应用三维室壁运动追踪技术探讨正常心肌三维周向应变值的初步研究

目的：应用三维室壁运动追踪（３ＤＴ）技术分析正常心肌三维周向应变（３Ｄｃｉｒｃｕｍ ｓｔｒａｉｎ）值的分布情况。材料和方法：选择健康北京汉族志愿者９０例（年龄２０～５２岁，平均３０．７岁），男、女各４５例，所有受试者操作步骤如下：使用常规探头采集胸骨旁左室长轴、短轴及心尖四腔心切面等常规心脏检查切面的图像。在心尖四腔心切面上，采用容积探头采集心脏的全容积图像，并存储原始数据。脱机提取全容积图像原始数据并对图像进行１７节段划分，应用３ＤＴ技术进行收缩期３ＤＣｉｒｃｕｍ Ｓｔｒａｉｎ值和达峰时间的计算。所采集数据应用ＳＰＳＳ １１．５软件进行分析。结果：左心室１７个节段的３ＤＣｉｒｃｕｍ Ｓｔｒａｉｎ峰值分别为：前壁基底段（ＢＡ）２．６２±５．０６；前间隔基底段（ＢＡＳ）３．９２±６．４９；室间隔基底段（ＢＳ）３．５７±６．７４；下壁基底段（ＢＩ）１．２４±３．５９；后壁基底段（ＢＰ）１．９４±４．４０；侧壁基底段（ＢＬ）２．５０±５．１２；前壁中段（ＭＡ）０．７３±２．２９；前间隔中段（ＭＡＳ）１．４９±２．７６；室间隔中段（ＭＳ）２．４１±４．３５；下壁中段（ＭＩ）１．５８±４．２１； 后壁中段（MP）1．87±3．78；侵0壁中段（ML）1．41±3．59；室间隔心尖段（AS）0．59±1．65；下壁心尖段（AI）1．17±2．55；后壁心尖段（AP）1．66：k3．57；侧壁心尖段（AL）1．29±3．15；心尖部（A）1．06±2．40。3D Circum Strain峰值由心尖部到心底部呈现阶梯性分布，以心底部为高值。心尖和中间段达峰时间早于基底段。结论：这是应用灰阶3DT技术对部分国人进行的心肌正常3D Circum Strain的初步分析结果，可以为以后3DT技术的临床应用提供有价值的参考标准。

剪应力和周向应变联合作用下血管内皮细胞内自由Ca^(2+)响应

机械力调节血管内皮细胞功能。Ca2+在机械力信号转导中扮演了重要的角色。本文研究剪应力和周向应变联合作用下血管内皮细胞内自由Ca2+浓度的变化规律,结果表明,在生理周向应变条件(小于15%)下,同时暴露于剪应力和周向应变的细胞内自由Ca2+浓度变化更依赖于剪应力大小而非周向应变的大小,Ca2+浓度升高主要是胞外Ca2+内流引起的。

超声二维成像评价糖尿病兔左心室心肌周向应变功能

目的应用超声分层应变成像分析糖尿病兔左心室短轴不同水平段各层心肌的周向应变功能。方法将24只月龄相仿的新西兰兔随机分为两组,每组12例,一组通过耳缘静脉注射四氧嘧啶来诱导糖尿病,作为糖尿病组(n=12);另一组注射等量0.9%氯化钠注射液,作为正常对照组(n=12)。建模成功后第6、9个月时分别对两组兔进行常规超声检查,测量常规参数,采集并存储3个心动周期的二维图像,获取左心室不同短轴及心尖两腔、四腔图像,按17节段划分法脱机分析并计算左心室各短轴水平三层心肌周向应变。结果在第6、9个月时,糖尿病组与正常对照组的常规参数之间比较,差异无统计学意义(P>0.05);在第6个月时,与对照组比较,糖尿病组左心室基底段与心尖段心内膜下心肌周向应变(circumferential strain in endocardium,CSendo)、中层心肌周向应变(circumferential strain in mid-cardium,CSmid)、心外膜下心肌周向应变(circumferential strain in epi-cardium,CSepi)差异均无统计学意义(P>0.05);中间段CSendo减低(P<0.05),而CSmid、CSepi差异无统计学意义(P>0.05);在第9个月时,与对照组比较,糖尿病组心尖段、基底段CSendo、CSmid、CSepi差异均无统计学意义(P>0.05),中间段CSendo、CSmid、CSepi均减低(P<0.05)。结论分层应变技术可以早期发现糖尿病兔左心室心肌功能异常,准确评价左心室短轴不同水平段的各层心肌功能。

基于最大周向应变的岩石复合型断裂准则解析与验证

为提高对线弹性材料复合型裂纹扩展预测的精确性,弥补常用的最大周向应力准则未考虑材料泊松比且无法区分平面应力与平面应变的缺陷,从应变角度出发,并考虑了非奇异应力项(T应力)在脆性断裂中的作用,建立了基于最大拉应变准则的线弹性材料裂纹扩展判别准则,研究T应力和泊松比对岩石裂纹扩展的影响。结果表明:裂纹倾角β<45°时,裂纹起裂角预测结果随无量纲特征距离α的增大而增大;裂纹倾角β>45°时,裂纹起裂角预测结果随α的增大而减小;考虑T应力的最大周向应变准则起裂角预测值与试验数据更加吻合,裂纹扩展受T应力和应力强度因子的共同作用,T应力和无量纲特征参数均对岩石裂纹断裂特性具有很大影响,采用考虑T应力的最大周向应变准则判断岩石裂纹的断裂特征能够弥补基于应力的裂纹扩展判别准则的不足。

