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不同神經(jīng)狀態(tài)對血管力學(xué)性能的影響探究
血壓的傳播的心血管動(dòng)力學(xué)研究的主要內容，下面是小編搜集整理的一篇相關(guān)論文范文，歡迎閱讀查看。
引言
血壓為血液的流動(dòng)提供動(dòng)力,血壓波是反映血流動(dòng)力學(xué)的重要指標之一,血壓波的傳播也一直是心血管動(dòng)力學(xué)研究的主要內容.血流在脈動(dòng)壓力的驅使下,對內皮、平滑肌等細胞的通過(guò)力學(xué)刺激而產(chǎn)生的生理影響,是心血管類(lèi)疾病的發(fā)生和發(fā)展的重要力學(xué)因素,也是力學(xué)生物學(xué)研究的核心內容之一.血壓在動(dòng)脈中,尤其是在主動(dòng)脈中的傳播,已被學(xué)者們廣為研究[1-5].
動(dòng)脈血管是一種復合材料,它的應力應變存在非線(xiàn)性和滯后性,它們還會(huì )在恒應力下蠕變,在恒應變下松弛.在分析血液流動(dòng)和壓力傳播的過(guò)程中,通常將血管看做是線(xiàn)彈性的薄壁管道.在病理條件下,血管的彈性會(huì )發(fā)生變化,甚至在有些疾病的病因中,血管的彈性變化占據著(zhù)重要的地位.可以通過(guò)對血管彈性的分析來(lái)對某些疾病進(jìn)行診斷已成為共識.
神經(jīng)可以快速的對動(dòng)脈血壓進(jìn)行調節.主動(dòng)脈血管外膜處存在動(dòng)脈壓力感受器,當動(dòng)脈血壓偏離正常值時(shí),壓力感受器會(huì )將信號通過(guò)迷走神經(jīng)傳輸到延髓,延髓經(jīng)過(guò)處理將信號通過(guò)交感神經(jīng)和副交感神經(jīng)傳輸到心臟和小動(dòng)脈,通過(guò)改變心輸出量和小動(dòng)脈外周阻力來(lái)調節動(dòng)脈血壓.但在實(shí)際生理環(huán)境下,神經(jīng)對血壓的調節遠非上述描述的這么簡(jiǎn)單,比如,Jessica 等[6]發(fā)現星狀神經(jīng)節和迷走神經(jīng)間的不同相互作用狀態(tài)下,血壓會(huì )產(chǎn)生很大的變化.這也就證明了神經(jīng)對血流動(dòng)力學(xué)有著(zhù)一定的影響.
然而在實(shí)際的臨床中,存在很多的血壓變化并不符合上述理論的情況,比如血壓在無(wú)分叉動(dòng)脈內的變化,顯然并不是受到心輸出量或者外周阻力的影響.針對這些情況,我們提出假設:神經(jīng)可以通過(guò)改變主動(dòng)脈力學(xué)性能來(lái)直接影響血壓傳播.為了驗證這一假設,本文通過(guò)在犬腹主動(dòng)脈測得的不同神經(jīng)狀態(tài)下的壓力數據進(jìn)行分析,最終歸結到不同神經(jīng)狀態(tài)對血管力學(xué)性能的影響.
1 實(shí)驗
1.1 實(shí)驗對象
實(shí)驗選擇成年比格犬腹主動(dòng)脈段.實(shí)驗用犬均由上海交通大學(xué)附屬第一人民醫院動(dòng)物實(shí)驗中心提供.腹主動(dòng)脈具有長(cháng)直、少分叉、血管內徑沿血管變化幅度小、管內流動(dòng)穩定等特點(diǎn),同時(shí)成年比格犬的腹主動(dòng)脈內徑為毫米量級,便于進(jìn)行壓力和血管直徑的測量.血管控制神經(jīng)選擇為胸交感神經(jīng).
1.2 實(shí)驗布置及設備
實(shí)驗示意圖如圖 1(僅為示意圖,并非真實(shí)比例).實(shí)驗采用壓力傳感器來(lái)對動(dòng)脈血壓進(jìn)行測量,將兩個(gè)壓力傳感器探針?lè )謩e由兩側股動(dòng)脈穿刺進(jìn)入上游腹主動(dòng)脈中.其中探針 P1 為實(shí)驗組,用以測量腎動(dòng)脈到髂動(dòng)脈間的壓力;探針 P2 為對照組.實(shí)驗采用 B 超儀,在測量管內壓力的同時(shí)對管徑進(jìn)行測量.實(shí)驗中對犬進(jìn)行開(kāi)胸手術(shù),以便于對胸交感神經(jīng)進(jìn)行操作.
