生物力学课程——第六章血管的力学性质18(新)-副本讲解.ppt

;Mechanical property of blood vessel ;;第一节 血管的构造、组成材料 及其力学性质  通常动脉和静脉血管壁由内、中、外三层结构组成：;内层： 主要是内皮细胞和基质膜 中层： 可分为若干同心的、具有 弹性的薄层,每层均由弹性 纤维、胶原纤维、平滑肌 交织组成； 外层： 松弛的结缔组织。 ; 血管的力学性质主要取决于 中层的弹性纤维、胶原纤维、平滑肌三种组分 含量百分比 空间构型 各自的力学性质。 这三种组分的空间构型及力学性质有明显的差异。 ; 一．弹性纤维、胶原纤维、平滑肌 的空间结构 (The space structure of elastic fibers、collagen fibrils 、smooth muscle ） 弹性纤维呈卷曲状的网络结构， 其纵向有若干裂隙。 ;;胶原纤维 ; 胶原纤维在血管壁中形成另一种网络： 在应力较小时，这种网络皱缩成波纹状，在一般扩张压下， 胶原纤维并不伸展； 当血管扩张到一定程度后，胶原纤维才伸展到其原有长度； 若血管壁继续扩张，则胶原纤维将产生极大的张力，以对 抗血管的进一步扩张。; 血管中的平滑肌呈螺旋结构，如图，从近心主动脉到远心的外周血管，平滑肌的含量逐渐增多，而且螺旋结构的间距也越来越小。 ;升主动脉 降主动脉 远端主动脉 ;二．弹性纤维、胶原纤维、平滑肌的含量百分比 在整个血管系中，不同动脉管段中所含弹性纤维、胶原纤维和平滑肌的含量百分比是不同的。 胸主动脉，弹性纤维占总纤维元的60%，而胶原纤维只占40%； 胸外血管中，这种比例将反过来，弹性纤维只占30%，而胶原 纤维则占70%。 ;动脉血管壁中弹性纤维和胶原纤维含量的百分比 ;; 从主动脉、大动脉到分支动脉，平滑肌含量所占的百分比将越来越高。 ; 动脉各管段的特性不同，越远离心脏，动脉管壁的弹性越差。 所以主动脉弹性好，小动脉会关闭（具有主动收缩的能力）。;三．弹性纤维、胶原纤维、平滑肌的力学性质 ;弹性纤维;??性纤维: 拉伸弹性模量较小，约为3×105—6×105N/m2。 抗张强度较低 滞后环很小,应力松弛相当不明显，相当接近于完全弹性体。 ;胶原纤维: 拉伸弹性模量比弹性纤维大得多，约为109 N/m2量级。 抗张强度也很高，约为5×107—10×107 N/m2。 滞后环和应力松弛现象也均较弹性纤维显著。;平滑肌纤维： 在松弛态下，平滑肌的应力—应变曲线存在很大 的滞后环，应力松弛也非常明显，可趋于零。 平滑肌可以主动收缩，产生主动张力达105N/m2以 上，平滑肌的收缩和松弛，可以控制小动脉的直 径，甚至导致血管闭锁。 ; 一般认为血管壁径向扩张增大时，刚性很快增加的原因是与其弹性纤维和胶原纤维的性质决定的。 在应变不大时，大部分胶原是松弛和卷曲的，所有应力只有弹性纤维承受。 应变增大时，胶原纤维被拉直，它的应力逐步增大，由于胶原纤维比弹性纤维刚硬得多，因此，血管壁也变得刚硬许多。这样使血管壁即具有很好的弹性,又可防止过度的膨胀。 ; 弹性纤维使血管呈弹性，其含量高，血管性好， 顺应性好，有利于血液循环。 胶原纤维使血管呈韧性，可防止血管的过分扩张。 平滑肌含量高，可自发收缩。 所以，主动脉弹性纤维含量高，弹性好。小动脉平滑肌含量高，可关闭。;;轴向张力;;周向张力; ;主动脉弓加载与卸载过程的体积--压力曲线;各动脉管段的压力与单位管长血管段体积 之间的变化关系。; 对于单位长度的血管段来说，在同样压力作用下，主动脉弓的体积最大，主动脉弓连同胸主动脉、单独胸主动脉、颈动脉、股动脉等的体积依次减小； 曲线的斜率dv/dp为血管壁的顺应性。越远离心脏，人体动脉的顺应性将变得越差。血管壁的顺应性是表示动脉系统缓冲功能，即弹性或硬度的最佳临床指标之一。; 表明: 在远离心脏的方向，动脉血管的弹性纤维含量越来越少，平滑肌含量越来越多，因此血管的弹性会越来越差。 ;第三节 小动脉、毛细血管、静脉 的力学性质;一．小动脉 小动脉含有丰富的平滑肌，可以主动地收缩，对周缘血流的微循环起调节作用，因而小