一种确定均匀动脉壁面切应力的非线性方法

从Ling和Atabek提出的``局部流'理论出发，提出一种利用测量血液黏度、管轴上 的血流速度、压力和管径波形计算均匀动脉管壁切应力的非线性方法. 将这种方法与柳兆荣 等提出的利用测量血液黏度、管轴上的血流速度和平均管径计算切应力的线性方法比较，结 果表明，当管壁脉动幅度较小时，两种方法计算的压力梯度、流速剖面和管壁切应力差别较 小；而当管壁脉动幅度增大时，两种方法计算的压力梯度、流速剖面和管壁切应力差别增大. 对于小幅脉动均匀动脉，用线性方法计算管壁切应力有较高的精度；而对于大变形 均匀动脉，则需要考虑非线性因素对管壁切应力的影响. 由于作为输入量的血液黏度、轴心 血流速度、压力波形和管径波形可在活体上通过无损伤或微损伤的检测方法得到， 所提出的计算切应力的方法为在体或离体研究切应力与动脉重建的关系提供了方法学基础.     

动脉中非平稳流动壁面剪切力及其Hilbert-Huang变换

本文通过数值方法求解均匀动脉中的非平稳脉动流,给出了通过测量非平稳脉动血流量确定壁面切应力的方法.作为算例,采用实测的大鼠颈总动脉流量信号,求出了均匀动脉壁面切应力波形.进一步对求得的切应力波形进行经验模态分解(EMD),得到了切应力波形的各内在模态(IMF),以及Hilbert幅值谱.从切应力波形经Hilbert-Huang变换得到的IMF和Hilbert谱图可以明显地看出切应力各频率成分的物理意义.所得结果为进一步深入研究非平稳脉动切应力与血管重建的关系提供了一种方法学基础.     

具有切应力梯度的平行平板流动腔的构造

在近年来关于流体切应力与细胞力学行为之间关系的研究中,流体切应力梯度被认为是诱发动脉粥样硬化和内膜增生的重要因素之一.本文探讨如何利用常用的离体细胞力学实验工具--平行平板流动腔模拟具有梯度的定常流切应力环境.结果表明,根据Hele-Shaw流的原理和常用复势W(Z)=AZn(n＞1)的特性,可构造出具有各种切应力梯度分布的流动腔.与其它模拟切应力梯度的方法比较,本文的方法更加简洁、可行.     

动脉中血液脉动流的一种分析方法

动脉中的血液流动被分解为平衡状态(相当于平均压定常流状态)和叠加在平衡状态上的周期脉动流,利用Fung的血管应变能密度函数分析血管壁在平衡状态下的应力-应变关系,确定相对于平衡状态血管作微小变形所对应的周向弹性模量和轴向弹性模量,并建立在脉动压力作用下相应的管壁运动方程,与线性化Navier-Stokes方程联立,求得血液流动速度和血管壁位移的分析表达式,详细讨论血管壁周向和轴向弹性性质差异对脉博波、血液脉动流特性以及血管壁运动的影响.     

脉动血压对在体轴向极限强约束血管壁应力分布的影响

本文详细分析正弦脉动压力载荷对动脉管壁应力分布的影响。结果表明,对某确定时刻,包含在运动方程中的惯性项对血管壁应力的影响很小,可忽略不计;在体轴向极限强约束下,血管壁周向应力随时间的变化曲线与压力曲线同相位和同周期,而且振幅不随频率的快慢而改变。一个心动周期内,血管内、外壁处周向应力随时间变化的平均值只与脉动压力载荷的平均值有关,而振幅主要与脉压有关,在内壁处随平均压的改变有一定变化,但在外壁处受平均压的影响很小。     

An analysis model of pulsatile blood flow in arteries

IntroductionTheperiodicallypulsatilebloodflowinthearterycausesthecircumferentialandaxialmotionoftheelasticbloodvesselandinturntheoscillationofthevesselaffectsthatofthebloodflow .Womersley[1]resolvedsuccessfullythisfluid_solidcouplingproblembysolvingbothlinearNavier_Stokesequationsandthemotionequationsofthethin_walledelastictubeandgainedtheexpressionsofthebloodflowvelocitiesandthevasculardisplacements.Histheoryhasbeenthebasisforthequantitativeanalysisoftherelationshipofthearterialstructureandi…     

用p-V指数关系确定血管壁的周向应力

通过检测，得到在体轴向伸长比条件下血管段的压力－容积（p-V)数据，利用指数函数关系，求得在一定内压作用下血管壁周向应力沿壁厚的分布。并以正常大鼠腹主动脉为例进行计算，结果表明，在生理压力作用下，残余应力对血管壁周向应力的分布有很大影响，不考虑残余应力将使血管内壁处出现明显的周向应力集中，当考虑存在于血管壁内的残余应力后，周向应力沿壁厚的分布将变得较均匀，例如当内压p=10kPa时，血管内、外壁周向应力值之比，对前者将达10以上，而对后者差不多只有2左右。所得结果与用Fung提出的应变能密度函数的计算结果作比较，发现二者符合得相当好。     

脉动流条件下血管壁的应力分布

为了分析血液-血管耦合运动所产生血液脉动压力载荷对血管壁应力分布的影响,利用线性化的血液-血管耦合运动方程的Womersley解,导得血液脉动压力载荷下的血管壁Green应变,同时利用Fung的血管壁应变能密度函数,导得相应血管壁应力分布的一般表达式.数值结果表明,在脉动流条件下,当考虑血液-血管耦合运动时,血管壁中周向应力最大,轴向应力居中,径向应力最小;血管壁的残余应力将明显减小血管内壁的应力集中;脉动压力载荷将导致血管壁周向应力在一个心动周期中随时间的脉动,而且随着Womersley数α和血管轴向约束参数K*的增大,血管壁周向应力的脉动将明显加剧,提示在分析动脉重建时必须计及血液-血管耦合运动对血管壁应力分布的影响.     

剪应力对培养内皮细胞表面ATP浓度的调节

剪应力信号转导是目前细胞生物力学的研究热点之一。Ca^2＋作为一种第二信使在剪应力信号转导中扮演了重要角色，钙信号转导是通过胞内自由Ca^2＋浓度变化来实现的。胞内Ca^2＋浓度的大小不仅依赖于细胞承受剪应力的大小，同时依赖于细胞外ATP的浓度。本文采用剪应力诱发内皮细胞分泌ATP的时变模型，通过对平行平板流动腔中的ATP浓度场进行数值模拟，分析了剪应力对培养内皮细胞表面ATP浓度的影响。结果表明，剪应力诱发的ATP分泌明显影响细胞表面附近ATP的浓度；剪应力、对流和扩散效应、ATP的水解作用共同决定了细胞外表面附近ATP的浓度。这一结果提示，剪应力大小并非剪应力信号转导过程中的唯一决定因素；剪应力的作用、激动剂的浓度改变共同参与了剪应力信号转导。