主动脉与肺动脉组织的生物力学特性比较

目的 通过对正常人主动脉与肺动脉组织之间拉伸力学特性的对比研究,为Ross手术提供生物力学实验依据.方法 取死亡3～4h内正常国人主、肺动脉壁,主、肺动脉窦壁,主、肺动脉瓣膜,制作成约长10mm、宽6mm的试验样本,用Boss 3330实验机对样本进行拉伸实验.结果 环向和纵向的主动脉壁, 主动脉瓣膜,主动脉窦壁与肺动脉壁,肺动脉瓣膜,肺动脉窦壁的弹性模量及抗拉强度均无显著性差异（P＞0.05）.结论 主动脉壁、主动脉瓣膜、主动脉窦壁与肺动脉壁、肺动脉瓣膜、肺动脉窦壁的生物力学性质基本相似.     

模拟雄性大鼠老龄骨质疏松力学性质实验研究

研究了正常与老龄骨质疏松(雄性)大鼠骨的力学性质.选用280～360g、5～6个月龄Wistar雄性大鼠40只,随机分为正常对照组20只,骨质疏松模型组20只.对模型组大鼠于0周摘除睾丸,对照组与模型组大鼠饲养14周后,以腹主动脉放血法处死大鼠.取大鼠肱骨进行拉伸、压缩实验,取大鼠股骨进行弯曲、剪切实验,取大鼠胫骨进行扭转、冲击实验.大鼠肱骨拉伸、压缩最大载荷、最大应力、最大位移、最大应变及弹性模量,得出了正常对照组和模型组大鼠股骨三点弯曲最大载荷、最大弯矩、最大应力、弹性模量及剪切最大载荷、最大应力,得出了正常对照组和模型组大鼠胫骨扭转最大扭矩、扭转角、扭转剪应力、最大冲击功、冲击韧性指标,并对实验结果进行分析讨论.     

外置主动脉旁反搏装置的慢性动物实验研究

验证主动脉旁反搏辅助装置(paraaortic counterpulsation device,PACD)置于动物体外并进行短期辅助的可行性及该装置的生物学相容性。小尾寒羊5只,体重42.6±4.5 kg,全麻后左第4肋进胸,将PACD(每搏量为60ml)的人工血管与胸降主动脉吻合,气体管道连接IABP主机,利用体表心电或主动脉压力触发驱动装置反搏。PACD置于动物体外固定后关胸。记录反搏前后主动脉压力变化,定时测定凝血及肝、肾功能、血浆游离血红蛋白(PFH)等指标。4例顺利完成PACD短期(7 d)辅助实验,1例PACD辅助54 h后死亡。PACD辅助后主动脉收缩压(SAP)、主动脉舒张压(DAP)较辅助前显著下降(P<0.01),舒张期主动脉平均压(MADP)显著增加(P<0.01);肝、肾功能轻度损害。辅助期间PFH均在生理可接受范围内变化。PACD易植入,有良好的生物学相容性,可置于动物体外并进行短期(7 d)循环辅助。     

正常与病态眼角膜拉伸力学的特性

背景:角膜移植和人工角膜替代物等研究有必要了解正常和病态眼角膜的拉伸力学特性,以往的研究对象多为动物眼角膜和正常人眼角膜的拉伸力学特性,病态眼角膜的拉伸力学特性鲜有报道。目的:比较正常和病态眼角膜的拉伸力学性质。方法:正常人尸体眼角膜和病态(眼角膜移植患者眼角膜)眼角膜各10个,在电子万能试验机上进行拉伸实验。模拟人体温在(36.5±0.5)℃的温度下,以5mm/min的实验速度对试样施加载荷,以最小二乘法处理实验数据,拟合应力-应变曲线。结果与结论:正常对照组眼角膜最大载荷、最大应力、最大应变、最大位移均大于病态组(P0.05)。说明正常与病态眼角膜具有不同的拉伸力学特性,病态眼角膜的拉伸力学特性发生改变。     

