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(优质课件)血管的力学性质

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血管——结构幻灯片课件

血管——结构幻灯片课件

决定了血管的力学性质
三种组分的比例
3
一、血管壁的组成和一般结构：
血管壁从内向外分为内、中、外膜。 (一)内膜： 1、内皮：单层扁平上皮。 光镜结构：细胞核居中，有核的地方稍微隆起，无核的地方很 薄，呈梭形。
4
电镜结构： 胞质内有丰富的吞饮小泡。小泡由细胞游离面或基底面的细胞 膜内凹形成，有向血管内外输送物质的作用。
24
新型人工血管
（1）碳涂层血管 • 可以显著显著提高血 管开通率。均匀镶嵌于血 管内壁的碳原子与血管壁 有机的结合成一体，具有 良好的生物相容性，与组 织无反应。碳涂层微弱的 负电荷排斥血小板在管壁 的沉积，有效减少血栓形 成机会；碳涂层不利于平 滑肌细胞生长和播散，减 少间质增生，可以显著显 著提高血管开通率。 •
7
（三）外膜：
为疏松结缔组织，其中
的弹性纤维和胶原纤维
呈螺旋状或纵向分布，
其中的成纤维细胞有修 复膜的能力，有的A在 中、外膜交界处可以看 到由弹性纤维组成的外 弹性膜。
8
弹性纤维、胶原纤维、平滑肌的空 间结构
• 弹性纤维-存在裂隙 • 胶原纤维-皱成波纹状网络 • 平滑肌-螺旋状结构
平滑肌<弹性纤维<胶原纤维
9
10
胶原纤维
• 皱成波纹状网络
– 血管一般扩张压 不伸展 – 血管扩张一定程度 伸展到原有长度 产生张 力 – 继续扩张 产生极大张力 阻碍血管进一步扩 张
11
各组分含量对血管力学性质的影响
• 图 • 例如 动脉 60% 40% • 血管 30% 70%
胸主 弹 胶 胸外 弹 胶
12
图
主动脉 内 皮
26
（3）袖状血管 • 特别的袖状由电 脑三维立体模型设计， 优化流出道血流动力 学，减少吻合口处内 膜增生，显著增加开 通率。且内膜附碳涂 层，减少血小板沉积。

生物力学课程——第六章血管的力学性质18新

生物力学课程——第六章血管的力学性质18新
上，平滑肌的收缩和松弛，可以控制小动脉的直 径，甚至导致血管闭锁。
一般认为血管壁径向扩张增大时，刚性很快增加 的原因是与其弹性纤维和胶原纤维的性质决定的。
在应变不大时，大部分胶原是松弛和卷曲的，所 有应力只有弹性纤维承受。
应变增大时，胶原纤维被拉直，它的应力逐步增大， 由于胶原纤维比弹性纤维刚硬得多，因此，血管壁也 变得刚硬许多。这样使血管壁即具有很好的弹性,又可 防止过度的膨胀。
二.毛细血管 毛细血管很细，和血细胞直
径同数量级，其变形更是一个微 量，很难精确测定。
三种血管的关系
毛细血管的力学性质取决于 它和周围组织的关系。不同的器 官和组织内，毛细血管具有不同 的力学性质。
三. 静脉血管特点: 静脉血管管壁较薄，弹性模
量比较小，血管的内压又往往 低于外压，因此静脉血管往往 会失稳。这正是静脉血流的许 多异常现象产生的原因。
轴向张力
第二节 动脉血管的顺应性
（Arterial Compliance ）
• 无论是加载或卸载过程， 压力与体积之间的变化关系 都是非线性的。 • 可清楚看到滞后环的存在。
主动脉弓加载与卸载过程的体积--压力曲线
各动脉管段的压力与单位管长血管段体积 之间的变化关系。
对于单位长度的血管段来说，在同样压 力作用下，主动脉弓的体积最大，主动脉弓 连同胸主动脉、单独胸主动脉、颈动脉、股 动脉等的体积依次减小；
弹性的薄层,每层均由弹性 纤维、胶原纤维、平滑肌 交织组成；
外层： 松弛的结缔组织。
血管的力学性质主要取决于
中层的弹性纤维、胶原纤维、平滑肌三种组分
含量百分比 空间构型 各自的力学性质。
这三种组分的空间构型及力学性质有明显的差异。
一．弹性纤维、胶原纤维、平滑肌 的空间结构

