，与内脏平滑肌相比，细且有分支。,1,、中,A,的平滑肌类似于成纤维细胞，可以产生胶原纤维、弹性纤维和基质。,2,、当平滑肌向内膜迁移增生时，引起动脉硬化。,（三）外膜：,为疏松结缔组织，其中的弹性纤维和胶原纤维呈螺旋状或纵向分布，其中的成纤维细胞有修复膜的能力，有的,A,在中、外膜交界处可以看到由弹性纤维组成的外弹性膜。,弹性纤维、胶原纤维、平滑肌的空间结构,弹性纤维,-,存在裂隙,胶原纤维,-,皱成波纹状网络,平滑肌,-,螺旋状结构,平滑肌,弹性纤维,胶原纤维,血管壁内弹性纤维、胶原纤维和平滑肌构造示意图,（,a,）平滑肌；（,b,）弹性蛋白纤维；（,c,）胶原纤维,二、各组分含量对血管力学性质的影响,动脉血管壁中弹性纤维和胶原纤维含量的百分比,图,平滑肌含量：主动脉,大动脉,分置动脉,主动脉,小动脉,毛细血管,小静脉,静脉,内皮,弹性组织,平滑肌,纤维组织,主动脉的收缩舒张控制小动脉直径变化，甚至血管闭锁,局部供血不足,弹性纤维、胶原纤维和平滑肌的应力,伸长比,弹性纤维,胶原纤维,平滑肌,弹性纤维、胶原纤维和平滑肌的应力松弛曲线,动脉血管的顺应性,C=dv/dp,表示主动脉血管的可扩张能力,越远离心脏，顺应性越差,血管壁的粘弹性,应力松弛,蠕变：,固体材料在保持,应力,不变的条件下，应变随时间延长而增加的现象。,滞后环：弹性滞后的封闭曲线,三种组分应力松弛曲线,不,同,动,脉,应,力,松,弛,.,人工血管,人工血管是以尼龙、涤纶、聚四氟乙稀（,PTFE,）等合成材料人工制造的血管代用品，适用于全身各处的血管转流术。,目前用机器编织的人工血管有两种：,一种是平织,，又称机织；,织物纤维紧密，具有丰富的伸展性，多孔性细致而小，但其断端容易松散，呈毛刷状，质地坚硬、缝合困难。,另一种是,针织,，又称线圈编织。,用纤维作线圈式编织，伸展性较差，多孔性大，质地柔软，其断端不易松散、缝合容易,最初用的材料为尼龙,(Nylon),，后因其稳定性差，在机体内被破坏，,缺点很多因而废弃。目前普遍应用的人工血管材料为聚酯及聚四氟,乙烯，大多数使用的是针织人工血管。,人工血管的应用,（,1,）动脉疾病：用替代或者架桥（血管旁路手术）的方式来来恢复血液的通路从而来治疗胸主动脉、腹主动脉、骼动脉等血管段。动脉疾病，如动脉栓塞或者动脉瘤。,（,2,）静脉疾病：可以替代或者架桥（血管旁路手术）的方式来治疗静脉疾病，如布加氏综合症。,（,3,）动静脉瘘：可以运用在慢性肾病的血液透析过程中，在四肢部分连接自身动脉和静脉，形成一条可反复穿刺的血液透析通路,新型人工血管,（,1,）碳涂层血管,可以显著显著提高血管开通率。均匀镶嵌于血管内壁的碳原子与血管壁有机的结合成一体，具有良好的生物相容性，与组织无反应。碳涂层微弱的负电荷排斥血小板在管壁的沉积，有效减少血栓形成机会；碳涂层不利于平滑肌细胞生长和播散，减少间质增生，可以显著显著提高血管开通率。,（,2,）蛋白或明胶涂层血管,由于一般合成人工血管的生物相容性尚未达到理想状态，所以可以在这些高分子材料表面接上一层生物材料，以进一步提高其生物相容性，这就是生物混合型人工血管。一般所接的人工涂层包括以下几种：,白蛋白,，可提高人工血管的抗凝性能；,纤维连接蛋白,，可促进内膜形成，进而抑制凝血的发生；,胶原蛋白,，能促进内膜形成，防止凝血发生，还能提高人工血管的顺应性；,明胶,，有促进细胞黏附和生长的功能，从而在植入后能诱导内膜形成，防止凝血。,（,3,）袖状血管,特别的袖状由电脑三维立体模型设计，优化流出道血流动力学，减少吻合口处内膜增生，显著增加开通率。且内膜附碳涂层，减少血小板沉积。,