基于"心肌桥-冠状动脉"模拟装置的周向应力研究

研制一种心肌桥压迫冠状动脉的模拟装置,用以研究壁冠状动脉近端与远端周向应力的动态变化,并可实现其独立调节.制作"心肌桥-冠状动脉"模拟装置,分别改变模拟冠状动脉外压和心肌桥压迫程度并记录周向应力的变化情况.结果表明,周向应力的异常主要位于壁冠状动脉近端,随着心肌桥压迫程度加剧,近端的周向应力平均值与震荡值(最大值一最小值)明显增大."心肌桥-冠状动脉"模拟装置能提供体外研究周向应力对血管影响的实验手段.     

壁冠状动脉血流动力学体外模拟

目的 研究心肌桥压迫对壁冠状动脉内血流、正压力、周向应力、切应力的影响。方法 对原有的壁冠状动脉模拟装置进行较大改进,使其测量的血流动力学参数从单一应力（正应力）扩展到多种应力,以便更全面准确地模拟在正压力、周向应力、切应力共同作用下的真实血流动力学环境,从而综合考虑在多种应力共同作用下血流动力学规律与壁冠状动脉粥样硬化之间的关联。结果 壁冠状动脉模拟装置实验结果表明,应力的异常主要位于壁冠状动脉近端,随着心肌桥压迫程度加剧,近端的应力平均值与波动值明显增大,正应力平均值升高27.8%,波动值升高139%。结论 心肌桥压迫造成壁冠状动脉近端血流动力学发生异常,对认识冠脉粥样硬化发病的血流动力学机理具有重要意义,对于心肌桥的病理影响及治疗具有潜在的临床价值。     

基于“心肌桥-冠状动脉”模拟装置的切应力研究

背景:在动脉粥样硬化的研究领域,由于人体血液动力学环境的复杂性,动脉粥样硬化与血流动力学壁面切应力的相关性难以作出确切定论。目的:模拟心肌桥-冠状动脉装置,分析壁冠状动脉血液动力学参数的变化特征与动脉粥样硬化间的关系。方法:采用心肌桥-冠状动脉模拟装置进行体外模拟实验,保持系统温度、平均流量和心率等相关参数不变,调节心肌桥对壁冠状动脉的压迫程度,观察并记录壁冠状动脉近端和远端切应力平均值和震荡值的变化情况。结果与结论:0%压迫时,壁冠状动脉近端和远端的切应力平均值和震荡值差异均不显著;50%压迫时,近端切应力震荡值明显大于远端;80%压迫时,远端切应力平均值大于近端,近端切应力震荡值大于远端。随压迫程度的增加,切应力的平均值远端高于近端,而震荡值近端高于远端。提示壁冠状动脉近端切应力震荡值的升高是导致其动脉粥样硬化发生的重要因素。     

心肌桥壁冠状动脉血液动力学数值模拟

目的数值模拟心肌桥壁冠状动脉血液动力学,探索心肌桥壁冠状动脉近心端易发生动脉粥样硬化的血液动力学机理。方法建立随心搏运动的局部狭窄直圆管模型模拟心肌桥壁冠状动脉形态学,管壁为薄壁线弹性体,血流遵循不可压缩牛顿流体的一维管流方程组,用Lax-Wendroff方法数值求解。结果心肌桥壁冠状动脉血液动力学与正常冠状动脉血液动力学相比有很大差异,血流量#壁切应力和壁切应力梯度均不同。在心肌桥壁冠状动脉中,近心端壁切应力及壁切应力梯度的变化要远大于远心端。对于有两段心肌桥的情况,它们的壁切应力和壁切应力梯度变化趋势基本一致,但距心室较远的心肌桥,其壁切应力和壁切应力梯度要大于靠近心室的那段心肌桥,且随时间的变化程度也更剧烈。结论数值模拟结果表明,心肌桥壁冠状动脉血液动力学不同于正常冠状动脉血液动力学,近心端壁切应力及壁切应力梯度的变化要远大于远心端,从而对动脉管内皮细胞产生重要影响,这可能是心肌桥壁冠状动脉近心端易发生动脉粥样硬化的血液动力学机理。     

