应用心肌分层应变及做功技术评估长期腹膜透析尿毒症患者左心室功能

［摘要］目的： 利用心肌分层应变及心肌做功技术对长期腹膜透析的尿毒症患者的左心室功能进行研究,评估其在长期腹膜透析下的心功能变化。方法: 选择长期规律进行腹膜透析且经常规超声心动图检查提示左心室射血分数(left ventricular ejection fraction,LVEF)正常的尿毒症患者14例,测量其常规二维超声心动图参数,利用二维斑点追踪及心肌分层应变技术测量左心室整体纵向收缩期峰值应变(global longitudinal peak systolic strain,GLS)及内膜层、肌层和心外膜层3层心肌的纵向收缩期峰值应变(longitudinal peak systolic strain,LS),并结合血压得出左心室心肌整体做功参数,共同评估左心室心肌功能,随访5年并比较腹膜透析5年前后相关数据变化。结果: 规律腹膜透析5年后,尿毒症患者LVEF改变无统计学差异;GLS在四腔心切面明显减低(P=0.018),并从心内膜减低至心外膜(LS心内膜层 P=0.029,LS肌层 P=0.017,LS心外膜层 P=0.004);心肌整体做功参数以整体无用功(GWW)升高为主(P=0.048),整体有用功(GCW)、整体做功指数(GWI)及整体做功效率(GWE)无统计学差异。结论: 长期规律腹膜透析5年的尿毒症患者,其左心室整体心肌功能尚保持稳定,但局部心肌收缩功能进一步受损,主要体现在后间隔和侧壁的各层心肌,心肌做功以GWW升高为主。     

变应变率下的肌肉本构方程

目的在Hill肌肉三元素模型基础上推导应变率下的肌肉本构方程。方法在Hill三元素肌肉模型的基础上,利用微分和线性拟合的方法,最终获得了骨骼肌在不同应变率下的应力-应变本构方程。结果结果表明:在应变率|e|≤1下,骨骼肌的本构方程是随应变率不断变化的;当应变率|e|>1时,骨骼肌的本构方程并不受应变率的影响。同时,在|e|≤1下,应变率对应力的影响是随着应变的增加而不断减小的。结论研究结果将有助于利用有限元方法分析骨骼肌在变应变率作用下的受力情况。     

桡动脉血管生物力学性质实验研究

研究了正常国人新鲜尸体挠动脉血管的一维拉伸力学性质，得出了桡动脉血管的破坏载荷、伸长比、Lagrange张应力、Lagrange张应变、Euler应力等数据。以多项式用最小二乘法对实验数据进行拟合，得出了桡动脉的应力——应变关系表达式及曲线。得出了一些结论。     

人体肠道生物力学特性的研究

为探讨人体肠道的生物力学特性，采用电子拉伸机对人体肠道进行一维拉伸试验。结果表明，人体肠道应力-应变关系为指数函数关系。人体肠道各段的指数系数a值接近，但材料常数C有一定的差异，说明肠道各段应力-应变趋势是一致的。在一定应力下，肠道各段轴向与环向的相对伸长率是不同的，表明人体肠道具有各向异性的特性。在一定应变下，肠道各段的增量弹性模量不同，结肠增量弹性模量相对较小，因而更容易发生变形。本研究为肠道内窥镜机器人的研制提供了理论基础。     

应变率成像在胎儿房性心律失常诊断中应用的初步探讨

目的探讨应用速度向量成像（VVI）技术对胎儿房性心律失常时心肌结构力学及形变学影响的应变与应变率研究，评价胎儿心律失常时对心肌应激状态、运动传导就及功能的影像。方法对检出的77例胎儿心律失常（其中室上性心动过速（SVT）12例、65例为频发性房性早搏（PAC））进行VVI成像技术分析，检测心律失常时胎儿心肌运动速度向量变化及对应变与应变率影响，对照组80例心率正常胎儿。结果胎儿SVT12例中7例持续发作48h者治疗前心室率250—310bpm，均合并心衰及出现水肿，VVI速度向量振幅明显降低，其应变与应变率明显低于对照组（P〈0．01）；阵发一陛SVT5例VVI速度向量振幅-过性降低，心肌应变与应变率无变化；频发PAC组示早搏时速度向量振幅改变，且运动方向同步，心肌运动三维数据定量可显示旱搏及代偿间期的三维模式，应变与应变率与对照组无差异（P〉0．05）。结论VVI成像通过心律失常心肌结构力学变化解析胎儿心律失常，特别是对胎儿心动过速时的快速心率可进行实时动态分析。及应用M型扫描法确认心动周期使胎儿心肌应变与应变率分析成为可行。     

