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活体心肌力学属性的介入超声导管检测:仪器设计
目的 研制一种检测心肌生物力学属性的介入超声硬度检测仪,可直接、定量检测活体心肌组织硬度,为心肌病变提供力学相关资料.方法 仪器由介入超声硬度检测导管、生理信号单元和主机组成.检测时,在X线透视下,将导管通过犬外周动脉血管进入左心室,印压左室壁,超声检测心肌厚度形变值,压力传感器获得印压力值,根据应力-应变关系,计算得到表征组织硬度的参量.结果 应用该仪器进行活体犬心肌硬度检测,成功获取了舒张末期左室心尖部和游离壁心肌硬度值,其值分别为(40.55±4.75) kPa、(36.02±7.03) kPa.结论 该仪器为直接定量检测活体心肌硬度提供了方法,可为临床判断心脏的整体和局部舒张、收缩功能异常提供定量检测技术,同时,也可检测其他深部组织硬度改变.
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阴道后壁脱垂患者阴道后壁组织生物力学特征初步研究
目的 探讨阴道后壁脱垂患者阴道后壁组织的生物力学特征.方法 采用力学研究的方法,对13例绝经后阴道后擘脱垂患者的阴道后壁组织分别进行拉伸强度、应力一应变、应力松弛以及蠕变的力学性能测试.结果 按照POP-Q分期,阴道后壁脱垂Ⅱ期患者阴道后壁组织应力-应变关系优于阴道后壁脱垂Ⅲ期患者,但无显著性差异(P>0.05),阴道后壁脱垂Ⅱ期应力松弛及蠕变性能明显优于Ⅲ期,有显著性差异(P<0.01);阴道后壁组织力学性能与患者的BMI尤相关性(P>0.05);50～59岁、60～69岁和70～79岁年龄组的阴道后壁组织力学性能比较差异均无显著性(P>0.05).结论 阴道后壁脱垂患者阴道后壁组织的生物力学性能与其脱垂程度有相关性.
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人体大隐静脉桥外膜戊二醛交联对其生物力学特性的影响
背景:薄弱的静脉壁是冠状动脉旁路移植术后大隐静脉桥病变的诱发因素之一.目的:探讨人体大隐静脉桥外膜戊二醛交联对血管生物力学特性的影响.方法:收集冠状动脉粥样硬化性心脏病患者冠状动脉旁路移植术后剩余的大隐静脉40段,随机分A、B组,每组20段,将A组中的每段大隐静脉分成2小段,其中一段采用0.3％戊二醛溶液交联5 min,另一段不交联(对照);将B组的每段大隐静脉分成2小段,其中一段采用0.3％戊二醛溶液交联10 min,另一段不交联(对照).采用荧光显微镜及扫描电镜观察交联前后的血管壁微观形态;利用单轴拉伸测试检测交联前后血管的应力-应变关系、杨氏模量及破坏强度.结果与结论:①荧光显微镜:与对照血管相比,交联血管的Ⅰ型胶原纤维呈明显压缩改变,密度显著增大,管腔面结构未见明显差异;②扫描电镜:对照血管外膜表面胶原纤维呈现典型的波浪状疏松排列,交联血管外膜表面胶原纤维呈现致密的网状排列;③单轴拉伸测试:与对照血管比较,交联5,10 min血管的应力-应变曲线明显左移,并且在高应变区(延展率为1.3-1.5)杨氏模量显著增加(P<0.05);与交联5 min血管比较,交联10 min血管的应力-应变曲线明显左移,并且在高应变区(延展率为1.3-1.5)杨氏模量显著增加(P<0.05);交联5,10 min血管的破坏强度高于对照血管(P<0.05);④结果表明:血管外膜戊二醛交联增加了大隐静脉血管壁强度,降低了其延展性.
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胫股关节半月板松弛函数的实验研究
目的研究正常国人急性外伤致死的成人新鲜尸体半月板的力学性质,为临床提供生物力学参数.方法对5具正常国人新鲜尸体胫股关节半月板的一维拉伸力学性能和拉伸应力松弛粘弹性力学性质进行测试.结果得出了半月板一维拉伸的破坏载荷、伸长比、Lagrange张应力、Lagrange张应变等实验数据.以多项式用小二乘法对拉伸实验数进行拟合,得出了半月板的应力-应变关系表达式和应力-应变曲线.获得了半月板应力松弛曲线和数据,归一化应力松弛函数数据和曲线,以及半月板的G(t)表达式.根据准线性理论还得出了髌骨软骨的松弛函数K(λ、t)=G(t)T(e)(λ)的表达式.结论髌骨软骨单向拉伸大载荷为40±3N,伸长比为1.369±0.048,张应力为7.27±0.59MPa,应变为43.8±6.6%.应力松弛主要发生在1200s以内.应力松弛曲线是以对数关系变化的.