从颈动脉压力脉波图测定心脏每搏量(SV)的新探索

本文提出了一个计算每搏心输出量的新方法,根据血液循环力学原理,从作心功能检查的心电机械图中的颈动脉压力脉波图,推导一计算每搏心输出量(SV)的数学模型*;又根据Wolinsky and Glagov对十种哺乳动物的胸主动脉直径与体重关系的实验曲线,拟出一胸主动脉直径与体得的函数关系模型※※,其方程分别是:     

猪动脉血管的力学性能分析

目的分析不同部位动脉血管力学性能的差异,以及不同测试方法对实验结果的影响。方法根据动脉血管自身的形状特点设计独特的夹具,分别对猪胸主动脉和颈总动脉进行管状轴向/径向和片状轴向/环向方向的单轴拉伸测试,并对其力学非线性开展数据拟合分析。结果动脉血管在管状状态下拉伸获得的力学性能要强于片状状态下的拉伸结果,数值结果的差异还会随着血管管径的变小而愈加显著。结论实验结果提供了更加全面可靠的血管力学参数,为血管有限元模型和本构关系的构建提供有利数据支撑,指导组织工程血管移植物的设计制造,同时也有利于研究分析某些血管疾病潜在的病理生理,为疾病的临床治疗呈现更好的治疗效果。     

猪降主动脉环向力学性质的实验研究

目的研究猪降主动脉的力学特性。方法猪降主动脉按照距心脏距离分成5组,各组由左右两侧组织、腹侧面组织构成。使用单轴拉伸方法拉伸组织,获得应力与伸张比曲线。采用经典数学模型分析5个部位(位置1～5)弹性、胶原纤维模量以及胶原纤维激活参数等特征,并对比腹侧面与两侧组织之间的力学差异。结果在环向上,胶原纤维模量随着远离心脏的方向逐渐增长,而弹性纤维模量位置1～4随着距心脏的距离增加而逐渐增大,位置5的弹性纤维模量减小,且位置5两侧的环向弹性纤维模量小于腹侧面约19%;在轴向上,弹性纤维模量小于腹侧面约37%,位置5腹侧面的弹性纤维模量相比于位置4差异不大(均值差异约5%)。在整个降主动脉中,侧面环向胶原纤维模量大于腹侧面约26%,环向弹性纤维模量在靠近心脏的四部分侧面高于腹侧面约16%。结论猪胸主动脉的环向力学特性和位置有关,最远端的部分在低应力下表现出较软特点。研究结果有助于科研人员更好理解主动脉的力学特征以及开展更细致的计算机建模。     

胸主动脉共用覆膜和裸支架系统体内血栓形成的评价

背景:胸主动脉支架系统类器械一般由覆膜支架和金属裸支架及相应的输送系统构成,由于此类器械结构的复杂性,导致临床上可能带来更多关于血栓安全性的担忧。目的:为覆膜支架和裸支架联合使用的植入血管类器械上市前安全性评价的设计和结果分析提供更完整的思路。方法:选取3只实验猪,均植入胸主动脉支架系统,该系统包括胸主动脉支架系统输送器、胸主动脉支架系统覆膜支架、胸主动脉支架系统裸支架三部分,将覆膜支架植入实验动物的降主动脉段,并导入胸主动脉裸支架衔接于胸主动脉覆膜支架的远端,术中,对回撤至体外的输送器部分观察其表面血栓形成情况。术后7 d,取胸主动脉支架系统覆膜支架、裸支架与输送器部分,进行扫描电镜观察;取胸主动脉支架系统裸支架和覆膜支架接触部位血管,进行组织学观察。结果与结论:(1)大体观察显示,实验动物重要脏器未见血栓形成和血栓相关病变,植入部位血管的管腔中未见血栓性闭塞。(2)扫描电镜显示,覆膜支架系统输送器与裸支架系统输送器表面均可见几微米至上百微米大小的血栓分布,覆膜支架、裸支架表面及与支架接触的血管表面均可见几微米至几百微米大小的血栓分布。(3)组织学观察显示,覆膜支架接触部位血管内膜增...     