食管分层应力-应变研究

目的　探讨食管壁各层环向应力 应变分布特征。方法　将 8只Wister大鼠的食管标记、测量在体长度后剪下置于去钙离子Krebs液中。剪下标记的中段食管用做充压试验 ,将其在显微镜下分离成内层食管 (粘膜和粘膜下层 )和外层食管 (固有肌层 )。充压时全层和分层食管均被拉长至在体长度 ,以每分钟升高 2cmH2 O速度匀速充压。根据所测图像的几何数据计算全层和分层食管的Kirchhoff应力和Green应变。零应力状态作为计算应力和应变的基本参照状态。结果　 (1 )食管离体后较在体长度缩短 2 4%。 (2 )全层食管和分层食管的环向应力 应变曲线均符合指数方程τ =(τ +β)eα(ε-ε ) -β(判定系数 >0 .96) ,为非线性关系。 (3 )与全层食管相比 ,分层后内层食管应力 应变曲线较陡直 ,且移向左侧 ,差别有统计意义 (P <0 .0 5 ) ,外层食管的曲线移向右侧 ,差别无统计意义 (P >0 .0 5 ) ,内外两层食管的应力 -应变曲线亦有统计差别 (P <0 .0 5 )。结论　食管壁各层环向应力 -应变均符合非线性关系 ,食管内层不如外层易变形     

牦牛主动脉瓣叶的流变学性质

作者研究了牦牛主动脉瓣叶的单向拉伸和应力松弛行为。发现在生理应变范围内,试件的应力应变曲线斜率在纤维方向比其垂直方向约大20倍,瓣叶对应变速率不很敏感。在分析瓣叶的松弛行为时应用了冯元桢[9](1972)提出的松弛模型,根据实验结果,得到了牦牛主动脉瓣叶的归一化松弛函数。     

二维超声斑点追踪成像技术诊断老年急性心肌梗死患者的效果

目的探讨二维超声斑点追踪成像(STI)技术诊断老年急性心肌梗死(AMI)患者的效果。方法110例老年AMI患者根据心电图特征分为非ST段抬高型心肌梗死(A组,54例)和ST段抬高型心肌梗死(B组,56例),所有患者均接受常规超声与二维超声斑点追踪成像检查,比较两组的心功能检查结果、梗死段心肌二维应变参数。结果B组的LVEF小于A组(P<0.05),两组的LVESV、LVEDV比较,差异无统计学意义(P>0.05)。B组梗死段心、内外膜的LPSS、CPSS均低于A组(P<0.05)。结论与常规超声相比,二维超声STI技术可通过评估心肌的应变能力判断心肌病变情况,提高诊断AMI的价值。     

蠕变局部损伤开裂的有限元模型

建立了蠕变局部损伤法模型,并给出单元进入损伤态的判据和失效的临界拉伸应变条件,局部蠕变损伤理论的实质就是试样是多种不同蠕变性能材料的统一,并由蠕变应力再分布得到证实,应用有限元对双缺口圆试样作了蠕变局部损伤分析,启裂时间和断裂蠕变应变值均与实验结果相吻合。     

软组织生物力学特性的测量:仪器设计

软组织的生物力学特性是诊断软组织病变的重要依据。本研究设计了一种新的仪器来在线测量软组织的生物力学特性。该仪器通过一个特别设计的集成传感器，获取软组织的应力和应变信息。集成传感器由超声传感器和应变片组成的压力传感器通过串连方式连接而成；对超声回波信号与发射信号进行互相关运算，获取软组织的应变信号，这个过程用FPGA来实现。基于软组织的生物力学模型和所获得的软组织的应力应变信号，提取软组织的特性参数。该仪器对超声回波信号和压力信号数据的采集，处理和显示通过DSP控制来实现；该仪器能测量软组织的不同层的厚度，便于运动检测和健身监测之用。