人和猪升主动脉、肺动脉干的形态学和生物力学特性的比较研究概况

动脉是一个弹性体 ,动脉的力学特性与形态、结构和功能密切相关。本文针对猪在异种心脏移植研究中的应用 ,分别综述了人和猪的升主动脉和肺动脉干的几何性状、显微结构成份和生物力学特性及其比较研究的根况。提出对人和猪主动脉、肺动脉的形态学和生物力学特性进行深入、详实的比较研究对指导心脏异种移植的基础研究和未来的临床实践也是至关重要和不可缺少的     

人与猪升主动脉、肺动脉干零应力状态的比较研究

目的 :比较人与猪升主动脉、肺动脉干零应力状态。方法 :取 5例人和 42例不同月龄猪的升主动脉、肺动脉干 ,沿其轴向均分为 5个等长的血管环 ,再沿径向剪开各血管环 ,2 0min后由计算机记录并测量各血管环的零应力状态张开角。结果 :人升主动脉的张开角从近侧端的 10 0 .4°± 12 .8°增至远侧端的15 2 .8°± 18.6° ,各月龄猪升主动脉张开角从近侧端的 68°左右增至远侧端的 13 0°左右 ;人肺动脉干张开角沿轴向无明显变化 ,各月龄猪肺动脉干的张开角从近侧端的 65°左右增至远侧端的 12 5°左右 ,猪升主动脉、肺动脉干的张开角不随年龄增加而发生显著变化。结论 :人和猪升主动脉、肺动脉干零应力状态张开角存在一定差异 (P <0 .0 5 ) ,但在某些区段二者相应动脉的张开角相近 ;猪受试血管的张开角无明显年龄性变化 (P >0 .0 5 )。     

猪肝门静脉生物力学特性的增龄性变化

目的研究猪肝门静脉的生物力学特性与月龄间的关系，为猪→人异种肝移植提供力学资料。方法 取不同月龄猪肝门静脉，利用软组织力学试验机测量压力-直径关系数据，推导出其弹性模量和顺应性。结果 猪肝门静脉的弹性模量随猪的月龄的增大和血管内压力的升高而增大；顺应性则随猪的月龄的增大而下降。结论 猪肝门静脉的力学特性随增龄发生变化，在实施猪→人异种肝移植时应选择与人肝门静脉力学特性相匹配的月龄猪作为供体。     

人与猪肝门静脉生物力学特性的比较研究

目的：比较研究人与猪肝门静脉生物力学特性的异同，为猪→人异种肝移植提供理论依据。方法：取人与不同月龄猪肝门静脉，利用软组织生物力学试验机测量压力一直径关系数据，推导出其弹性模量和顺应性。结果：猪肝门静脉的弹性模量随月龄的增大和血管内压力的升高而增大；顺应性则随月龄的增大而下降。与人肝门静脉相比，6月龄猪肝门静脉的弹性模量和顺应性与人相近。结论：6月龄猪肝门静脉的力学特性与成人相近，在行猪→人异种肝移植时，人与6月龄猪肝门静脉的吻合是可行的。     

人与猪角膜的生物力学特性之比较

目的：由于人角膜很难获取,因此在角膜研究中,猪角膜经常被用做人角膜的替代模型。因为人们认为,它与人角膜最为相似,本文的研究目的是比较两者在生物力学上的异同之处。方法：切成条状的人角膜和猪角膜在INSTRON万能实验机上做单轴拉伸实验,测量它们的强度、应力-应变、应力松弛。结果：人角膜和猪角膜的强度,应力-应变性质相差不大,但在同一伸长比下,猪角膜的应力松弛比人角膜大,结论：仅考虑强度、应力-应变关系,猪角膜可作为人角膜的代用品进行研究,但若考虑应力松弛等生物力学特性,则人角膜与猪角膜存在的较大差异。因此,采用猪角膜作为人角膜力学研究的动物模型是不适合的。     

应力、动脉重建和生物力学特性

血管重建（vascularremodeling）是指机体在生长发育、衰老和疾病等过程中,血管为适应体内外环境的变化而发生的形态结构和功能的改变。心血管疾病如高血压等是以动脉内皮细胞完整性破坏、平滑肌和成纤维细胞增生为主的疾病,都发生血管重建。研究高血压和低血压状态下血管重建的规律,探讨血管的应力．生长关系,对于了解正常血液循环生物力学机理,阐明心血管疾病的发病机制以及提供诊断、治疗的基本原理都将有重要理论和实际应用意义。一、研究内容和研究方法1．主动脉弓的几何形态、显微结构及重建本文采用组织连续切片和计算机图像分…     