血管的力学性质--第二次课

血管的力学性质--第二次课

塑性变形（Plastic Deformation），是物质-包括流体 及固体在一定的条件下，在外力的作用下产生形变，当施 加的外力撤除或消失后该物体不能恢复原状的一种物理现 象
精选PPT
7
前十字韧带的预处理 上图所示为前十字形韧带与处理时的载荷-伸长曲线和松弛曲线。
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8
从图中可见在最初的三次连续实验中，应力-应变曲 线右移，“足趾”区增加。前三次的松弛曲线则上移。如 果实验一直进行下去，相邻曲线之间的差异将不断减小， 到消失。这就是式样的预处理。只有这样，才能得到重复 性好的数据。
平滑肌<弹性纤维<胶原纤维
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血管壁内弹性纤维、胶原纤维和平滑肌构造示意图
（a）平滑肌；（b）弹性蛋白纤维；（c）胶原纤维
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18
胶原纤维
• 皱成波纹状网络
–血管一般扩张压
不伸展
–血管扩张一定程度 伸展到原有长度 产生张力
–继续扩张 产生极大张力 阻碍血管进一步扩张
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19
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2、内皮下层：薄层结缔组织， 3、内弹性膜：由弹性蛋白组成，并有 许多小孔，是内、中膜的分界。 （二）中膜： 因血管种类不同，它的厚度和成分也不 一样。大A以弹性膜为主，中A以平滑肌 为主，与内脏平滑肌相比，细且有分支 。 1、中A的平滑肌类似于成纤维细胞，可 以产生胶原纤维、弹性纤维和基质。 2、当平滑肌向内膜迁移增生时，引起 动脉硬化。
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12
电镜结构：
胞质内有丰富的吞饮小泡。小泡由细胞游离面或基底面的细胞 膜内凹形成，有向血管内外输送物质的作用。
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内皮细胞表面有胞质突 起和细胞衣。

血管的力学性质医学课件

血管的力学性质医学课件

预后评估与优化
完善血管疾病患者的预后评估体系，综合考虑患者的病情、生理状态、生活习惯等多方面因素，制定个体化的治疗方案。
血管疾病的预防与控制
新型生物材料的研发
生物活性物质的应用
组织工程血管的研究
血管生物材料的创新与发展
血管疾病治疗的个性化与精准化建议
要点三
精准评估病情
通过影像学、血液动力学等手段对血管疾病的病情进行精准评估，确定最佳的治疗方案。
生物医学工程领域的其他研究进展
MRI技术可以无创地检测血管病变，评估血管狭窄、动脉硬化等病变情况，以及评价血管的治疗效果。
MRI技术
CT技术可以三维重建血管形态和结构，对血管狭窄、斑块分布和钙化程度等进行评估。
CT技术
ห้องสมุดไป่ตู้
医学影像技术在血管研究中的应用
系统生物学的基本概念
系统生物学是研究生物学系统的科学，从整体和系统的角度研究生物学的各个层次，包括基因、蛋白质、细胞、器官和个体等。
弹性模量
血管材料具有一定的弹性模量，表示其对抗变形的能力。
材料的黏弹性
血管材料表现出一定的黏弹性，即同时具有弹性和黏性。
血管材料的生物力学性质
血管在静息状态下的力学性质，如静息血压、血管阻力等。
静态力学性质
动态力学性质
血管的自适应特性
血管在生理状态下的力学性质，如心动周期、血压波动等。
血管具有自适应特性，能够根据机体的需要调节自身的力学性质。
动脉硬化
血管狭窄
血管狭窄是指血管腔变窄或血流受阻的现象，可能是由于血管壁增厚、血栓形成、异物堵塞等多种原因引起的。
血管狭窄可导致血流减少，影响组织器官的血液供应，严重时可能导致器官损伤或坏死。