血管冻干前后的显微变化分析

背景：血管纵向方面的拉伸力学特性、径向方面必要的血管张力,是组织灌注和压力维持的重要保证。目的：通过拉伸、穿刺指标的测试和分析表征血管性能,侧面地预测移植入受体后血管的健康状况。方法：采用猪主动脉血管为材料,利用动态力学分析仪对血管周向拉伸、轴向拉伸及穿刺方面的力学性能进行了测试实验,并结合切片及染色分析,分析冻干后的血管移植入体内后,能否承受血液对其造成的各个方向的压力。结果与结论：冻干后血管的周向拉伸、轴向拉伸及穿刺过程曲线都分别与新鲜血管该段过程曲线的趋势比较接近,说明血管在冻干后结构成分及排列方式没有发生大的改变;同时结合切片及拉伸断面的显微观察,研究和解释了各项力学性能实验数据和结果出现的原因,利用微观结构的变化分析了宏观力学的实验结果。结果说明真空冷冻干燥的方法能够较好地保持血管力学方面的各项性能。中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建;骨细胞;软骨细胞;细胞培养;成纤维细胞;血管内皮细胞;骨质疏松;组织工程     

人脾组织DNA含量与死亡时间关系的显微拉曼光谱

目的:应用显微拉曼光谱技术探讨人体死亡后脾组织细胞DNA含量变化与死亡时间间隔(PMI)的变化规律,为推断死亡时间提供检测依据。方法:选取8例已知死亡时间的人体脾脏置于特定环境下,在死后48 h~72 h范围内不同时间点提取人脾组织样品,利用激光共焦显微拉曼光谱技术,在拉曼位移测试范围800 cm-1~3200 cm-1内检测样品的化学基团的构建及含量变化。结果:人死后48 h~72 h内,随着PMI的推移,脾组织显微拉曼光谱的特征峰峰位没有发生明显变化,但特征峰峰高有明显变化;与核酸有关的峰位1094 cm-1处峰强度随PMI有明显下降趋势;与脂类有关的峰位1454 cm-1、2923 cm-1处的峰强随PMI变化不明显;每条谱线的相对峰强(I1094/I2923)随死亡时间的推移而减小。结论:人死亡后脾组织细胞DNA含量与PMI有明显的相关性。     

链脲佐菌素诱导的糖尿病早期小鼠胸主动脉钾通道变化

目的:探讨链脲佐菌素诱导的糖尿病早期小鼠胸主动脉钾通道的变化。方法:实验采用离体血管的方法测定糖尿病鼠和正常鼠胸主动脉环对血管收缩剂:60mmol/LKCl和苯肾上腺素(PE)、内皮非依赖性舒张剂:硝普钠(SNP)以及电压依赖性钾通道(K_V通道),钙激活型钾通道(K_Ca通道),ATP敏感钾通道(K_ATP通道)阻断剂的反应。结果:糖尿病鼠胸主动脉环对60mmol/LKCl、PE和SNP的效应都显著大于对照组;K_Ca通道阻断剂四乙铵(TEA)显著降低糖尿病小鼠胸主动脉环在PE的激动下SNP的舒张效应,而且其-logIC₅₀的差值较对照组显著增大;K_V通道阻断剂4-氨基吡啶(4-AP)显著降低糖尿病和正常小鼠胸主动脉环对SNP的舒张效应,但是-logIC₅₀差值无显著差异;K_ATP通道阻断剂格列苯脲(Glibenclamide)显著降低糖尿病小鼠胸主动脉环对SNP的舒张效应,而对照组无显著阻断作用,-logIC₅₀的差值也无显著差异。结论:糖尿病早期小鼠胸主动脉平滑肌细胞K_Ca通道的开放或表达显著增强,也证实了K_ATP通道开放增强。     

自发性高血压大鼠胸主动脉的结构重建及力学特性

选取自发性高血压大鼠ＳＨＲ在高血压形成前后的不同时相点,采用组织形态学方法结合计算机图像分析,对ＳＨＲ大鼠胸主动脉几何形态及纤维结构进行了形态定量学研究,测定了ＳＨＲ胸主动脉零应力状态张开角的变化及压力－直径关系。结果表明,随着血压增高,ＳＨＲ主动脉几何形态及各种显微结构指标均显著增大;高血压形成和发展阶段,ＳＨＲ主动脉零应力状态张开角增大;高血压主动脉结构重建例如管壁增厚,胶原纤维不成比例地增加     

