主動(dòng)脈壁結(jié)構(gòu)力學(xué)特性分析及其與夾層形成潛在關(guān)系的初步研究.pdf

1、目的:根據(jù)生物力學(xué)的基本原理，研究正常人主動(dòng)脈壁力學(xué)特性分布情況，探討主動(dòng)脈夾層形成的潛在機(jī)制。 方法:測(cè)定人主動(dòng)脈中膜各層間單位分離力、剪應(yīng)力和膠原酶和彈力蛋白酶酶解前后主動(dòng)脈壁各層的屈服形狀改變比能。結(jié)果降主動(dòng)脈近、遠(yuǎn)段中間兩層間單位分離力分別顯著低于升主動(dòng)脈；降主動(dòng)脈遠(yuǎn)段內(nèi)側(cè)兩層間單位分離力分別顯著低于升主動(dòng)脈和降主動(dòng)脈近段。升主動(dòng)脈段外側(cè)兩層間單位分離力顯著低于中間兩層；降主動(dòng)脈遠(yuǎn)段內(nèi)側(cè)兩層間單位分離力分別顯著低于外側(cè)兩

2、層和中間兩層。在主動(dòng)脈各部位，中間兩層間的剪應(yīng)力均分別顯著低于內(nèi)側(cè)和外側(cè)兩層間剪應(yīng)力。升主動(dòng)脈和降主動(dòng)脈近段縱向屈服形狀改變比能均顯著低于降主動(dòng)脈遠(yuǎn)段，兩處背側(cè)縱向屈服形狀改變比能均顯著低于腹側(cè)。升主動(dòng)脈、降主動(dòng)脈近段背側(cè)縱向外2層屈服形狀改變比能均數(shù)最低。膠原酶酶解后升主動(dòng)脈和降主動(dòng)脈近段背側(cè)縱向各層屈服形狀改變比能之間均無顯著性差異。結(jié)論發(fā)生在主動(dòng)脈中膜中間層的夾層極容易向遠(yuǎn)段擴(kuò)展；發(fā)生在升主動(dòng)脈的夾層靠近中膜外側(cè)，可能較容易破裂。

3、降主動(dòng)脈近段背側(cè)縱向中間層是最易發(fā)生潛在間隙的部位。升主動(dòng)脈和降主動(dòng)脈近段背側(cè)主動(dòng)脈壁與腹側(cè)相比更容易撕裂。主動(dòng)脈壁縱向各層的屈服形狀改變比能的差異可能與主動(dòng)脈壁內(nèi)膠原的分布不均一有關(guān)。 研究?jī)?nèi)容: (1)在立體顯微鏡下建立正常人主動(dòng)脈壁的分層方法，并對(duì)主動(dòng)脈壁分層后的各層組織的寬度和厚度進(jìn)行測(cè)定。 (2)通過測(cè)定人主動(dòng)脈中膜各層間單位分離力，闡明主動(dòng)脈中膜在內(nèi)膜撕裂后容易分離的部位和層次。 (3)通過測(cè)

4、定人主動(dòng)脈中膜各層間剪應(yīng)力，闡明在血壓波動(dòng)條件下，主動(dòng)脈中膜容易形成潛在間隙，即“無血夾層”，的部位和層次。 (4)通過測(cè)定主動(dòng)脈壁各層的屈服形狀改變比能，分析主動(dòng)脈壁各層力學(xué)特性的分布特點(diǎn)，并借助膠原酶和彈力蛋白酶解方法，分析決定主動(dòng)脈壁各層力學(xué)特性差異的組織結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。 結(jié)果: 1.主動(dòng)脈組織分層：在立體顯徽鏡下，主動(dòng)脈壁至少可分為四層，最多可分為六層。主動(dòng)脈壁各分層間隙均位于主動(dòng)脈中膜內(nèi)，并且未見明顯的串層現(xiàn)