壁冠状动脉血流动力学特性的实验模拟与理论研究

目的临床研究、动物实验和模拟试验都证实心肌桥在收缩期的压迫作用,可引起壁冠状动脉管腔狭窄,从而使流量、流速及压力发生变化,导致血流动力学特性的异常现象。作者从"水击"理沦的角度探讨冠状动脉心肌桥前端的压力和流速变化这一异常现象的力学背景。方法利用心肌桥模拟装置在收缩期中和舒张期初"水击"发生前后对壁冠状动脉血流动力学进行模拟并用一维水击波理论模型进行分析、计算,与正常情况下实验数据对比分析。结果壁冠状动脉近端收缩压的升高幅度、舒张期流速的升高幅度计算值与实验值基本一致。结论证实了壁冠状动脉血流动力学特性异常现象是由扰动引起的"水击"波。     

心肌桥-壁冠状动脉血流动力学模型的设计和制作

根据流体力学原理并结合冠状动脉血流的特点,设计并研制心肌桥-壁冠状动脉血流动力学模型,使得能够在有效设定和控制各种不同参数的实验条件下,全面和系统地模拟心肌桥对壁冠状动脉血流动力学的影响,为进一步研究不同条件下心肌桥对壁冠状动脉血流的影响提供前期工作基础。     

体外内皮细胞培养装置的研制与实验研究

目的研制一种创新性的体外内皮细胞培养装置,即基于血液动力学环境的血管内皮细胞体外培养装置,介绍内皮细胞体外培养装置的研制与实验研究。方法运用血液动力学理论与方法,在课题组现有研究基础上设计并研制内皮细胞体外动态培养系统,其流动环境中切应力、正应力和张应力同时存在。并从装置的研制背景、结构与组成、设计原理、理论基础以及实验研究5个方面详细描述该装置的研制和实验研究。结果装置能够准确模拟正常生理水平下内皮细胞所处的力学环境,实现切应力、正应力、张应力分别在0~12 Pa、0~15. 96 k Pa、0~0. 5 MPa范围内的精确调控。结论装置能提供一个更接近人体生理条件的血液动力学环境,为深入探索血管内膜损伤机制提供更理想的实验环境和手段。     

心肌桥形态学的研究现状

心肌桥是指覆盖在冠状动脉及其主要分支上的心肌纤维,是一种较普遍的解剖现象,其肌纤维在组织学上有区别于普通心肌纤维而有类似于骨骼肌倾向结构的特点。。心肌桥的结构差异很大,部分可以压迫壁冠状动脉导致相应的血流动力学的变化,造成心肌缺血,这可能和部分心肌桥较厚和较宽,距离冠状动脉窦距离较近,和壁冠状动脉的距离不大等因素有关。尽管壁冠状动脉本身很少发生动脉粥样硬化,但其近段血管却有容易发生动脉粥样硬化的倾向,已经得到临床上越来越广泛的重胡。     

一种血管张应力体外加载装置的实验研究

目的研制一种血管张应力体外加载装置,研究弹性基底(硅胶片)上的张应力、张应变分布。方法基于基底形变加载技术,研制一种接近人体血液动力学环境的血管张应力体外加载装置。利用装置中的摄像机拍摄硅胶片拉伸前后硅胶片网格点的图像并转化为数字图像,使用Matlab软件对网格点的位置特征进行计算,从而得到硅胶片的应变分布。利用万能材料试验机对硅胶片进行实验和计算得到硅胶片的力学参数,根据力学参数建立有限元模型,并对硅胶片的张应力、张应变分布进行模拟计算。将实验结果和模拟结果进行比较。结果有限元结果和实验结果基本一致,张应力、张应变的最大值均出现在加载点处,中间区域应力、应变较为均匀。硅胶片中间60%面积区域可视为均匀应变场。结论研究结果可为后期血管壁内皮细胞的动态培养以及细胞力学研究提供实验技术。     

多排螺旋CT对冠状动脉心肌桥的诊断及对壁冠状动脉平均长度、平均埋藏深度、平均狭窄程度的临床分析

目的:探析多排螺旋CT对冠状动脉心肌桥的诊断价值及对壁冠状动脉平均长度、埋藏深度、狭窄程度的评估价值.方法:选取2020年8月至2021年8月期间至我院接受多排螺旋CT冠状动脉造影检查的疑似冠心病患者200例作为研究对象,200例患者均统一实施冠脉造影以及64排256层螺旋CT检查.比较不同检查方式下冠心病及冠状动脉心肌桥的检出率,患者壁冠状动脉的平均长度、平均埋藏深度、平均狭窄程度及具体发病位置,并对比不同检查方式患者不良反应发生情况.结果:冠脉造影结果显示200例疑似冠心病患者检出率为70.50％(141/200),76例心肌桥-壁冠状动脉患者包含122处发病位置,壁冠状动脉平均长度为(5.31±2.12)mm、平均埋藏深度为(2.41±1.15)mm、平均狭窄程度为(43.15±10.58)％.螺旋CT结果显示200例疑似冠心病患者检出率为86.50％(173/200),102例出现心肌桥-壁冠状动脉患者包含215处发病位置,壁冠状动脉平均长度为(6.75±2.28)mm、平均埋藏深度为(3.17±1.45)mm、平均狭窄程度为(48.26±10.35)％;冠脉造影下患者不良反应发生率23.00％(46/200)高于多排螺旋CT10.50％(21/200),差异均具有统计学意义(P<0.05).结论:采用多排螺旋CT可准确诊断冠状动脉心肌桥并明确其具体发病位置,具有较高的临床应用价值.     

