血管的力學(xué)性質(zhì)第二次課演示文稿

血管的力學(xué)性質(zhì)第二次課演示文稿本文檔共35頁(yè)；當(dāng)前第1頁(yè)；編輯于星期一\3點(diǎn)23分軟組織的力學(xué)特性

1.單向拉伸試驗(yàn)血管的力學(xué)特性1.血管壁的結(jié)構(gòu)2.血管的力學(xué)性質(zhì)3.動(dòng)脈的順應(yīng)性本文檔共35頁(yè)；當(dāng)前第2頁(yè)；編輯于星期一\3點(diǎn)23分軟組織的力學(xué)特性血管壁屬于生物軟組織，其最大的特點(diǎn)就是具有粘彈性一般生物軟組織的特點(diǎn)：

柔軟易變形；具有不同程度的抗拉強(qiáng)度；

而抗壓及抗彎曲的能力很低；

生物組織都極具黏彈性；

其變形與時(shí)間有很強(qiáng)的依賴(lài)關(guān)系。本文檔共35頁(yè)；當(dāng)前第3頁(yè)；編輯于星期一\3點(diǎn)23分生物組織材料還具有很高的非線(xiàn)性性質(zhì),以力學(xué)的觀點(diǎn)看問(wèn)題,它們都是非線(xiàn)性黏彈性的,各向異性的,非均質(zhì)的材料粘彈性:Viscoelasticity材料對(duì)應(yīng)力的響應(yīng)兼有彈性固體和粘性流體的雙重特性稱(chēng)粘彈性。各向異性:anisotropy

材料在各方向的力學(xué)和物理性能呈現(xiàn)差異

的特性本文檔共35頁(yè)；當(dāng)前第4頁(yè)；編輯于星期一\3點(diǎn)23分1.單向拉伸實(shí)驗(yàn)

從力學(xué)觀點(diǎn)來(lái)看,如果已知道軟組織的本構(gòu)方程(constitutiveequations),即應(yīng)力與變形,溫度等的關(guān)系,就可求出軟組織在各種載荷下的力學(xué)響應(yīng)(mechanicalresponse).而材料的本構(gòu)方程只能通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)建立.

對(duì)軟組織能做的最簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)就是單向拉伸實(shí)驗(yàn).根據(jù)實(shí)驗(yàn)可推出單向拉伸情況下材料的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系.本文檔共35頁(yè)；當(dāng)前第5頁(yè)；編輯于星期一\3點(diǎn)23分

曲線(xiàn)分成三部分,O到A:”足趾區(qū)”,通常是組織正常工作的生理區(qū)間,隨

著伸長(zhǎng)的增大,載荷成指數(shù)增加.A到B:呈較好的線(xiàn)性關(guān)系.B到C:呈非線(xiàn)性關(guān)系.其中A到C稱(chēng)為儲(chǔ)備強(qiáng)度恒速拉伸下，兔腿腱的載荷伸長(zhǎng)曲線(xiàn)本文檔共35頁(yè)；當(dāng)前第6頁(yè)；編輯于星期一\3點(diǎn)23分軟組織由于其材料的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其非均勻性,在每次加載循環(huán)下的載荷-變形曲線(xiàn)都不相同。如果軟組織在有限的應(yīng)變速度下加載，然后使其長(zhǎng)度保持不變，就會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力松弛現(xiàn)象。

應(yīng)力松弛：材料在高溫和應(yīng)力作用下，如維持總變形量不變，則隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，彈性變形逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄宰冃?，從而逐漸使應(yīng)力減小的現(xiàn)象。即：當(dāng)物體突然發(fā)生應(yīng)變時(shí)，若應(yīng)變保持一定，則相應(yīng)的應(yīng)力將隨時(shí)間的增加而下降，這種現(xiàn)象成為應(yīng)力松弛。

