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血流动力学在兔腹主动脉瘤形成过程中的作用

宫毅  
【摘要】: 目的腹主动脉瘤是常见腹主动脉扩张性疾病,血流动力学的改变是其发生发展并最终破裂的重要因素。根据腹主动脉瘤(abdominal aortic aneurysm,AAA)的生物学特点和生物力学原理,动态观测兔AAA的发展情况,模拟不同阶段AAA瘤壁应力分布情况和血流动力学改变对瘤壁的影响,观察AAA在不同时间段的情况,预测AAA的发展趋势和破裂风险。 方法(1)采用同种异体腹主动脉补片法构建新西兰大白兔AAA模型,测定正常兔腹主动脉和AAA模型的生物力学参数,测定模型的血压和血脂,分析拟合兔腹主动脉壁和AAA瘤壁的应力应变曲线。(2)通过螺旋CT对不同时间段的兔AAA模型进行螺旋扫描获取AAA的动态变化信息,通过MIMICS软件勾勒边界,重建不同时间段的AAA有限元模型。(3)对不同阶段的AAA三维模型进行单元设定,有限元网格划分,用已测定的力学参数和相关边界条件,运用ADINA软件计算不同阶段AAA瘤壁应力分布情况,并对AAA的发展趋势进行计算。 结果(1)在正常饲养条件不变的情况下,各实验组动物的血脂和血压和建模前比较没有发生统计学变化(P>0.05),瘤腔内收缩压降低(P<0.01),舒张压升高(P<0.01),脉压差减小(P<0.01),45天组兔AAA瘤体直径显著大于术后(P<0.01),90天组兔AAA瘤体直径显著大于45天组AAA模型(P<0.01);(2)建模45天组和建模90天组瘤壁组织均表现出MMP-2的强阳性表达;(3)血管壁应力应变曲线的拟合采用三次多项式函数优于传统的指数函数,材料的属性定义为超弹性Ogden材料:(4)建模前后瘤体最大应力点发生变化,经过瘤体重新塑形后固定于瘤体后壁,随时间发展应力逐渐增大;(5)固定模型两端进行血管变形计算,发现瘤体发生明显扭曲形变,这种形变程度与血压明显正相关。 结论(1)在控制其他相关因素稳定的情况下,血管形状改变引起的血流动力学改变可以使补片型腹主动脉瘤模型的瘤体直径增加;(2)单纯的血流动力学改变可以使补片型AAA模型瘤壁在早期即表现出MMP-2的强阳性表达,并长期维持;(3)血管的形状改变、血流动力学改变和血管壁的病理学改变成为一个循环的链式反应,促进AAA的发展;(4)建模后血流对瘤体的塑形作用使瘤体应力重新分布,瘤壁应力最大值位于瘤体后壁与脊柱相毗邻处,瘤体应力改变会促进瘤体的自身塑形。(5)单纯在血流动力学的作用下AAA模型的发展趋势为瘤体不断增大,瘤壁应力会逐渐增大,但整个瘤体应力分布更加不均匀,可能会出现附壁血栓,而且会发生相当程度的侧方扭曲,如果合并高血压,这种扭曲幅度会明显增大。(6)瘤体后壁和脊柱毗邻处为理论破裂风险最大处,AAA破裂的破裂的实际风险最大处可能位于接近后壁的瘤体两侧壁。


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