犬左冠状动脉前室间支心肌桥的形态学特征

目的探讨犬壁冠状动脉和心肌桥的形态学特点,为比较解剖学提供资料。方法取犬心41例,10%甲醛溶液固定,解剖显示冠状动脉及其分支,观测心肌桥及壁冠状动脉的出现率。结果犬冠状动脉心肌桥多出现于前室间支、后室间支和左室前支。心肌桥出现率70.7%,前室间支79.3%,心肌桥厚度为0.56±0.61 mm。前室间支前段内径1.64±0.46 mm,厚度0.18±0.06 mm;壁冠状动脉内径1.35±0.46 mm,厚度0.13±0.04 mm。心肌桥近段距第一对角支距离为19.78±8.20 mm,距前室间支起始部距离为24.49±12.37mm,距右冠起始部距离为24.21±5.80 mm。心肌桥纤维走向与壁冠状动脉夹角为68.94±14.38。结论犬冠状动脉心肌桥出现率及位置与人相似,可作为科研动物模型。     

心肌桥的观测及其解剖生理学意义分析

目的：探讨心肌桥的存在及其存在的解剖生理学意义。方法：不同年龄段的尸体心脏128例，作年龄、性别记录，比较观察心肌桥的出现率、出现位置、壁冠状动脉所在动脉的形态特点及其与年龄、性别间的关系。结果：心肌桥的解剖检出率随年龄和性别呈阶梯样增加，心肌桥出现的区域位置相对稳定集中，心肌桥所在的冠状动脉在形态匕存在显差异，并随年龄而增强。结论：心肌桥为一良性解剖结构，可能具有支持、固定冠状动脉，局部增大冠状动脉血压，提高心肌血供的“心肌瓣膜”作用。     

壁冠状动脉与心肌桥的应用解剖学

本文在 50例心脏上测量了心肌桥位置的长、宽、厚度 ;并在光镜下观察了壁冠状动脉的结构。发现桥前段血管内膜较桥下、后段的内膜显著增厚 (P<0 .0 1) ,讨论了它与冠状动脉粥样硬化间的关系。     

冠脉CT与冠脉造影诊断心肌桥的临床价值比较

目的:比较冠脉CT与冠脉造影诊断心肌桥的临床价值。方法:收集2015年7月~2020年7月苏州大学第二附属医院心内科收治的107例疑似冠心病患者临床资料。依次进行冠脉CT和冠脉造影检查,计算壁冠状动脉（MCA）狭窄程度,观察前降支、对角支、钝缘支、后降支和回旋支冠脉分布走行以及与心肌的关系,测量心肌桥长度和厚度。比较两种检查方法图像质量优良率、心肌桥检出率以及心肌桥测量指标。分析两种检查方法显示MCA狭窄程度和诊断心肌桥的一致性。以冠脉造影为金标准,计算敏感度、特异度、准确度、阳性预测值、阴性预测值,评估冠脉CT判断MCA中重度狭窄和诊断心肌桥的价值。结果:两种检查方法图像质量优良率均较好,冠脉CT心肌桥检出率显著高于冠脉造影（25.23% vs 14.02%, P<0.05）;冠脉CT测得心肌桥长度大于冠脉造影,MCA狭窄程度低于冠脉造影,差异具有统计学意义（P<0.05）;冠脉CT和冠脉造影显示MCA狭窄程度的一致性较好（Kappa=0.832, P<0.05）;与冠脉造影比较,冠脉CT判断MCA中重度狭窄的敏感度、特异度、准确度、阳性预测值、阴性预测值分别为90.63%、86.67%、74.36%、95.59%、87.85%;冠脉CT和冠脉造影诊断心肌桥的一致性较好（Kappa=0.815, P<0.05）;与冠脉造影比较,冠脉CT诊断心肌桥的敏感度、特异度、准确度、阳性预测值、阴性预测值分别为64.29%、73.33%、69.23%、68.75%、68.97%。结论:冠脉CT与冠脉造影对心肌桥诊断均具有一定价值,而冠脉CT具有无创性、图像质量优良率高,且对心肌桥位置及分布显示佳,并对MCA狭窄具有较高敏感度和特异度,更具临床应用优势。     