张应力对骺软骨生长的形态学和生物力学研究

目的：为临床骨延长术及运动医学提供理论依据。方法：选用新西兰幼兔在股骨远端骺软骨两侧安装外固定支架和力传感器并施加不同张力,观察组织细胞形态变化。另用幼兔新鲜离体股骨,作力学性质测试。结果：４周后张应力使兔股骨增长,骺软骨厚度增加,增殖层和肥大层细胞增生,粗面内质网和毛细血管增生。离体兔股骨随牵张力的增大或间隙时间的增加塑性变形亦增大。结论：在体内较小的张应力能使骺软骨细胞活性增强,实现肢体增长而     

颈椎间盘退变的形态学观察和生物力学研究

目的:观察长时间异常应力环境下兔颈椎间盘的组织形态和生物力学性能变化,为防治颈椎病的研究提供实验依据.方法:选取30只家兔,随机分为对照组、模型组,造模家兔颈椎处于低头屈曲45°位异常应力环境下5小时/次·天.动物处死后,光镜和电镜下观察颈椎间盘组织形态学变化;功能节段生物力学性能测试.比较各组间存在的差异.结果:对照组颈椎间盘组织形态及生物力学性能无明显变化;模型组颈椎间盘发生软骨细胞变性、坏死,髓核皱缩,软骨终板钙化、断裂等组织形态学改变;椎间盘压缩、扭转生物力学性能下降,并随着异常应力作用时间的延长而表现更为显著.结论:长时间处于异常应力环境下能使兔颈椎间盘组织形态和生物力学性能均发生明显退行性改变.     

猪肝动脉的弹性模量与性别的关系

目的探讨猪肝动脉弹性模量与性别的关系,为猪到人异种肝移植提供理论依据。方法取23例4、7月龄雌性、雄性、去势湖北白猪的肝动脉,将其按从近心端到远心端的方向分成近、中、远3段,各段置于4℃冰箱中待用。在软组织生物力学试验机上测定中段动脉的压力-直径关系,计算出增量弹性模量(Einc)、压力-应变弹性模量(Ep)和容积弹性模量(Ev)。结果 7月龄各组肝动脉的弹性模量有显著性差异(P0.01):雌性组最低,雄性组居中,去势组最高;7月龄各组与4月龄各组的弹性模量相比显著减小(P0.05)。结论 7月龄不同性别猪肝动脉弹性模量存在差异,从生物力学方面考虑,在猪到人异种肝移植时,应选择性别相匹配的猪肝脏作为供体材料,使移植材料肝动脉间的弹性模量尽可能相近,降低肝动脉并发症,有可能提高移植肝的存活率。     

人与猪胆总管几何形态和顺应性的比较

目的 探讨人与猪胆总管几何形态及顺应性的关系,为猪到人异种肝移植提供理论依据. 方法 取5例成年人尸体和50例3～12月龄湖北白猪的胆总管,在软组织生物力学实验机上测定胆总管的压力-直径关系.计算出顺应性.横断取材,冷冻切片,HE染色,用计算机图像分析系统测量其管径和管壁厚度. 结果 3～6月龄猪胆总管的管壁比成人的薄,其直径比成人的小(P<0.01),7～10月龄猪胆总管的壁厚和直径与成人的相近(P>0.05).3～6月龄及11、12月龄猪胆总管的顺应性明显小于成人(P<0.01),7～10月龄猪胆总管的顺应性与成人的相近(P>0.05). 结论 7～10月龄猪胆总管的几何形态和顺应性与成人的相近,从生物力学方面考虑,7～10月龄的猪肝作为人异种移植肝供源是可能的.     

Monitoring for potentially xenozoonotic viruses in New Zealand pigs

Shortage of human donor organs for transplantation has prompted evaluation of animals as an alternative donor source. Pigs are the most acceptable candidate animals but issues of xenozoonozes remain. Despite careful monitoring of high-health-status (HHS) pigs, there is still a risk that their tissues may carry infectious agents. Furthermore, pathogens which are significant in xenotransplantation are not necessarily those of veterinary importance. The detection of these potentially transmissible infectious agents may require the development and application of new surveillance technologies. We present data on monitoring for five potentially xenotic viruses in New Zealand pig herds, namely pig cytomegalovirus (PCMV), pig lymphotropic herpesvirus (PLHV), encephalomyocarditis virus (EMCV), pigcircovirus (PCV), and hepatitis E virus (HEV). These five viruses are either potentially oncogenic, establish persistent infection, or are known to be zoonotic. This study has expanded significantly the information on porcine viruses in New Zealand. Using this information, it is now possible to complete protocols for monitoring pig herds and tissues prior to their use in xenotransplantation. The study resulted in selection of a possible source herd for swine-to-human islet transplantation.     

