动脉粥样硬化大鼠主动脉应力-应变关系

第六节　动脉粥样硬化大鼠主动脉应力-应变关系

生物力学载荷试验通常使用离体心肌或血管切片的一维载荷或二维载荷试验进行生物力学试验，旨在通过对被测试组织加载负荷，获取力学测试的各级参数，并绘制应力应变曲线。姜宗来等对犬和人的冠状动脉进行一维载荷与二维载荷力学试验，确定了人和犬冠脉的一维和二维本构方程，获得了冠状动脉的杨氏模量、增量弹性模量、容积弹性模量与压力应变模量的关系，获得犬冠状动脉各级分支的压力-直径关系与力学特性常数。笔者实验室曾经对动脉粥样硬化大鼠的主动脉进行系列血管生物力学研究，进行血管生物力学载荷试验。以动脉粥样硬化大鼠为例，实验鼠电镜所测胸主动脉血管壁纤维组织百分率与力学物质常数a值及b值参数之间具有良好的相关性（r值为-0.7523～-0.8423，P<0.001），提示动脉粥样硬化主动脉病理重构与力学重构之间存在密切的联系，动脉粥样硬化大鼠在不同主动脉压下，主动脉应力应变关系发生了显著改变。

电镜观察动脉粥样硬化大鼠的主动脉发生纤维化，形成泡沫细胞，出现弹性纤维断裂、线粒体肿胀、大量胆固醇结晶等。在大鼠离体主动脉血管载荷试验，模拟主动脉腔内压力60～150mmHg范围，观察到动脉粥样硬化大鼠主动脉血管在模拟血压下，其主动脉长轴与短轴方向的应变物质常数a₀，a₁，a₂及b₀，b₁，b₂均明显降低。表明动脉粥样硬化大鼠主动脉血管在同等压力作用下的扩展能力下降；动脉血管重构病理变化与其相应的力学重构及力学性质改变密切相关。通过压力应变物质常数（a₀，a₁，a₂）及压力应力物质常数（b₀，b₁，b₂）的变化，提示血管粥样硬化越严重，则其物质常数值越小。应用电镜观察到动脉粥样硬化大鼠主动脉中层的胶原纤维组织增多、动脉张开角明显缩小。提示动脉粥样硬化大鼠主动脉血管在同等压力作用下的扩展能力明显下降，动脉粥样硬化血管腔内应力上升的能力下降，主动脉在长轴、短轴方向应变的物质常数a₀，a₁，a₂与应力的物质常数b₀，b₁，b₂绝对值均明显降低。动脉粥样硬化动物大鼠主动脉物质常数a值及b值与电镜测定的主动脉壁纤维组织化百分比之间关系密切。动脉粥样硬化动物大鼠主动脉物质常数能精确地反映主动脉血管重构的病变程度。

急性和慢性肺动脉高压大鼠左肺动脉及左肺上叶动脉血管厚度、内径/厚度比值的测量与计算表明，急性肺动脉高压大鼠左肺上叶动脉血管壁厚度较对照组略有增加、内径/厚度比值减小，急性缺氧早期即有组织学的重构性改变，血管厚度、内径/厚度比值异常。急性肺动脉高压组电镜显示平滑肌细胞内出现大量线粒体肿胀为主的病变，未见明显纤维组织增生，血管内皮细胞未见明显异常。慢性肺动脉高压大鼠左肺动脉及左肺上叶动脉血管较对照组明显增厚、内径/厚度比值显著变小。慢性肺动脉高压组电镜显示平滑肌细胞内出现大量线粒体肿胀，细胞间质纤维组织增生，内皮细胞下水肿。电镜片纤维组织定量病理学研究表明，慢性肺动脉高压组的主肺动脉及左肺动脉平滑肌层纤维组织含量明显增多，与对照组及急性组相比较，有极显著的差异（P<0.01）；急性肺动脉高压组与对照组的纤维组织定量病理学研究结果无显著性差异（P>0.05）。