梓醇对糖尿病大鼠主动脉的保护作用与抗氧化机制研究*

 目的：研究梓醇对Goto-Kakizaki(GK)大鼠主动脉的保护作用并探讨其抗氧化机制。方法：6月龄GK大鼠45只随机分为糖尿病模型组、二甲双胍(100 mg·kg-1·d-1)组以及梓醇高剂量（100 mg·kg-1·d-1）组、中剂量（50 mg·kg-1·d-1）组、低剂量(10 mg·kg-1·d-1)组,10只雄性Wistar大鼠作为对照组。各组灌胃给药12周,对照组和模型组给予等量的生理盐水。检测大鼠空腹血糖(FBG)和血脂;检测血清活性氧（ROS）、丙二醛（MDA）、超氧化物歧化酶（SOD）和总抗氧化力（T-AOC）水平;Western blotting检测胸主动脉组织核因子E2相关因子2（Nrf2）和血红素加氧酶1(HO-1)表达;HE染色观察胸主动脉病理变化;透射电镜观察胸主动脉组织超微结构变化。结果：梓醇治疗后,血糖和血脂显著下降;血清ROS和MDA水平明显降低,SOD活性和T-AOC显著增强;胸主动脉组织Nrf2和HO-1蛋白表达明显增强;HE染色显示胸主动脉病变程度明显减轻,透射电镜观察胸主动脉超微结构损伤明显减轻。结论：梓醇能够有效保护GK大鼠胸主动脉,其机制可能与降低血糖和血脂,减轻氧化应激反应,激活Nrf2/ARE/HO-1信号通路有关。     

高脂饮食引起大鼠动脉血管内皮细胞衰老

目的：研究高脂饮食对大鼠血管内皮细胞衰老的影响。方法：大鼠高脂饲料喂养12周后测定血脂的变化,HE染色分析胸主动脉和肾动脉血管结构的改变;胶原酶灌注方法分离胸主动脉和肾动脉血管内皮细胞,应用免疫细胞化学的方法鉴定内皮细胞;应用细胞化学染色的方法检测衰老相关的半乳糖甘酶（senescence-associated β-galactosidase,SA-β-gal）活性。 结果：SD 雄性大鼠高脂饲料喂养12周后,大鼠血浆三酰甘油、总胆固醇、高密度脂蛋白胆固醇水平明显升高, 胸主动脉和肾动脉出现明显的粥样硬化改变;胸主动脉和肾动脉血管内皮细胞SA-β-gal活性明显增加,表现为较强的β-gal染色。结论：高脂饮食引起大鼠胸主动脉和肾动脉粥样硬化改变,动脉血管内皮细胞衰老增加。     

Effect of renal and genetic hypertension and endotoxin injections on cultivated smooth muscle cells derived from different regions of the aorta

The proliferation capacity of cultured smooth muscle cells (SMC) from standardized explants of different aortic layers or regions was investigated. SMC outgrowth from explants was compared in renal and genetic hypertensive rats and in renal hypertensive and staphylolysine injected minipigs. SMC proliferation in the minipigs was always greater in the upper thoracic aorta than in the lower thoracic aorta. In the latter, the intima was more reactive than either of the medial layers. A significant increase in proliferation was observed in hypertensive minipigs in the intimal and inner medial layer of the upper and in the outer medial layer of the lower thoracic aorta. Staphylolysine injections led to a significant increase in proliferation of the intimal and outer medial layer of the upper thoracic aorta. Renal and genetic hypertensive rats showed significantly higher levels of SMC proliferation in the aortic arch and the upper thoracic aorta. In the lower thoracic aorta, only explants from genetic hypertensive rats showed significantly greater outgrowth. These data show that pathological SMC proliferation is dependent on the kind of stimulus as well as on the anatomical position of the SMC in the aortic wall.     