The potential of genetically-engineered pigs in providing an alternative source of organs and cells for transplantation

There is a critical shortage of organs, cells, and corneas from deceased human donors worldwide. There are also shortages of human blood for transfusion. A potential solution to all of these problems is the transplantation of organs, cells, and corneas from a readily available animal species, such as the pig, and the transfusion of red blood cells from pigs into humans. However, to achieve these ends, major immunologic and other barriers have to be overcome. Considerable progress has been made in this respect by the genetic modification of pigs to protect their tissues from the primate immune response and to correct several molecular incompatibilities that exist between pig and primate. These have included knockout of genes responsible for the expression of major antigenic targets for primate natural anti-pig antibodies, insertion of human complement- and coagulation-regulatory transgenes, and knockdown of swine leukocyte antigens that stimulate the primate''s adaptive immune response. As a result of these manipulations, the administration of novel immunosuppressive agents, and other innovations, pig hearts have now functioned in baboons for 6-8 months, pig islets have maintained normoglycemia in diabetic monkeys for > 1 year, and pig corneas have maintained transparency for several months. Clinical trials of pig islet transplantation are already in progress. Future developments will involve further genetic manipulations of the organ-source pig, with most of the genes that are likely to be beneficial already identified.     

髂腰韧带的形态及抗L5椎体滑脱的生物力学研究

目的:研究髂腰韧带(ILL)的形态学,探讨其在防止L5椎体前滑脱中的作用。方法:成人男性防腐标本26具,观察ILL起止点和走行,测量其长宽厚度。取10具标本制腰椎滑脱模型,等分为两组,A组为ILL保留组,B组为ILL切断组。测量在300、600、900和1200 N负荷时L5椎体在S1椎体上缘的位移。测量A组和B组在不同载荷下L5椎体的位移和移位程度,用Stata 7.0进行统计学分析。结果:ILL由上部和下部韧带组成。上部韧带主要起自L4横突,止于髂骨嵴的内缘和腰方肌在髂嵴的附丽部。厚(2.22±0.28)m m,宽(10.72±2.34)m m,长(69.80±5.02)m m。下部韧带不能再细分成束,主要起自L5横突,主要止于髂后粗隆,最长(82.20±4.02)m m,主束前缘长(36.64±2.30)m m,后缘长(8.54±1.78)m m,宽(12.22±2.18)m m,厚(4.30±0.96)m m。A组和B组在不同载荷下L5椎体的位移和移位程度,统计学分析结果P<0.05,为差别有显著性意义。结论:ILL具有特异的形态学结构特点,有阻止和减少L5椎体向前滑脱的作用。     

肺癌侵犯肺动脉干19例

目的 观察肺癌侵犯肺动脉干的病理解剖,ＣＴ征象,为手术提供参考。方法 对１９例肺癌侵犯肺动脉干的切除标本进行病理解剖。与术前ＣＴ比较。结果 肿瘤包绕肺动脉全周８例,部分包绕１１例。肿瘤侵犯以管壁外膜和中膜为主,尤其局限在中膜的外弹性膜周围,内膜未受侵。管壁炎性浸润,水肿或肉芽及结缔组织增生突出。ＣＴ表现管周脂肪异常１０例,肿块与肺动脉干肾密相贴或包绕１６例,压迫及移位２例,低肺血流灌注３例。     

不同段脐带静脉的生物力学特性及其临床应用价值

目的 :为脐带静脉作为小口径移植材料的临床应用提供理论依据。方法 :采用胎龄在 3 7～ 40周自然分娩正常胎儿脐带静脉 2 0例 ,在生物软组织力学试验机上测定不同段脐带静脉的压力 -直径关系 ,计算出弹性模量。横断取材 ,冰冻切片 ,HE法染色 ,用计算机图像分析系统测量其几何形态学指标。结果 :近、中、远段脐带静脉的Einc、Ep和Ev均随压力的上升而增大 ,近段 3种弹性模量均低于远段 (P <0 .0 1) ,由近段到远段呈增大趋势。中膜厚度及外径值从近段到远段逐渐减小。结论 :脐带静脉作为小口径动脉移植的替代材料是可行的 ,在血管移植时 ,应注意选择不同段脐带静脉 ,使作为移植材料的脐带静脉与宿主血管材料间的生物力学特性尽量相近 ,以提高移植血管的远期通畅率     