塑性變形（PlasticDeformation），是物質(zhì)-包括流體及固體在一定的條件下，在外力的作用下產(chǎn)生形變，當(dāng)施加的外力撤除或消失后該物體不能恢復(fù)原狀的一種物理現(xiàn)象本文檔共35頁(yè)；當(dāng)前第7頁(yè)；編輯于星期一\3點(diǎn)23分上圖所示為前十字形韌帶與處理時(shí)的載荷-伸長(zhǎng)曲線(xiàn)和松弛曲線(xiàn)。前十字韌帶的預(yù)處理本文檔共35頁(yè)；當(dāng)前第8頁(yè)；編輯于星期一\3點(diǎn)23分從圖中可見(jiàn)在最初的三次連續(xù)實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)力-應(yīng)變曲線(xiàn)右移，“足趾”區(qū)增加。前三次的松弛曲線(xiàn)則上移。如果實(shí)驗(yàn)一直進(jìn)行下去，相鄰曲線(xiàn)之間的差異將不斷減小，到消失。這就是式樣的預(yù)處理。只有這樣，才能得到重復(fù)性好的數(shù)據(jù)。

應(yīng)力松弛試驗(yàn)一般采用圓柱形試樣，在一定的溫度下進(jìn)行拉伸加載，以后隨著時(shí)間的推移，由自動(dòng)減載機(jī)構(gòu)卸掉部分載荷以保持總變形量不變，測(cè)定應(yīng)力隨時(shí)間的降低值，即可繪出松弛曲線(xiàn)。本文檔共35頁(yè)；當(dāng)前第9頁(yè)；編輯于星期一\3點(diǎn)23分血管的力學(xué)特性

血管也是一種軟組織，其應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系呈現(xiàn)非線(xiàn)性性質(zhì)。與其它生物軟組織一樣，對(duì)血管進(jìn)行力學(xué)測(cè)試需首先對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理。

近些年來(lái)，由于有關(guān)技術(shù)的發(fā)展及解決大量的實(shí)際問(wèn)題的需要，對(duì)于血管的力學(xué)特性的研究取得了很大進(jìn)展。例如，對(duì)人造血管和人造器官的優(yōu)化設(shè)計(jì)，必須詳細(xì)了解血管的構(gòu)造和其力學(xué)性質(zhì)；

血管的力學(xué)性質(zhì)研究的意義：不僅是血液流動(dòng)理論的基礎(chǔ)，還與一些嚴(yán)重威脅人類(lèi)健康的心血管病，如動(dòng)脈粥樣硬化有直接的關(guān)系。本文檔共35頁(yè)；當(dāng)前第10頁(yè)；編輯于星期一\3點(diǎn)23分血管組成的材料、結(jié)構(gòu)和力學(xué)性質(zhì)結(jié)構(gòu)為多層復(fù)合、中空的管道血管壁內(nèi)層——內(nèi)皮細(xì)胞、基質(zhì)膜中層——彈性纖維、膠原纖維、平滑肌外層——松弛的結(jié)締組織決定了血管的力學(xué)性質(zhì)三種組分的比例本文檔共35頁(yè)；當(dāng)前第11頁(yè)；編輯于星期一\3點(diǎn)23分一、血管壁的組成和一般結(jié)構(gòu)：血管壁從內(nèi)向外分為內(nèi)、中、外膜。(一)內(nèi)膜：1、內(nèi)皮：?jiǎn)螌颖馄缴掀ぁ?/p>

光鏡結(jié)構(gòu)：細(xì)胞核居中，有核的地方稍微隆起，無(wú)核的地方很薄，呈梭形。本文檔共35頁(yè)；當(dāng)前第12頁(yè)；編輯于星期一\3點(diǎn)23分電鏡結(jié)構(gòu)：

胞質(zhì)內(nèi)有豐富的吞飲小泡。小泡由細(xì)胞游離面或基底面的細(xì)胞膜內(nèi)凹形成，有向血管內(nèi)外輸送物質(zhì)的作用。

本文檔共35頁(yè)；當(dāng)前第13頁(yè)；編輯于星期一\3點(diǎn)23分

內(nèi)皮細(xì)胞表面有胞質(zhì)突起和細(xì)胞衣。

細(xì)胞間有緊密連接和縫隙連接。

胞質(zhì)內(nèi)有豐富的高爾基復(fù)合體，粗、滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。