Tubular stenosis of the aorta with aortic fibromuscular dysplasia.

The autopsy findings in a 2-year-old girl with severe hypertension resulting from stenosis of the lower part of the thoracic and the abdominal aorta were reviewed. The lower portion of the thoracic aorta and the abdominal aorta showed uniform narrowing down to the level of the bifurcation of iliac arteries. Histologically, the aortic wall of the stenotic site showed irregular proliferation of smooth muscle cells and collagen fibers. The elastic fibers had disappeared from outside the media. No intimal thickening and inflammatory cell infiltration were observed. These histologic changes of the aortic media in this case are apparently similar to fibromuscular dysplasia (medial hyperplasia).     

猪胸主动脉血管各向异性力学性能的实验研究

目的 研究猪胸主动脉血管各向异性的力学特性。 方法 收集21条猪胸主动脉血管并分成3组。沿每条血管的轴向剖开并展成平面,以展开后血管的长方向（即血管轴向）0°为起始角,逆时针方向分别切取30°、 45°、 60°、90°、120°、 135°、 150°、180° 8个角度方向的样本。以1、5、10 mm/min的加载速率分别对3组样本进行单轴拉伸测试,以获得血管样本在8个不同方向及3种加载速率下的弹性模量和极限应力。 结果 不同角度样本的应力 应变曲线呈现出不同的黏弹性行为;随着样本角度的变化,从30°开始,弹性模量逐渐增大,到90°时弹性模量最大,然后逐渐减小,直到180°;极限应力与弹性模量的变化规律基本一致。不同加载速率对弹性模量和极限应力的结果具有明显的影响,但对血管的各向异性度影响较小。结论 猪主动脉血管呈现较强的各向异性,研究结果为有限元分析建模中材料属性的赋值提供参数参考,对理解血管生物力学特性具有重要的意义。     

An Experimental and Theoretical Study on the Anisotropy of Elastin Network

The mechanical properties of elastin network from bovine thoracic aorta under biaxial tensile loading were studied both experimentally and theoretically. Histology and scanning electron microscopy were performed to verify the removal of cells, collagen, and other extracellular matrix components. Equi- and nonequi-biaxial tests were performed to study the effect of different loading conditions on the stress–strain responses of the elastin network. The mechanical properties of different elastin sections along the thoracic aorta were examined and studied to understand the anisotropy of elastin along the whole artery. Biaxial tensile test data comparing elastin vs. intact aorta showed that elastin is mainly responsible for the linear elastic response of the arterial wall at lower strains. Experimental results revealed that elastin network possesses significant anisotropic mechanical properties with the circumferential direction being stiffer than the longitudinal direction. The mechanical properties of elastin vary significantly along the thoracic aorta, with the thin section appearing to have the highest tangent modulus. Biological assay results indicate that elastin content is about the same along the thoracic aorta. The mechanical behavior of elastin network was well captured by the eight-chain statistical mechanics based microstructural model. Material parameters obtained from the equi-biaxial test were able to predict the stress–strain responses of elastin network under arbitrary nonequi-biaxial loading conditions. Also, by varying material parameters in the model, the changes in microstructure such as elastin fiber orientation and cross-linking density on the macroscopic mechanical properties of elastin network were discussed.     

银杏达莫注射液对高钾血症大鼠离体血管张力的影响

目的: 观察银杏达莫注射液(GD)对高钾血症大鼠离体胸主动脉的影响,并探讨其可能作用机制。方法: 复制高钾血症大鼠模型,制备离体胸主动脉环,经生物信号与采集分析系统测定主动脉环的张力变化。观察不同浓度GD(4、8、16 mg/L)预孵育的高钾血症大鼠胸主动脉血管环对去氧肾上腺素(PE)和KCl收缩张力的影响。结果: 与正常大鼠相比,高钾血症大鼠胸主动脉环对PE和KCl收缩张力明显升高(P<0.05)。不同浓度GD对基础张力无明显影响(P>0.05)。在内皮完整主动脉环上,GD预孵育后对KCl收缩张力无明显影响(P>0.05);而16 mg/L GD预孵育后对PE收缩张力有明显抑制作用(P<0.05),此作用可被一氧化氮合酶抑制剂左旋硝基精氨酸甲酯(L-NAME)或鸟苷酸环化酶抑制剂亚甲蓝(MB)所抑制。在去内皮的主动脉环上,不同浓度GD预孵育后对PE收缩张力无显著作用(P>0.05)。结论: GD对高钾血症大鼠胸主动脉环具有内皮依赖性舒张作用,其机制可能与激活血管内皮细胞一氧化氮-鸟苷酸环化酶途径有关。     