《血管动力学》PPT课件_OK

《血管动力学》PPT课件_OK

2
软组织的力学特性
一般生物软组织的特点是柔软易变形,具有不同程度的抗拉强度,而 抗压及抗弯曲的能力很低. 生物组织都极具黏弹性,其变形与时间有很 强的依赖关系. 生物组织材料还具有很高的非线性性质,以力学的观点看问题,它们都 是非线性黏弹性的,各向异性的,非均质的材料.
粘弹性:(Viscoelasticity)塑料对应力的响应兼有弹性固体和粘性流体的双 重特性称粘弹性。
• 应力松弛现象：打包带变松、橡皮筋变松
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滞后环
•
材料在弹性区内加载卸载时，由于应变落后
于应力，使加载线于卸载线不重合而形成一封闭
回线，是为弹性滞后。封闭回线称为弹性滞后环。
存在滞后环现象说明加载时消耗于材料的变形功
大于卸载时材料放出的变形功，因而有一部分变
形功为材料所吸收。这部分吸收的功就称为材料
24
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25
冯元桢直接从实验结果出发，得到一下经验公式：
经验常数α，E0因血管部位而异，下图是各段动脉α，E0 的取值。他表示动脉血管是各向异性的。从主动脉到外周 动脉，周向α增大，纵向α的变化不规则。
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26
b)小动脉
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b)小动脉及毛细血管的力学特性
的内耗，其大小用回线面积度量。
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上图所示为前十字形韧带与处理时的载荷-伸长曲线和松 弛曲线。
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9
从图中可见在最初的三次连续实验中，应力-应变曲线右 移，“足趾”区增加。前三次的松弛曲线则上移。如果实 验一直进行下去，相邻曲线之间的差异将不断减小，到消 失。这就是试样的预处理。只有这样，才能得到重复性好 的数据。

(优质课件)血管的力学性质

(优质课件)血管的力学性质
16
二．弹性纤维、胶原纤维、平滑肌的含量百分比
在整个血管系中，不同动脉管段中所含弹性纤维、胶原纤维 和平滑肌的含量百分比是不同的。 • 胸主动脉，弹性纤维占总纤维元的60%，而胶原纤维只占40%； • 胸外血管中，这种比例将反过来，弹性纤维只占30%，而胶原
纤维则占70%。
17
动脉血管壁中弹性纤维和胶原纤维含量的百分比 18
曲线的斜率dv/dp为血管壁的顺应性。 越远离心脏，人体动脉的顺应性将变得越差。 血管壁的顺应性是表示动脉系统缓冲功能， 即弹性或硬度的最佳临床指标之一。
39
40
表明: 在远离心脏的方向，动脉血 管的弹性纤维含量越来越少，平滑 肌含量越来越多，因此血管的弹性 会越来越差。
41
第三节 小动脉、毛细血管、静脉 的力学性质
1
Mechanical property of blood vessel
2
人体的血管
3
4
5
6
血管壁是一个具有多层复 合结构的中空管道，它承受 血液压力和管外组织的束缚。
7
第一节 血管的构造、组成材料 及其力学性质
通常动脉和静脉血管壁由内、中、 外三层结构组成：
8
内层： 主要是内皮细胞和基质膜
出血情况
喷
流
渗
51
第四节 脉搏波 ( Pluse Wave Velocity）
一.脉搏波
随着心脏的间歇性收缩和舒张，血液压力、
血流速度和血流量的脉动或血管壁的变形和振动
在动脉管系中的传播统称为脉搏波或脉搏波在动
脉中的传播。
52
压力波 速度波
压力脉搏波和速度脉搏波沿主动脉传播的情况
53
动脉中的脉搏波的传播介质主要是：