Age related constitutive laws and stress distribution in human main coronary arteries with reference to residual strain

An analytical model has been used to simulate the effects of tissue aging on residual strain, constitutive relations and stiffness parameter in the main right and left (ramus circumflexus) human coronary arteries, based on experimental data. The experimental opening angle theta scatters considerably with age. The optimum angle theta(op) approximately equals 70 degrees, which makes the circumferential stress uniform in the arterial wall at a normal blood pressure, is approximately constant throughout aging. Above age of the 15 years the estimated and experimental values of theta are greater than theta(op) and therefore the mechanical load of the inner layers of the media and the intima decreases and the adventitia is overloaded. On the basis of nonlinear regression analysis, age-related constitutive laws of arterial wall circumferential stiffness have been determined. Above the age of 30, arterial wall hardening increases rapidly. The left coronary artery is stiffer than the right artery for groups from 35 to 45 years of age. Hyperelasticity theory has been used to identify age-related multiaxial stress through wall thickness. A theoretical model based on the reduced Green strain provides a very good representation of the coronary artery circumferential mechanical response and predicts its nearly isotropic behavior. Bio-composite material forms non-homogeneous stresses and, in the course of aging, it increases the adventitia loading. In groups aged from 10 to 15 years, whose coronary artery residual strains are low, the circumferential stress distribution has a classic form. Stiffness parameter beta gradually increases with age and this increase is significant above the age of 60. Parameter beta tends to decrease when the opening angle theta increases.     

Validation of numerical simulation with PIV measurements for two anastomosis models

Hemodynamics is widely believed to influence coronary artery bypass graft (CABG) stenosis. Although distal anastomosis has been extensively investigated, further studies on proximal anastomosis are still necessary, as the extent and initiation of the stenosis process may be influenced by the flow of the proximal anastomosis per se. Therefore, in this study, two models (i.e. 90 degrees and 135 degrees anastomotic models) were designed and constructed to simulate a proximal anastomosis of CABG for the left and right coronary arteries, respectively. Flow characteristics for these models were studied experimentally in order to validate the simulation results found earlier. PIV measurements were carried out on two Pyrex glass models, so that the disturbed flow (stagnation point, flow separation and vortex) found in both proximal anastomosis models using numerical simulation, could be verified. Consequently, a fair agreement between numerical and experimental data was observed in terms of flow characteristics, velocity profiles and wall shear stress (WSS) distributions under both steady and pulsatile flow conditions. The discrepancy was postulated to be due to the difference in detailed geometry of the physical and computational models, due to manufacturing limitations. It was not possible to reproduce the exact shape of the computational model when making the Pyrex glass model. The analysis of the hemodynamic parameters based on the numerical simulation study also suggested that the 135 degrees proximal anastomosis model would alleviate the potential of intimal thickening and/or atherosclerosis, more than that of a 90 degrees proximal anastomosis model, as it had a lower variation range of time-averaged WSS and the lower segmental average of WSSG.     

The effects of a myocardial bridge on coronary atherosclerosis and ischaemia

The term myocardial bridge (MB) describes the surprisingly common situation in which part of the left anterior descending coronary artery (LAD), running in epicardial adipose tissue, is covered by a bridge of myocardial tissue. The presence of an MB may influence arterial tissue through the alteration of haemodynamic forces by the myocardial contraction of the bridge itself. Histopathologically and ultrastructurally, any manifestations of atherosclerosis elsewhere in the LAD are suppressed in the intima beneath the MB. By scanning electron microscopy, abrupt changes in endothelial cell morphology indicate that the intima beneath the bridge is protected by haemodynamic factors. Furthermore, the closer the bridge to the left coronary ostium, the greater the extent of proximal intimal thickening. In parallel with this, considering the occurrence of myocardial infarction in cases of proximal MB together with previous reports on relationships between MB and coronary ischaemia, it appears that anatomical characteristics such as the location, length, and thickness of the MB have a bearing on the effects of this abnormality. When the pathologist examines the heart at autopsy, this quite common condition should be borne in mind, in view of its potential but complex relationship to atherosclerosis and ischaemic heart disease. © 1998 John Wiley & Sons, Ltd.