5、象，各層厚度始終基本保持一致。將不同操作者所測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行區(qū)組方差分析，各操作者之間在原始讀數(shù)上不論是總體均數(shù)比較還是兩兩比較，均無顯著性差異。 2.中膜外側(cè)兩層間單位分離力在升主動(dòng)脈為0.682(0.617-0.747)N/cm，降主動(dòng)脈近段為0.594(0.530-0.658)N/cm，降主動(dòng)脈遠(yuǎn)段為0.633(0.570-0.697)N/cm，三者之間無顯著性差異；中膜中間兩層間單位分離力在升主動(dòng)脈為0.834(0.764

6、-0.904)N/cm，降主動(dòng)脈近段為0.691(0.621-.0.761)N/cm，降主動(dòng)脈遠(yuǎn)段為0.617(0.547-0.687)N/cm，降主動(dòng)脈近段和遠(yuǎn)段均顯著低于升主動(dòng)脈(P=0.014，0.000)；中膜內(nèi)側(cè)兩層間單位分離力在升主動(dòng)脈為0.753(0.656-0.850)N/cm，降主動(dòng)脈近段為0.718(0.623-0.813)N/cm，降主動(dòng)脈遠(yuǎn)段為0.485(0.390-0.580)N/cm，降主動(dòng)脈遠(yuǎn)段分別顯著低于

7、升主動(dòng)脈和降主動(dòng)脈近段(P=0.001，0.003)。升主動(dòng)脈段各層間單位分離力分析，外側(cè)兩層間單位分離力顯著低于中間兩層間單位分離力(P=0.010)，中間兩層和內(nèi)側(cè)兩層間無顯著性差異，盡管外側(cè)兩層間單位分離力在均數(shù)上低于內(nèi)側(cè)兩層，但是兩者間無顯著性差異；降主動(dòng)脈近段各層間單位分離力之間均無顯著性差異；降主動(dòng)脈遠(yuǎn)段各層間單位分離力比較，內(nèi)側(cè)兩層間單位分離力分別顯著低于外側(cè)和中間兩層間單位分離力(P=0.001，0.003)，外側(cè)和中間

8、兩層之間無顯著性差異。同一部位同一層次的周向和縱向?qū)娱g單位分離力比較，在升主動(dòng)脈外側(cè)兩層間(0.607±0.168N/cm，vs.0.763±0.206N/cm,P=0.042)、降主動(dòng)脈近段內(nèi)側(cè)兩層間(0.552±0.169N/cm，vs.0.883±0.406N/cm，P=0.019)和降主動(dòng)脈遠(yuǎn)段內(nèi)側(cè)兩層間(0.417±0.051N/cm，vs.0.601±0.159N/cm，P=0.013)三個(gè)部位，其周向?qū)娱g單位分離力均顯著低

9、于縱向。 3.升主動(dòng)脈各層間剪應(yīng)力比較，中間兩層間的剪應(yīng)力分別顯著低于內(nèi)側(cè)[0.092(0.077-0.108)MPavs.0.129(0.114-0.145)MPa,P=0.004]和外側(cè)[0.092(0.077-0.108)MPavs.0.130(0.114-0.146)MPa，P=0.003]；降主動(dòng)脈近段內(nèi)側(cè)兩層間的剪應(yīng)力為0.117(0.106-0.128)MPa，中間為0.077(0.067-0.088)MPa，外側(cè)

10、為0.115(0.104-0.126)MPa，中間兩層間的剪應(yīng)力均顯著低于內(nèi)側(cè)(P=0.000)、外側(cè)(P=0.000)；降主動(dòng)脈遠(yuǎn)段內(nèi)側(cè)兩層間的剪應(yīng)力為0.126(0.112-0.140)Mpa，中間為0.085(0.071-0.099)MPa，外側(cè)為0.123(0.110-0.137)MPa，中間兩層間的剪應(yīng)力均顯著低于內(nèi)側(cè)(P=0.000)、外側(cè)(P=0.001)。升主動(dòng)脈、降主動(dòng)脈近段和降主動(dòng)脈遠(yuǎn)段外側(cè)兩層間的層間剪應(yīng)力比較，各