论血管的力学性质

论血管的力学性质
搏渡为行 波 ， 即无 反射 波存 在。对 人 体 内的血 管 而言 ． 显
全身循环的主动脉 、 动脉 和静脉 的应 力 一应变关 系是
非线性的。在应力低的时候 ， 血管 是非常顺 应的 随应 力 的增加 ， 顺应性减少 ， 隧应变增加 ， 应力呈 指数型增 长。 肺动脉和静 脉的应力 一应变关 系几乎是线性的 。
面所 引起 的张力． 其方 向和圆周切 向一致 。轴 向张力 指作 用于垂直血管轴线的断面单位周 长上 的张 力． 其方 向平行 于管轴。设血管 为弹性 的圆柱形 ， 且受恒定 内压力 Ｐ 的作 ．
用， 由血管受力平衡条件可得 ：
＝
减 载过程 中测得 的应力 一应变关系曲线 。 Ａ、 有滞后 回线 ， 即变彤 过程 中有机 构能损失： Ｂ、 试验过程 中， 头儿 个周期 滞 后 回线 同 ． 重复 多 但
然不能满 足上述 条件 ， 而 Ｍ—Ｋ方程 应用于 人体血管 只 故
能是很粗 略的。
肠系膜 、 脏 和大 多数组 织 中 的毛细 血管 基 本上 是 刚性 肾 的。其性能 不能脱 离周 围 的胶体 而单 独测 量。血压 在生 理学 范围内变化时 ， 直径没有 可测的 变化。其柔顺性取 决 于血 管连 接在一起的周 膈组 织的总 和 ． 周围组 织 季受 应 及
较轴 向更易 伸长 ， 而在高应力区 ， 出现相反趋势 ： Ｉ８ 血管壁的不可 压缩性 和非线性 由实验可 知 ， 橡胶在
大变形时 ， 是不可 压缩 的 ， 胶 的体积 弹性 模量约 为剪切 橡
脏每搏 出一 定量 的 血液 进 人 主动 脉 内而 形 成 的压 力渡
脉搏渡泄血管壁传 播 的速度受 到血 液 的 随性 和管 壁 弹性 的影响 ， 其大小 为：
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1
Mechanical property of blood vessel
2