1.3 實(shí)驗方法
實(shí)驗壓力測量方案如圖 2 所示,探針 P2 為對照組,其位置固定在髂動(dòng)脈分叉上游流場(chǎng)穩定處,如圖 control 所示位置.探針 P1 為實(shí)驗組,用以測量腹主動(dòng)脈內的壓力波形,其中第一個(gè)點(diǎn)位于腎動(dòng)脈下方流場(chǎng)穩定處,隨后向遠心端以 5 cm 的間隔依次測量,共四個(gè)點(diǎn).
通過(guò)對照組將各點(diǎn)的壓力波形進(jìn)行同步.我們假設在壓力波穩定的情況下,各實(shí)驗點(diǎn)波形與對照組波形的相位差的差值即為各點(diǎn)間波形的相位差.
這樣我們可以?xún)H使用兩個(gè)探針同時(shí)測量來(lái)得到動(dòng)脈內的壓力波形數據,避免了由于探針過(guò)多而導致的相互之間的影響.經(jīng)驗證,在上述實(shí)驗方案下,兩個(gè)探針同時(shí)測量所得波形與分別單獨測量所得波形基本一致.即,兩探針同時(shí)測量時(shí),由于探針存在造成的對壓力波形測量的影響可以忽略.實(shí)驗選擇在三種不同的神經(jīng)狀態(tài)下進(jìn)行壓力測量,以大寫(xiě)英文字母表示為:A 神經(jīng)正常狀態(tài),B 神經(jīng)刺激狀態(tài),C.神經(jīng)離斷狀態(tài).后面的文章中以 A、B 和 C 表示.
壓力測量的同時(shí),使用 B 超測量各測量點(diǎn)的血管內徑.壓力測量結束后,將實(shí)驗血管段取出,在無(wú)內壓狀態(tài)下再次測量各測量點(diǎn)的血管內徑.
2 實(shí)驗結果和分析
2.1 同步后的壓力波
隨著(zhù)犬狀態(tài)的變化,各測量點(diǎn)及對照點(diǎn)測得壓力波的周期會(huì )有較明顯的波動(dòng),波動(dòng)的存在會(huì )對各測量點(diǎn)的同時(shí)性產(chǎn)生較大的影響.我們定義波動(dòng)率為測量點(diǎn)周期與對照點(diǎn)周期的比值.在選擇壓力波形時(shí),除了考慮波形穩定等因素外,更應考慮波動(dòng)率的影響.經(jīng)過(guò)上述條件篩選并同步后,得到的不同神經(jīng)狀態(tài)下的壓力波形圖如圖 3 所示.
2.2 周期分析
我們注意到在不同的神經(jīng)狀態(tài)下,壓力波的周期存在較大差異.各狀態(tài)下各測量點(diǎn)平均周期如圖4 所示,相應的期望和方差分析結果見(jiàn)表 1.當不對胸交感神經(jīng)做任何處理時(shí),血壓周期波動(dòng)較大.當持續刺激胸交感神經(jīng)時(shí),血壓周期維持在一個(gè)相對穩定的值附近,幾乎沒(méi)有波動(dòng).而當離斷胸交感神經(jīng)后,血壓周期明顯增大,波動(dòng)依然存在但相對于存在胸交感神經(jīng)調控的情況,波動(dòng)幅度明顯減小.可以得出結論,胸交感神經(jīng)對血壓周期存在調控作用,但并非是唯一的調控方式,這與之前研究得到的結論一致.因此在后面的分析中,我們認為狀態(tài)A為神經(jīng)調控狀態(tài),狀態(tài)B為無(wú)神經(jīng)調控狀態(tài),狀態(tài) C 為無(wú)胸交感神經(jīng)調控狀態(tài).
