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第五章动脉 第一节大动脉内非稳定压 (3) 血管跨壁压与管壁张力的关系：用拉普拉斯公式 T=(Pi－P0)R 式中，T为单位长度管壁所受的张力，R为血管半径。(Pi－P0)为跨壁压。上式说明了毛细血管因壁薄下压力较大(10mmHg) 的原因 二 平均动脉压 动脉压的平均血压 Pd+1/3(Ps－Pd ) (正常情况下) 3 湍流对动脉的生物力学作用 低平均切应力引起动脉粥样硬化的假设似乎有一定道理的 问题？ 但是，主动脉内非稳定的切应力实际比平均切应力大得多，对血管壁不能不产生一定的影响。为了说明此论点，我们简单考虑一直管内充分建立的正弦流。 (7-5) 设平均流速 ， 速度幅值为 ，Womers1ey参数为a，平均切应力τ0 (7-4)式，而切应力的振动幅值可以表为 由此可见，内皮细胞通透性决定于低平均切应力的假设是有问题的。在切应力是如何影响内皮通透性的机理未弄清以前，提出高切应力或低切应力是造成动脉粥样硬化的主要原因是没有充分根据的。目前各国学者正在不断努力探索这一问题。 将人的主动脉d=2.5cm，＝0.2ms-1，＝1ms-1 α＝20 代入上式，则峰值切应力为6.4Nm-2，大约为平均值的25倍。当血管内合成速度波形包含高频脉动时活体情况，共切应力振幅变得更大，可达50倍。因此，实际上切应力很大。 切应力时间、空间及流型变化在诸如生化反应、大分子通透性和细胞迁移等的内皮细胞功能中，发挥了极其重要的作用这是造成动脉硬化班块的主要原因。 因此，生物医学与工程力学交叉学科的研究，有助于加深我们对力学－化学转导基本过程和病理生理基理的理解。 钱煦等必威体育精装版研究表明： 第三节 流动对内皮细胞调控生物学 一 引言 血管内表面是由作为血流界面的单层内皮细胞构成。一度被简单认为是一种被动的、非凝血屏障。现在，人们认为血管内皮细胞是血管生物学中动力学行为的参与者(Kaiser and Sparks 1987)。其动力学特征部分是因为与血管系统的血液动力有关学力学环境对内皮细胞生物学的调控。 由于血液脉冲流过动脉，其血流对血管壁施以一种物理力。 此力对管璧有两个分力： 一个垂直于血管壁， 其压力不仅直接作用于内皮细胞而且扩张其血管壁及血管基膜。 每单位面积上的切向粘滞力称为切应力。虽然切应力远小于压力，但是据信是血管内皮细胞生物学的一种重要的调控因子。 另一个其方向与血管壁相切。 由于动脉中血压与血流的脉冲特性，血管内皮细胞的力学环境十分复杂，因为内皮细胞不但暴露于随时间变化的压力与切应力，同时还作用于周期性牵张基膜。 小结 1 人们最感兴趣的是，作为一种血管生物学调控因子, 血液动力学的作用-流动，已经被认为是动脉硬化的局部因素（特别是该疾病的早期阶段）。血流接触界面的血管内皮细胞，据信是血液动力学对血管的正常以及病理生物学任何影响主要介导子。 必须注意， 2 在研究血管壁最初增厚与形成脂肪条纹的实位时，Ｃａｒｏ等已经发现低切应力区与此现象有关。根据切应力在该疾病形成过程中的影响，各国学者将其注意力转向联系血液动力学与动脉粥样硬化的研究。 3 着重研究此问题并不味着全盘否认了压力对调控血管生物学中的重要性。此外，低切应力区也是周期切应力作用以及粒子长期滞留的区域。因此，是否是这些区域的真实低切应力或某些其他血液动力学特性作用仍侍进一步考查。 3 Kamiya等认为内皮细胞还有调控血管直径的重要作用。Langill等证实与长期血流降低有关的动脉半径的减小是与内皮细胞存在有关的。此事实提示了内皮细胞可作为血流或切应力感受器。 结论 需要增强切应力对内皮细胞生物学调控作用的理解。在本节将给出由于血流作用引起内皮细胞结构与功能的改变的简单总结。 给出通过离体研究，暴露于流动环境下培养的单层内皮细胞所得到的结果。虽然细胞培养不能完成模拟活体生理条件，但是仍提供了一个确定的模型，特别是所研究的流动环境。与要求的活体动物长时期的研究不同，动物模型的血液动力学环境是随时间改变的，仅能定性确定。 方法 一 稳定流效应 1条件: 通过培养的单层内皮细胞暴露于突然发动的稳定层流。Dewey等，巳经完成动流动对内皮生物学影响的研究。 ?2 材料: 以采用牛动脉单层内皮细胞（BACE）. 3 观察到的变化 (1)??细胞水平: 24小时后，内皮细胞形状发生明显变化.正常情况下，在塑料或玻璃静止培养基上一将呈现融合卵圆形BACE单层，但是，Levesque等（1985）发现：一旦这些内皮细胞暴露于流动以及相关的切应力，则它们将由多角形变成更加增长的形状，其增长程度与所施应力大小有关。伴随这样的增长是内皮细胞主轴沿流动方向取向。 这些细胞的培养结果是与活体研究观察到的情况定性一致：