人体的血管
3
4
5
6
血管壁是一个具有多层复 合结构的中空管道，它承受 血液压力和管外组织的束缚。
7
第一节 血管的构造、组成材料 及其力学性质
通常动脉和静脉血管壁由内、中、 外三层结构组成：
8
内层： 主要是内皮细胞和基质膜
16
二．弹性纤维、胶原纤维、平滑肌的含量百分比
在整个血管系中，不同动脉管段中所含弹性纤维、胶原纤维 和平滑肌的含量百分比是不同的。 • 胸主动脉，弹性纤维占总纤维元的60%，而胶原纤维只占40%； • 胸外血管中，这种比例将反过来，弹性纤维只占30%，而胶原
纤维则占70%。
17
动脉血管壁中弹性纤维和胶原纤维含量的百分比 18
49
三种血管管壁的厚度、管腔的大小的比较
动脉
静脉
毛细血管
50
血管名称
三种血管的比较
动脉
静脉
毛细血管
血流速度 快
慢
极慢
管壁特点 管壁厚，弹性大
管壁薄，弹性小 管壁极薄，只由一 层上皮细胞构成
管腔大小 功能
小
大
极小，管内径
仅有8~10微米
中层： 可分为若干同心的、具有
弹性的薄层,每层均由弹性 纤维、胶原纤维、平滑肌 交织组成；
外层： 松弛的结缔组织。
9
血管的力学性质主要取决于
中层的弹性纤维、胶原纤维、平滑肌三种组分
含量百分比 空间构型 各自的力学性质。
这三种组分的空间构型及力学性质有明显的差异。
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一．弹性纤维、胶原纤维、平滑肌 的空间结构
25
平滑肌纤维：
• 在松弛态下，平滑肌的应力—应变曲线存在很大
的滞后环，应力松弛也非常明显，可趋于零。
• 平滑肌可以主动收缩，产生主动张力达105N/m2以
上，平滑肌的收缩和松弛，可以控制小动脉的直 径，甚至导致血管闭锁。
26
一般认为血管壁径向扩张增大时，刚性很快增加 的原因是与其弹性纤维和胶原纤维的性质决定的。
曲线的斜率dv/dp为血管壁的顺应性。 越远离心脏，人体动脉的顺应性将变得越差。 血管壁的顺应性是表示动脉系统缓冲功能， 即弹性或硬度的最佳临床指标之一。
39
40
表明: 在远离心脏的方向，动脉血 管的弹性纤维含量越来越少，平滑 肌含量越来越多，因此血管的弹性 会越来越差。
41
第三节 小动脉、毛细血管、静脉 的力学性质
在应变不大时，大部分胶原是松弛和卷曲的，所 有应力只有弹性纤维承受。
应变增大时，胶原纤维被拉直，它的应力逐步增大， 由于胶原纤维比弹性纤维刚硬得多，因此，血管壁也 变得刚硬许多。这样使血管壁即具有很好的弹性,又可 防止过度的膨胀。
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• 弹性纤维使血管呈弹性，其含量高，血管性好，
顺应性好，有利于血液循环。
（Arterial Compliance ）
36
• 无论是加载或卸载过程， 压力与体积之间的变化关系 都是非线性的。
• 可清楚看到滞后环的存在。
主动脉弓加载与卸载过程的体积--压力曲线
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各动脉管段的压力与单位管长血管段体积 之间的变化关系。
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对于单位长度的血管段来说，在同样压 力作用下，主动脉弓的体积最大，主动脉弓 连同胸主动脉、单独胸主动脉、颈动脉、股 动脉等的体积依次减小；
• 胶原纤维使血管呈韧性，可防止血管的过分扩张。 • 平滑肌含量高，可自发收缩。
所以，主动脉弹性纤维含量高，弹性好。 小动脉平滑肌含量高，可关闭。
28
29
30
31
周向张力
32
三种血管管壁的厚度、管腔的大小的比较
动脉
静脉
毛细血管
轴向张力 33
34
周向张力
轴向张力
35
第二节 动脉血管的顺应性
(The space structure of elastic fibers、 collagen fibrils 、smooth muscle ）
弹性纤维呈卷曲状的网络结构， 其纵向有若干裂隙。
11
升主动脉 降主动脉
远端主动脉
12
胶 原 纤 维
13
胶原纤维在血管壁中形成另一种网络： • 在应力较小时，这种网络皱缩成波纹状，在一般扩张压下，
The mechanic property of small artery , capillary and vein
42
一．小动脉 小动脉含有丰富的平滑肌，可
以主动地收缩，对周缘血流的微循 环起调节作用，因而小动脉的力学 性质具有重大的生理意义
43
44
某一压力范围内，管径不 随压力变化，这和弹性反应完 全不同，是血管平滑肌主动收 缩所致。不仅如此，当灌注压 力低于某一临界值时，平滑肌 主动收缩，将使小动脉关闭。
45
二.毛细血管 毛细血管很细，和血细胞直
径同数量级，其变形更是一个微 量，很难精确测定。
46
三种血管的关系
47
毛细血管的力学性质取决于 它和周围组织的关系。不同的器 官和组织内，毛细血管具有不同 的力学性质。
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三. 静脉血管特点: 静脉血管管壁较薄，弹性模
量比较小，血管的内压又往往 低于外压，因此静脉血管往往 会失稳。这正是静脉血流的许 多异常现象产生的原因。
胶原纤维
平滑肌
弹性纤维、胶原纤维和（肠）平滑肌的应力-伸长比
22
弹性纤维 胶原纤维
平滑肌
23
弹性纤维: • 拉伸弹性模量较小，约为3×105—6×105N/m2。
• 抗张强度较低 • 滞后环很小,应力松弛相当不明显，相当接近于
完全弹性体。
24
胶原纤维:
• 拉伸弹性模量比弹性纤维大得多，约为109 N/m2量级。 • 抗张强度也很高，约为5×107—10×107 N/m2。 • 滞后环和应力松弛现象也均较弹性纤维显著。
越靠近心脏，动脉血管壁弹性纤 维含量百分比越高，弹性越好。
19
从主动脉、大动脉到分支动 脉，平滑肌含量所占的百分比将 越来越高。
20
动脉各管段的特性不同，越远离心脏， 动脉管壁的弹性越差。
所以主动脉弹性好，小动脉会关闭（具 有主动收缩的能力）。
21
三．弹性纤维、胶原纤维、平滑肌的力学性质
弹性纤维
胶原纤维并不伸展；
• 当血管扩张到一定程度后，胶原纤维才伸展到其原有长度； • 若血管壁继续扩张，则胶原纤维将产生极大的张力，以对
抗血管的进一步扩张。
14
血管中的平滑肌呈螺旋结构，如 图，从近心主动脉到远心的外周血管， 平滑肌的含量逐渐增多，而且螺旋结 构的间距也越来越小。
15
升主动脉 降主动脉 远端主动脉