血管动力学--生物力学.pptxVIP

血管动力学 ;软组织的力学特性 单向拉伸实验 血管的力学特性 血管壁的结构 血管的力学性质 动脉的力学特性 微血管及毛细血管的力学特性 静脉的力学特性 动脉的顺应性; 软组织的力学特性 一般生物软组织的特点是柔软易变形,具有不同程度的抗拉强度,而抗压及抗弯曲的能力很低. 生物组织都极具黏弹性,其变形与时间有很强的依赖关系. 生物组织材料还具有很高的非线性性质,以力学的观点看问题,它们都是非线性黏弹性的,各向异性的,非均质的材料. 粘弹性:(Viscoelasticity)塑料对应力的响应兼有弹性固体和粘性流体的双重特性称粘弹性。 　　 注：粘弹性使塑料同时具有类似固体的特性，如弹性，强度，稳定性，和类似液体的特性如随时间，温度，负荷大小和速率而变化的流动特性。 各向异性:(anisotropy)材料在各方向的力学和物理性能呈现差异的特性。 ;1.单向拉伸实验; 曲线分成三部分, O到A:”足趾区”,通常是组织正常工作的生理区间,随着伸长的增大,载荷成指数增加. A到B:呈较好的线性关系. B到C:呈非线性关系. 其中A到C称为储备强度; 软组织由于其材料的网状结构特点及其非均匀性,在每次加载循环下的载荷-变形曲线都不相同。 如果软组织在有限的应变速度下加载，然后使其长度保持不变，就会出现应力松弛现象。 应力松弛：金属在高温和应力作用下，如维持总变形量不变，则随着时间的延长，弹性变形逐渐转变为塑性变形，从而逐渐使应力减小的现象。即：当物体突然发生应变时，若应变保持一定，则相应的应力将随时间的增加而下降，这种现象成为应力松弛。 塑性变形（Plastic Deformation），的定义是物质-包括流体及固体在一定的条件下，在外力的作用下产生形变，当施加的外力撤除或消失后该物体不能恢复原状的一种物理现象; 上图所示为前十字形韧带与处理时的载荷-伸长曲线和松弛曲线。 ; 从图中可见在最初的三次连续实验中，应力-应变曲线右移，“足趾”区增加。前三次的松弛曲线则上移。如果实验一直进行下去，相邻曲线之间的差??将不断减小，到消失。这就是式样的预处理。只有这样，才能得到重复性好的数据。 　 应力松弛试验一般采用圆柱形试样，在一定的温度下进行拉伸加载，以后随着时间的推移，由自动减载机构卸掉部分载荷以保持总变形量不变，测定应力随时间的降低值，即可绘出松弛曲线 ;血管的力学特性;1.血管壁的结构;; 管径在1mm以上的动脉和静脉的管壁中都分布有营养血管壁的小血管，称为营养血管。这些小血管进入外膜后又分成毛细血管分布到外膜和中膜。内膜一般没有血管，其营养由内血液直接渗透供应。;;; 牛，马项背韧带几乎全有弹性纤维构成，含少量的胶原纤维。实验室，将试件加热到76度以上，一小时后，胶原纤维变软。故项背韧带的力学性质可以代表弹性纤维的力学性质。腱则有胶原纤维组成。 由此二图可见， 弹性纤维无论滞后环还是应力松驰均甚微，接近于完全弹性体，弹性模量变较低。 胶原纤维有明显的滞后环和应力松驰，很小的应变就会引起很高的应力。 平滑股易于变形，小应力就能造成大变形，滞后环很大。而且，当应变不变时，应力几乎可以完全松驰。; 上图是长谷川和车健秀提出的静脉血管壁内平滑肌，弹性纤维和胶原纤维空间构型的梗概。据此，平滑肌作螺旋形排列，螺距很短；弹性纤维形成有纵向裂隙的网络，胶原纤维构成另一网络。; 整个血管系统除了毛细血管和动静脉交通支以外，所有血管壁内部都含有丰富的弹性纤维。 弹性纤维的应力和应变呈线性关系，满足胡克定律，其杨氏模量为E=0。3MPa。 胶原纤维比弹性纤维坚韧的多，在整个血管壁的中膜和外膜内，形成网状。通常胶原纤维在血管壁内呈折叠状态，并成疏松的束状排列。因此，血管在一般膨胀水平下，胶原纤维并不伸张，当血管继续抗拒张时胶原才逐步伸展到原有长度，然后，如果血管再度扩张，则胶原纤维将产生很大的张力，以对抗血管的进一步抗张。胶原纤维的弹性模量约为100MPa，比弹性纤维大的多。 平滑肌的杨氏弹性模量与弹性纤维较接近。; 血管壁内弹性纤维和胶原纤维的含量因血管而异。例如，胸主动脉和其他动脉截然不同。前者弹性纤维含量与胶原纤维含量之比约为2，而后者为0.5。从主动脉，大动脉，分枝动脉，平滑股占的百分比越来越高。; 动脉血管的结构是与其生理功能密切相关的。心脏通过规律地舒张与收缩将血液间断地注入动脉，但