有成束的微絲，具有收縮功能，調(diào)節(jié)血管通透性。本文檔共35頁(yè)；當(dāng)前第14頁(yè)；編輯于星期一\3點(diǎn)23分2、內(nèi)皮下層：薄層結(jié)締組織，3、內(nèi)彈性膜：由彈性蛋白組成，并有許多小孔，是內(nèi)、中膜的分界。（二）中膜：因血管種類(lèi)不同，它的厚度和成分也不一樣。大A以彈性膜為主，中A以平滑肌為主，與內(nèi)臟平滑肌相比，細(xì)且有分支。

1、中A的平滑肌類(lèi)似于成纖維細(xì)胞，可以產(chǎn)生膠原纖維、彈性纖維和基質(zhì)。

2、當(dāng)平滑肌向內(nèi)膜遷移增生時(shí)，引起動(dòng)脈硬化。

本文檔共35頁(yè)；當(dāng)前第15頁(yè)；編輯于星期一\3點(diǎn)23分（三）外膜：為疏松結(jié)締組織，其中的彈性纖維和膠原纖維呈螺旋狀或縱向分布，其中的成纖維細(xì)胞有修復(fù)膜的能力，有的A在中、外膜交界處可以看到由彈性纖維組成的外彈性膜。本文檔共35頁(yè)；當(dāng)前第16頁(yè)；編輯于星期一\3點(diǎn)23分彈性纖維、膠原纖維、平滑肌的空間結(jié)構(gòu)彈性纖維-存在裂隙膠原纖維-皺成波紋狀網(wǎng)絡(luò)平滑肌-螺旋狀結(jié)構(gòu)平滑肌<彈性纖維<膠原纖維本文檔共35頁(yè)；當(dāng)前第17頁(yè)；編輯于星期一\3點(diǎn)23分血管壁內(nèi)彈性纖維、膠原纖維和平滑肌構(gòu)造示意圖（a）平滑??；（b）彈性蛋白纖維；（c）膠原纖維本文檔共35頁(yè)；當(dāng)前第18頁(yè)；編輯于星期一\3點(diǎn)23分膠原纖維皺成波紋狀網(wǎng)絡(luò)血管一般擴(kuò)張壓不伸展血管擴(kuò)張一定程度伸展到原有長(zhǎng)度產(chǎn)生張力繼續(xù)擴(kuò)張產(chǎn)生極大張力阻礙血管進(jìn)一步擴(kuò)張本文檔共35頁(yè)；當(dāng)前第19頁(yè)；編輯于星期一\3點(diǎn)23分二、各組分含量對(duì)血管力學(xué)性質(zhì)的影響動(dòng)脈血管壁中彈性纖維和膠原纖維含量的百分比本文檔共35頁(yè)；當(dāng)前第20頁(yè)；編輯于星期一\3點(diǎn)23分圖平滑肌含量：主動(dòng)脈<大動(dòng)脈<分置動(dòng)脈主動(dòng)脈小動(dòng)脈毛細(xì)血管小靜脈靜脈內(nèi)皮彈性組織平滑肌纖維組織主動(dòng)脈的收縮舒張控制小動(dòng)脈直徑變化，甚至血管閉鎖局部供血不足本文檔共35頁(yè)；當(dāng)前第21頁(yè)；編輯于星期一\3點(diǎn)23分