11、部位間均無顯著性差異；中間兩層間的層間剪應(yīng)力比較，降主動(dòng)脈近段顯著低于升主動(dòng)脈(P=0.035)；內(nèi)側(cè)兩層間的層間剪應(yīng)力比較，各部位間均無顯著性差異。降主動(dòng)脈近段腹側(cè)和背側(cè)中間兩層間剪應(yīng)力比較，兩者之間無顯著性差異。 4.降主動(dòng)脈近段背側(cè)中間兩層間剪應(yīng)力周向?yàn)?0.096±0.025)MPa，縱向?yàn)?0.065±0.021)MPa，縱向顯著低于周向(P=0.018)；降主動(dòng)脈近段腹側(cè)中間兩層間剪應(yīng)力周向?yàn)?0.077±0.026

12、)MPa，縱向?yàn)?0.071±0.021)MPa，兩者之間無顯著性差異。 5.主動(dòng)脈周向屈服形狀改變比能為(3.165±1.180)MJ/m3，縱向?yàn)?1.099±0.190)MJ/m3，縱向顯著低于周向(P=0.000)。 6.升主動(dòng)脈縱向屈服形狀改變比能為1.031(0.929-1.132)MJ/m3，降主動(dòng)脈近段為1.026(0.925-1.128)MJ/m3，降主動(dòng)脈遠(yuǎn)段為1.241(1.140-1.343)MJ

13、/m3，升主動(dòng)脈和降主動(dòng)脈近段縱向屈服形狀改變比能均顯著低于降主動(dòng)脈遠(yuǎn)段(P=0.012，0.010)。 7.升主動(dòng)脈背側(cè)縱向外1層屈服形狀改變比能為0.878(0.739-1.017)MJ/m3，外2層為0.834(0.694-0.973)MJ/m3，外3層為1.189(1.050-1.328)MJ/m3，外4層為0.844(0.704-0.983)MJ/m3，外2層在所有層次中均數(shù)最低，與均數(shù)最高的外3層相比差異具有顯著性(

14、P=0.005)；外1層和外4層雖然在均數(shù)上高于外2層，但均沒有顯著性差異。 8.經(jīng)過膠原酶酶解后各層主動(dòng)脈標(biāo)本組織形態(tài)仍然存在，彈力酶酶解后的各層組織形態(tài)喪失。 9.膠原酶酶解后升主動(dòng)脈背側(cè)縱向各層屈服形狀改變比能，外1層為0.206(0.229-0.291)MJ/m3，外2層為0.238(0.208-0.269)MJ/m3，外3層為0.272(0.241-0.303)MJ/m3，外4層為0.225(0.195-0.2

15、65)MJ/m3；降主動(dòng)脈近段背側(cè)縱向各層屈服形狀改變比能分別為外1層為0.108(0.078-0.137)MJ/m3，外2層為0.114(0.085-0.144)MJ/m3，外3層為0.124(0.094-0.153)MJ/m3，外4層為0.103(0.074-0.133)MJ/m3；各部位各層次之間均無顯著性差異。 四、結(jié)論 1.人胸主動(dòng)脈中膜可以進(jìn)一步大體均勻分層研究，主動(dòng)脈壁分為四層后，其分層間隙均位于主動(dòng)脈中膜

16、內(nèi)，主動(dòng)脈分層后的幾何特性可以借助立體顯微鏡精確測(cè)定。 2.主動(dòng)脈中膜不同部位和層次的層間單位分離力存在差異；主動(dòng)脈中膜中間兩層和內(nèi)側(cè)兩層間，由升主動(dòng)脈到降主動(dòng)脈遠(yuǎn)段，其層間單位分離力逐漸降低，發(fā)生在該層次間的夾層極容易向遠(yuǎn)段擴(kuò)展；在升主動(dòng)脈，主動(dòng)脈中膜靠外側(cè)容易分離。 3.發(fā)生在升主動(dòng)脈外側(cè)、降主動(dòng)脈近段內(nèi)側(cè)和降主動(dòng)脈遠(yuǎn)段內(nèi)側(cè)兩層間的夾層，總是先周向擴(kuò)展，隨后再縱向延伸。 4.降主動(dòng)脈近段中間兩層間是最易發(fā)生潛