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模拟失重大鼠大脑中动脉与肠系膜小动脉生物力学行为的比较
为进一步阐明短期失重下血管的适应性改变及其重力性对抗措施的机理,本文对3 d模拟失重组(SUS)、对抗措施组(STD,每日恢复正常站立体位1 h模拟-Gx重力)及对照组(CON)大鼠大脑中动脉和肠系膜第三级小动脉的被动和主动生物力学特性进行了分析.所研究的生物力学参数包括:被动血管的表观刚度(β)、被动和主动血管的周向应力(σθ)-应变(εθ)关系及其增量弹性模量(Einc,p),和平滑肌收缩活动所致的激活增量弹性模量(Einc,a).主动血管生物力学特性分析结果显示,肌源性紧张度的调节对失重下血管的适应具有重要意义:(1)SUS组肠系膜第三级小动脉的主动σθ-εθ曲线与其被动态曲线基本一致,表明通过肌紧张度调节使σθ恢复正常的功能基本丧失;但每日1 h的-Gx重力暴露则可完全防止此功能减退;(2)SUS组大脑中动脉的主动σθ-εθ曲线较其被动曲线明显左移,不同压力下εθ始终相对稳定,σθ也趋于正常;且每日短时-Gx重力不能防止这种功能亢进.另一方面,对被动血管生物力学特性的分析则提示,不同血管的间质成分可能有不同重塑(remodeling)变化,如失重暴露时间进一步延长,将可能观察到有显著意义的重要变化.总之,本文血管生物力学特性分析对阐明失重环境下血管适应机理及其重力性对抗措施具有重要意义.
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膨胀法加压兔角膜前表面与后表面所测生物力学性能的比较
目的 研究比较膨胀法加压角膜前、后表面所测角膜生物力学性能的差异.方法 实验研究.8只日本大耳白兔纳入本研究.实验开始前测量角膜的厚度、直径和眼内压.每只白兔被随机选取一只眼膨胀法加压角膜的前表面(前表面加压眼组,n=8),另一只眼加压角膜的后表而(后表面加压眼组,n=8),加压范围为1.1～44.0 mmHg,记录角膜顶点前突位移值,然后采用板壳理论公式获得角膜的应力-应变关系、正切弹性模量和滞后量.两眼角膜厚度、直径、眼压、正切弹性模量和滞后量的比较均采用配对t检验进行分析.结果 两眼之间角膜平均厚度、直径、眼压差异无统计学意义(厚度:t=-0.073,P＞0.05；直径:t=0.260,P＞0.05;眼压:t=- 1.033,P＞0.05).后表面加压眼组测得的角膜正切弹性模量值大于前表面加压眼组,且差异有统计学意义(t=6.664、6.681、6.931,P＜0.01)；前表面加压眼组的角膜滞后量明显大于后表面加压眼组,分别为2.50×104 MPa和1.94×10-4 MPa,差异有统计学意义(t=-2.891;P＜0.05).结论 加压角膜后表面所测得的角膜硬度明显大于加压前表面.角膜作为非线性黏弹性组织,不仅在冠状面上表现出区域硬度的非对称性,而且在矢状面上也表现出硬度的非对称性.本实验研究结果对今后眼内压的校正具有一定参考价值.
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人体肠道生物力学特性的研究
为探讨人体肠道的生物力学特性,采用电子拉伸机对人体肠道进行一维拉伸试验.结果表明,人体肠道应力-应变关系为指数函数关系.人体肠道各段的指数系数a值接近,但材料常数C有一定的差异,说明肠道各段应力-应变趋势是一致的.在一定应力下,肠道各段轴向与环向的相对伸长率是不同的,表明人体肠道具有各向异性的特性.在一定应变下,肠道各段的增量弹性模量不同,结肠增量弹性模量相对较小,因而更容易发生变形.本研究为肠道内窥镜机器人的研制提供了理论基础.
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A型肉毒毒素辅助额部皮肤软组织扩张的生物力学研究
目的:通过动物实验探讨A型肉毒毒素注射后额部扩张皮瓣的生物力学性能的变化规律,以期为临床应用提供理论依据.方法:选用白色实验小型猪,在其胸腹部两侧用作网格样标记,一侧注射A型肉毒毒素,对侧注射生理盐水对照,两侧置入200ml扩张器,注水完成后切取全层扩张皮瓣作为试件,在Instron4302万能材料试验机上对皮瓣试件进行应力-应变、应力松弛和蠕变实验.结果:实验组皮瓣的粘弹性比对照组的好,更接近于未扩张皮瓣；在同样的松弛时间内,实验组皮瓣比对照组更容易松弛；在相同的应力作用下,相同的时间内,实验组皮瓣的蠕变量要小于对照组.结论:注射A型肉毒毒素后,可以使扩张皮瓣的粘弹性增强,更接近于未扩张皮瓣,扩张器注水量增加,注水间隔缩短,在相同注水量下扩张面积增加.