2.3 振幅分析
各狀態(tài)各測量點(diǎn)壓力波振幅變化如圖 5 所示,將不同神經(jīng)狀態(tài)下各點(diǎn)的收縮壓變化進(jìn)行對比如圖 6 所示.圖 5(b)所得到的壓力變化圖與我們現在普遍認可的結論相一致,即在主動(dòng)脈中,由近心端到遠心端收縮壓逐漸增大而舒張壓逐漸減小.實(shí)驗顯示,這一結論在無(wú)神經(jīng)調控的狀態(tài)下成立,而在正常生理狀態(tài)下,神經(jīng)對血壓振幅存在很大的影響.圖 6 中可以看到,刺激交感神經(jīng)使收縮壓升高,離斷交感神經(jīng)使收縮壓降低,而正常生理狀態(tài)下的收縮壓則介于兩者之間,結合圖 5(c)可以推斷,胸交感神經(jīng)是血壓振幅的主要調控神經(jīng).
2.4 相位分析
以各峰值點(diǎn)時(shí)間坐標為依據進(jìn)行相位分析,并將相位變化取期望得對比圖見(jiàn)圖 7.可以看到等間距的實(shí)驗測量點(diǎn)間的相位變化基本一致,在不同神經(jīng)狀態(tài)下,相位變化的大小各不相同.考慮到不同神經(jīng)狀態(tài)下壓力波的周期并不相同,將上述相位值除以對應壓力波的周期,即將絕對相位變化轉變?yōu)橄鄬ο辔蛔兓?如圖 8 所示.從圖中可以看出,對相對相位而言,等間距測量點(diǎn)間的相位變化依然基本一致,不同的是,這一變化值在不同神經(jīng)狀態(tài)下基本相同.可見(jiàn),神經(jīng)對相位的影響主要通過(guò)影響周期來(lái)實(shí)現.
2.5 血管彈性分析
為了分析不同神經(jīng)狀態(tài)下血管的彈性性能,我們假設血管為薄壁彈性管,且外壓為 0.對血管進(jìn)行彈性分析,有【1】
我們使用式(3)分析不同神經(jīng)狀態(tài)下血管的彈性,其中a和0a 通過(guò)測量得到, p 通過(guò)對壓力波積分平均得到,見(jiàn)表 2.計算后得到血管彈性如圖9 所示.目前研究普遍認為神經(jīng)對血壓的調控通過(guò)影響心臟及小動(dòng)脈來(lái)實(shí)現,而將主動(dòng)脈看做彈性管道進(jìn)行被動(dòng)的響應.從我們的實(shí)驗結果可以看出,在神經(jīng)的調控下,血管不同位置所反應的彈性性能并不相同.當刺激神經(jīng)時(shí),血管彈性維持在一個(gè)較高的值,其所產(chǎn)生的波動(dòng)更多的是受到實(shí)驗中血管內徑測量截斷誤差的影響.也就是說(shuō),神經(jīng)會(huì )對主動(dòng)脈彈性產(chǎn)生較大影響.主動(dòng)脈在神經(jīng)的參與下,不再是一個(gè)完全被動(dòng)的血流通道.
3 結語(yǔ)
本文通過(guò)實(shí)驗測量了不同神經(jīng)狀態(tài)下犬腹主動(dòng)脈內的壓力波傳播情況,并從周期、振幅、相位和血管彈性四個(gè)角度進(jìn)行分析,得出如下結論:(1) 在神經(jīng)的調控下,血壓周期會(huì )產(chǎn)生較大波動(dòng),而當持續刺激胸交感神經(jīng)時(shí),神經(jīng)調控維持在一個(gè)穩定水平,可以近似認為得到無(wú)神經(jīng)調控的狀態(tài);(2) 普遍認可的主動(dòng)脈末端收縮壓升高舒張壓降低的結論僅在無(wú)神經(jīng)調控狀態(tài)下成立,當存在神經(jīng)作用時(shí),血壓振幅存在較大波動(dòng),出現不同的表現;(3) 神經(jīng)對血壓波相位的影響主要通過(guò)影響血壓波周期來(lái)實(shí)現;(4) 神經(jīng)會(huì )對主動(dòng)脈彈性性能產(chǎn)生較大的影響,不應單純的將主動(dòng)脈看做被動(dòng)的彈性管.
本文通過(guò)實(shí)驗及簡(jiǎn)單的模型定性分析出神經(jīng)在壓力傳播過(guò)程中的重要影響,對于具體的作用機理,以及使用較為完善的力學(xué)模型進(jìn)行定量的分析,都還有待進(jìn)一步研究.
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