生物力学课程——第六章 血管的力学性质18(新) - 副本.ppt

动脉粥样硬化是一种多因素疾病，因为好发于特殊的血流动力学部位，力学因素理应受到特别重视。 1. AS的发病机制主要涉及以下方面： 血管内皮细胞功能和形态损伤； 内膜下脂质沉积； 单核细胞与内皮黏附进入内皮下并转变为 巨噬细胞吞噬脂质，形成泡沫细胞； 血管平滑肌细胞增殖并向内膜迁移和合成 细胞外基质。 2. 剪切应力与动脉粥样硬化的分布特征 生理状态下，大动脉的血流剪切应力 范围10一70dyn／cm2，静脉系统剪切应力范围1—6 dyn／cm2。 动脉粥样硬化并非随机出现在动脉系统的任何部位好发于动脉分支开口处外侧壁及动脉弯曲处。 在动脉粥样硬化病变部位的分布上，血流动力学因素起了主要作用。 这些好发部位正是血流由稳定层流变为涡流、振荡流、甚至停滞之处，其血流剪切应力明显降低且方向改变。 经检测，这些部位的剪切应力一般 4 dyn／cm2左右，而不好发动脉粥样硬化部位的剪切应力通常大于12 dyn／cm2。 二. 血流动力学异常与AS： 1.内皮细胞功能障碍与AS 血流动力学环境改变 内皮细胞受损 血管重构 AS发生和发展 而血管损害 血流动力学异常， 促进AS的进程， 形成恶性循环。 其中，内皮细胞功能障碍是AS的一个早期表现。 血管内膜作为血管直接与流动血液接触的界面，不仅是一种切应力变化感受器，而且也是一种能把血液流动产生的生物力学信号转化为血管壁生物学反应的转换器(将感受到的切应力信息传递到毗邻细胞，进而释放和激活某些生物活性物质以影响细胞和细胞外基质)，促使血管壁结构发生变化，以使其与所处的力学环境相适应。 在正常生理动脉血流及剪切应力(15 dyn／cm2)作用下，血管内皮细胞呈椭圆状，其长轴与血管内血液流动的方向一致。 血管内皮细胞功能： 具有屏障和选择性通透 分泌各种生物活性物质： 调节血管张力； 调节出血与凝血功能； 抑制白细胞黏附； 抑制血栓形成； 抑制平滑肌细胞增殖和迁移等。 反之，在血流剪切应力降低( 4dyn／cm2)的情况下，VEC呈多角型，排列不规则。 内皮细胞合成和分泌的多种血管活性物质和细胞因子间的平衡遭到破坏，如一氧化氮(NO)、前列环素合成减少或生物活性降低，而NO具有抑制单核细胞与内皮细胞黏附的作用。 内皮细胞功能障碍还会引起凝血酶原活性降低，产生多种促血栓形成物质，这时内膜表面的微血栓不易溶解，有利于粥样斑块的形成和发展。 2. 平滑肌细胞(SMC)增殖与AS 尽管血流作用在血管内壁的切应力不直接参与SMC的相互作用，但它对SMC的活动有显著影响。 临床研究表明，振荡低切应力或切应力梯度增大与SMC增殖和局部AS有密切的关系。 中膜SMC增生并游走进入内膜是参与AS进展期病变形成的主要环节。 3. 细胞外基质(ECM)与AS 除支持和连接组织细胞外，ECM还有着复杂的信号转导和功能调节作用。 血流动力学可调节ECM的组织结构和功能，在AS的发病机制中也起着重要作用。 三. 血管重构与AS 血管重构是指机体在生长、发育、衰老和疾病过程中，血管为适应内、外环境(特别是力学环境)的变化而发生形态、结构和功能的一系列适应性改变，是机体对血流动力学长期改变而发生的一种适应性反应和病理生理学过程，通过管腔大小、形态及其成分的局部和整体改变维持自稳调节。 血管重构的中心环节是： SMC的增殖、凋亡和重组。 研究表明，血流动力学异常必将启动血管重构机制，导致血管重构和功能异常，出现血流速度滞缓、外周阻力增大和顺应性变差等，从而加剧血流动力学异常。 近年来的研究发现，在AS发生之前血流动力学就已发生改变，研究血流动力学指标的变化规律对于及早预防AS 的发生有着重要意义。因此，血流动力学指标的研究越来越受到人们的重视。 在正常生理情况下，动脉血管壁的弹性模量随年龄得增大而增大。 如：青年人胸主动脉管段的E为4～6×105N·M-2； 年龄60岁以上者胸主动脉E可达20×105N·M-2。 主要因为血管壁内的弹性纤维变性，胶原纤维增多，管壁增厚等老年性变化所致。 另外，动脉管壁的弹性模量还将随血管内的压力和尺寸而变化。