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。     

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。     

体外血管内皮细胞培养装置中弹性基底的应力研究

目的对一种体外血管内皮细胞动态培养装置中弹性基底的应力情况进行研究,使装置更接近人体血流动力学环境,实验并观察不同张应力情况下平行平板流动腔中弹性基底切应力的变化。方法采用一系列静态拉伸试验拟合动态拉伸的情况,即将两种不同厚度硅胶片置于装置中,从0%开始,分别以每次间隔10%拉伸率做静态拉伸(0%、10%、20%、30%),并在保持其拉伸率不变的情况下,计算硅胶片拉伸后的腔体高度。通过计算切应力得到不同拉伸率下的切应力曲线,分析比较切应力随硅胶片厚度变化的规律。结果实验结果与理论分析基本一致。当拉伸率为30%时,0.5 mm厚度硅胶片随拉伸率的变化(腔体高度的变化),对平行平板流动腔中切应力会产生一定影响,平均和最大切应力分别减小10.1%和10.4%。结论计算平行平板流动腔中切应力必须考虑引入张应力后弹性基底厚度变化所引起的影响因素。研究结果可为体外血管内皮细胞的培养以及设计研制新型平行平板流动腔提供实验技术。     

血管张应力体外加载装置的研制

背景：国内外已经研制出多种体外细胞张应力加载装置,主要拉伸方法有矩形基底拉伸法、圆形基底变形法和4点弯曲梁加载法3种,其中圆形基底变形法虽能够很好的反映体内如肺泡的扩张、血管的脉动等真实情况,但该种加载过程中膜的应变是辐射对称的;4点弯曲梁加载法能够提供的应变范围很小,加载时间有限,应变调节比较困难。 目的：采用矩形基底拉伸法研制血管张应力体外加载装置。 方法：采用机电一体化设计研制血管张应力体外加载装置,由电源模块、控制模块、传动模块和数据采集模块4个部分组成,以硅胶片为基底材料,通过对电机旋转角度和转动速度的高精度控制,实现对硅胶膜片上的拉伸控制。 结果与结论：通过测试和试验,该装置可以满足试验所需的参数范围,能够在体外模拟出人体张应力环境,初步认为该张应力加载装置的研制是成功的,实现了：①装置有两种工作模式：应力模式和应变模式,解决了基底加载装置的硅胶片材还没有实现标准化的问题。②能实现张应力在0-5×105 Pa范围内的调节。③能实现张应变在0-40%范围内的调节。④能实现0-80次/min的拉伸频率的变化,并能控制拉伸时间。中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料;骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性;组织工程