阿托伐他汀通过RXRα介导的抗氧化应激效应抑制高脂喂养糖尿病ApoE~(-/-)小鼠动脉粥样硬化的形成

目的:观察阿托伐他汀(Atorv)对链脲佐菌素(STZ)诱导的糖尿病高脂喂养载脂蛋白E敲除(apolipoprotein E knockout,ApoE-/-)小鼠动脉粥样硬化的影响,探讨阿托伐他汀在糖尿病合并高脂饮食条件下对抗动脉粥样硬化的机制。方法:C57小鼠8只作为对照,34只高脂喂养的ApoE-/-小鼠随机分为3组:ApoE-/-组、STZ-ApoE-/-组和STZ-ApoE-/-+Atorv组。STZ腹腔注射建立糖尿病动物模型,测定小鼠空腹血糖、血脂水平,HE染色图像分析测定胸主动脉斑块面积;免疫杂交检测主动脉及细胞内NADPH氧化酶亚基gp91phox蛋白水平;Fenton反应Griess显色法测定血清及胸主动脉匀浆上清液活性氧(ROS)水平。I型胶原酶消化法培养人脐静脉内皮细胞(HUVECs),流式细胞术检测内皮细胞内ROS的水平,光泽精分析法测定NADPH氧化酶活性。采用干扰RNA和质粒转染的方法评价类视黄醇X受体α(RXRα)在Atorv抑制氧化应激中的作用。结果:(1)与C57组相比,ApoE-/-组小鼠胸主动脉斑块面积显著增加[(215.88±34.19)μm2vs 0μm2,P0.01],2组间空腹血糖水平无显著差异,血清甘油三酯(TG)、总胆固醇(TC)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)、血清及胸主动脉ROS、胸主动脉gp91phox表达水平显著缩小(P0.05);(2)与ApoE-/-组相比,STZ-ApoE-/-组胸主动脉斑块面积进一步增加[(314.13±35.72)μm2vs(215.88±34.19)μm2,P0.05],血糖水平升高,血清TC、LDL-C、血清及胸主动脉ROS、胸主动脉gp91phox水平进一步增加(P0.05);(3)与STZ-ApoE-/-组相比,STZ-ApoE-/-+Atorv组胸主动脉粥样斑块面积显著降低[(217.47±24.56)μm2vs(314.13±35.72)μm2,P0.05],血糖、血清TG、HDL、TC、和LDL-C无显著变化,血清及胸主动脉ROS、胸主动脉gp91phox水平亦显著降低(P0.05);(4)高糖(25 mmol/L)干预后,HUVECs内ROS含量、gp91phox蛋白水平及NADPH氧化酶活性明显增加(P0.05),阿托伐他汀(10-8~10-6mol/L)显著降低高糖环境下HUVECs胞内ROS含量、gp91phox表达及NADPH氧化酶活性,且具有浓度依赖性;(5)将RXRαsiRNA转染至HUVECs之后,阿托伐他汀(10-6mol/L)对高糖环境下ROS生成及NADPH氧化酶活性的抑制效应显著减弱,RXRα质粒转染使RXRα过表达后,阿托伐他汀(10-6mol/L)抑制ROS生成及NADPH氧化酶活性的作用明显增强(P0.05)。结论:阿托伐他汀通过抑制高糖环境下机体的氧化应激反应对抗动脉粥样硬化;核受体RXRα介导阿托伐他汀的抗氧化应激效应。