研究血管拉伸的力學(xué)性質(zhì)有重要的臨床意義。彈性纖維、膠原纖維和平滑肌的拉伸應(yīng)力、應(yīng)變關(guān)系、應(yīng)力松弛以及拉伸彈性模量和抗張強(qiáng)度都不同。本文檔共35頁(yè)；當(dāng)前第22頁(yè)；編輯于星期一\3點(diǎn)23分彈性纖維、膠原纖維和平滑肌的應(yīng)力—伸長(zhǎng)比本文檔共35頁(yè)；當(dāng)前第23頁(yè)；編輯于星期一\3點(diǎn)23分彈性纖維膠原纖維平滑肌彈性纖維、膠原纖維和平滑肌的應(yīng)力松弛曲線(xiàn)本文檔共35頁(yè)；當(dāng)前第24頁(yè)；編輯于星期一\3點(diǎn)23分血管壁的張力兩部分組成彈性張力TE平滑肌產(chǎn)生的主動(dòng)張力TA彈性張力周向張力軸向張力本文檔共35頁(yè)；當(dāng)前第25頁(yè)；編輯于星期一\3點(diǎn)23分動(dòng)脈血管的順應(yīng)性C=dv/dp表示主動(dòng)脈血管的可擴(kuò)張能力越遠(yuǎn)離心臟，順應(yīng)性越差本文檔共35頁(yè)；當(dāng)前第26頁(yè)；編輯于星期一\3點(diǎn)23分血管壁的粘彈性應(yīng)力松弛蠕變：固體材料在保持應(yīng)力不變的條件下，應(yīng)變隨時(shí)間延長(zhǎng)而增加的現(xiàn)象。滯后環(huán)：彈性滯后的封閉曲線(xiàn)本文檔共35頁(yè)；當(dāng)前第27頁(yè)；編輯于星期一\3點(diǎn)23分三種組分應(yīng)力松弛曲線(xiàn)本文檔共35頁(yè)；當(dāng)前第28頁(yè)；編輯于星期一\3點(diǎn)23分三種組分應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)本文檔共35頁(yè)；當(dāng)前第29頁(yè)；編輯于星期一\3點(diǎn)23分不同動(dòng)脈應(yīng)力松弛.本文檔共35頁(yè)；當(dāng)前第30頁(yè)；編輯于星期一\3點(diǎn)23分人工血管人工血管是以尼龍、滌綸、聚四氟乙稀（PTFE）等合成材料人工制造的血管代用品，適用于全身各處的血管轉(zhuǎn)流術(shù)。本文檔共35頁(yè)；當(dāng)前第31頁(yè)；編輯于星期一\3點(diǎn)23分目前用機(jī)器編織的人工血管有兩種：一種是平織，又稱(chēng)機(jī)織；織物纖維緊密，具有豐富的伸展性，多孔性細(xì)致而小，但其斷端容易松散，呈毛刷狀，質(zhì)地堅(jiān)硬、縫合困難。另一種是針織，又稱(chēng)線(xiàn)圈編織。用纖維作線(xiàn)圈式編織，伸展性較差，多孔性大，質(zhì)地柔軟，其斷端不易松散、縫合容易最初用的材料為尼龍(Nylon)，后因其穩(wěn)定性差，在機(jī)體內(nèi)被破壞，缺點(diǎn)很多因而廢棄。目前普遍應(yīng)用的人工血管材料為聚酯及聚四氟乙烯，大多數(shù)使用的是針織人工血管。本文檔共35頁(yè)；當(dāng)前第32頁(yè)；編輯于星期一\3點(diǎn)23分人工血管的應(yīng)用（1）動(dòng)脈疾?。河锰娲蛘呒軜颍ㄑ芘月肥中g(shù)）的方式來(lái)來(lái)恢復(fù)血液的通路從而來(lái)治療胸主動(dòng)脈、腹主動(dòng)脈、骼動(dòng)脈等血管段。動(dòng)脈疾病，如動(dòng)脈栓塞或者動(dòng)脈瘤。（2）靜脈疾?。嚎梢蕴娲蛘呒軜颍ㄑ芘月肥中g(shù)）的方式來(lái)治療靜脈疾病，如布－加氏綜合癥。（3）動(dòng)－靜脈瘺：可以運(yùn)用在慢性腎病的血液透析過(guò)程中，在四肢部分連接自身動(dòng)脈和靜脈，形成一條可反復(fù)穿刺的血液透析通路本文檔共35頁(yè)；當(dāng)前第33頁(yè)；編輯于星期一\3點(diǎn)23分新型人工血管（1）碳涂層血管可以顯著顯著提高血管開(kāi)通率。均勻鑲嵌于血管內(nèi)壁的碳原子與血管壁有機(jī)的結(jié)合成一體，具有良好的生物相容性，與組織無(wú)反應(yīng)。碳涂層微弱的負(fù)電荷排斥血小板在管壁的沉積，有效減少血栓形成機(jī)會(huì)；碳涂層不利于平滑肌細(xì)胞生長(zhǎng)和播散，減少間質(zhì)增生，可以顯著顯著提高血管開(kāi)通率。

本文檔共35頁(yè)；當(dāng)前第34頁(yè)；編輯于星期一\3點(diǎn)23分（2）蛋白或明膠涂層血管