狗冠状动脉的几何形态学

本文采用8例成年狗心,其中5例制成冠状动脉铸型;3例制备血管墨汁灌注的组织切片,测量左、右冠状动脉的分支共1525个。应用Stfahler体系分级方法。对冠状动脉的分支用计算机进行分级归类、分析处理。求得左、右冠状动脉各级分支的一系列几何形态数据以及相应的直径比、长度比和分支比。冠状动脉的直径、长度及分支数目与分支级数呈指致函数关系,其相关有高度显著性(P<0.005)。从几何形态学的定量角度,探讨了狗左、右冠状动脉的形态特征,认为左冠状动脉是狗心首要的供血动脉。     

人肺动脉干、右肺动脉和左肺动脉多层螺旋CT成像的基础研究

目的利用多层螺旋CT对人肺动脉干、右肺动脉和左肺动脉成像,测量评价肺动脉干、右肺动脉和左肺动脉。方法选取正常人340例,胸部多层螺旋CT增强扫描,将图像传至工作站进行三维重建,观察测量肺动脉干、右肺动脉和左肺动脉,然后对肺动脉干、右肺动脉和左肺动脉进行比较分析。结果①螺旋CT扫描成像测量的肺动脉的管径明显小于X线测量的肺动脉的管径,有统计学意义(P0.05);②男、女性别之间的肺动脉管径也有显著差异(P0.05);③不同年龄组别之间的肺动脉也有差异(P0.05);④右、左肺动脉之间比较也有显著性统计学意义(P0.01);⑤不同的重建方法各有其优越性,其中,MIP重建能较好的显示肺动脉干、右肺动脉左肺动脉,并且其测量值比其它重建方法测量较为准确。结论多层螺旋CT胸部增强扫描,通过工作站三维重建能较好的显示肺动脉干、右肺动脉和左肺动脉,并对其进行科学的评价,这种方法优于传统的尸体解剖方法,其数据可靠,此方法可以对活体人的器官进行大样本的形态学研究。     

全内镜下腰椎板开窗减压有限元模拟建模及生物力学变化

文题释义： 腰椎有限元手术模拟建模：模型首先通过获取人体腰椎CT资料,以DICOM格式导入Mimics软件中建立L_4-5模型,再运用3-matic建立椎间盘和手术模型。将建好的模型进行网格划分,在Ansysworkbench 18.0中进行材料赋值及韧带添加,同时进行相关力学分析。 腰椎管狭窄症：是指由于腰椎中央管、侧隐窝及椎间孔的直径减少而导致的临床综合征,主要发生于65岁以上的老年人,主要病因包括椎间盘退变、小关节退变、退变性滑脱、退变性腰椎畸形等,进而引起以下腰痛及神经源性间歇性跛行为主的临床症状。 背景：全内镜下减压有效治疗腰椎管狭窄症为突破性前沿技术,相对于开放手术具有创伤小、操作可控、并发症少的特点,但其有限元力学分析鲜有报道。 目的：建立全内镜下腰椎椎板开窗有限元模型并探讨减压范围及髓核摘除对腰椎活动度及椎间盘应力分布的影响。 方法：采集1例L_4-5节段腰椎管狭窄症患者的CT 平扫数据,导入 Mimics 20.0软件中,建立退变腰椎L_4-5节段腰椎管狭窄有限元模型M。将模型M导入3-matic中进行手术模拟,分别为单侧小关节1/2切除及椎间盘1/4切除模型M1、双侧关节突1/2及椎间盘1/2切除模型M2、单侧关节突切除及椎间盘1/4切除模型M3。在ANSYS软件中对4种模型进行同等纯力偶矩的前屈、后伸、左侧弯、右侧弯、左旋转、右旋转6种工况活动及椎间盘同等载荷的力学对比分析。结果与结论：①与脊柱M模型比较,M1模型在6种工况下活动度相近,但M2和M3的活动度较M模型明显增大,特别是在左、右侧屈和前屈、后伸工况下,为 M模型整体活动度的130%-200%;②在椎间盘应力方面,M1模型在椎间盘后区、中区、右区各工况下等效应力的上升趋势不明显,在椎间盘左区、前区的等效应力有所增加,最大增加 63%,但没有出现较大的应力集中情况;而M2和M3模型,各区域椎间盘等效应力均出现较大程度上升趋势;③提示全内镜视下微创手术对不同类型腰椎管狭窄症减压手术精准可控,关节突关节切除及髓核摘除1/2以内对相应节段的生物力学稳定性影响较小,证实腰椎板开窗有限元模拟建模成功可靠,可为后续腰椎手术生物力学研究提供重要方法和依据。 ORCID: 0000-0002-9345-0515(刘金玉) 中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节;骨植入物;脊柱;骨折;内固定;数字化骨科;组织工程