基于周向应变分析的重载轮胎垂向力估计算法

为实现对轮胎垂向力的量化估计,开展了基于周向胎内应变分析的重载轮胎垂向力估计算法研究.建立16.00R20重载轮胎有限元模型,通过轮胎加载实验和模态振动实验对比发现模型垂向刚度误差和振动频率误差分别在7.79%和5.49%以内,验证了模型的有效性;利用有限元方法研究了垂向力对轮胎接地特性和内衬层周向应变的影响规律,根据周向应变曲线特征分析了周向应变与接地角的关系,提出并验证了轮胎接地角表征指标,3个表征指标误差均小于8%;以接地角和接地长度作为辨识特征,结合灰狼优化算法和支持向量回归机建立垂向力估计模型,通过有限元仿真对比验证估计精度.结果表明:结合应变曲线零阶、一阶、二阶导数特征点间距角的表征指标能较准确估算接地角;基于灰狼支持向量回归机的垂向力估计算法估计效果良好,估计值与有限元仿真值误差在1.8%以内,能够准确地估算轮胎垂向力.

大鼠气管的周向残余应变及其非均匀分布

本文对大鼠气管的无载荷状态和零应力状态进行分析 ,发现肌肉剪开无载荷气管环所对应张开角较小 ,而且基本上不随气管轴向位置变化 ;与此不同 ,软骨剪开无载荷气管环所对应张开角较大 ,而且随气管轴向距离的增大有明显的上升趋势。结果表明 ,无载荷气管存在残余应变 ,内壁为压缩应变 ,外壁为拉伸应变 ,残余应变与气管张开角之间呈正相关的定量关系。本文所得结果对深入认识气管零应力状态 ,研究气管为适应所处力学环境产生的气管重建是十分必要的。

基于胎内应变分析的重载轮胎垂向力与侧偏力联合估计算法

为实现对轮胎侧偏力的估计,提出一种基于胎内周向应变分析的重载轮胎垂向力与侧偏力联合估计算法。以16.00R20重载轮胎为研究对象,建立了轮胎有限元模型,并开展了垂向刚度和振动特性试验验证了模型的有效性。基于轮胎内衬层周向应变信号分析,建立了周向应变曲线峰值间距角与接地角和接地长度的关联性模型,对比了静载、滚动、侧偏等工况下的表征精度;通过胎内对称点位周向应变分析,提取侧偏力表征特征,分析了垂向力与侧偏力表征特征的线性关系;建立了基于支持向量回归机的垂向力与侧偏力联合估计模型,先以接地角和接地长度为输入识别特征实现对垂向力的估计,进而通过侧偏力表征特征结合垂向力估计对侧偏力进行估计,通过有限元试验验证了模型估计精度。结果表明:以应变曲线零阶和一阶峰值间距角均值对接地角与接地长度的表征误差在4.5%以内;所提算法适用于静载、滚动、侧偏工况,能准确估算垂向力和侧偏力,估计值与有限元仿真值误差小于3%。

斑点追踪成像技术评价不同年龄正常儿童左室心肌周向功能的研究

目的应用斑点追踪成像技术评价不同年龄正常儿童左室局部心肌收缩期周向峰值应变(SC)、应变率(Sr C)特征。方法将164例正常儿童分为5组,≤3岁为幼儿组(A组)24例,>3岁且≤6岁为学龄前组(B组)32例,>6岁且≤10岁为学龄期组(C组)33例,>10岁且≤13岁为青春前期组(D组)19例,以及>13岁且<18岁为青春期组(E组)56例。分别获取各组胸骨旁左室短轴二尖瓣、乳头肌及心尖水平观连续3个心动周期二维动态图像,分析并比较各组左室各节段局部心肌SC及Sr C值。结果侧壁及下壁基底段SC值随年龄增长而升高,E组较A组均增大,差异均有统计学意义(均P<0.05);侧壁、后壁及下壁中间段SC值随年龄增长而升高,E组较A组均增大,差异均有统计学意义(均P<0.05);前间隔、前壁、侧壁及后壁心尖段SC值随年龄增长而升高,E组较A组均增大,差异均有统计学意义(均P<0.05)。前间隔、后间隔基底段及中间段、前壁基底段、中间段Sr C值大致随年龄增长呈递减趋势,E组较A组均减小,差异均有统计学意义(均P<0.05)。结论不同年龄正常儿童左室局部心肌周向收缩功能分布存在不均一性,主要体现为幼儿期与青春期之间的差异,但随年龄增长具有一定的规律,表现为SC随年龄增长而递增,Sr C随年龄增长递减。

基于应变的Ⅰ/Ⅱ/Ⅲ复合型断裂准则

将已有的适用于平面断裂的最大周向应变(MTSN)准则,推广到适用于空间三维断裂的断裂准则.并具体讨论了Poisson(泊松)比对复合型断裂的面内断裂角与面外断裂角及断裂包络图的影响.Ⅰ/Ⅲ复合型断裂时,面外断裂角与Poisson比无关.Ⅱ/Ⅲ及Ⅰ/Ⅱ/Ⅲ复合型断裂条件下,面内断裂角随着Poisson比的增大而减小,面外断裂角随着Poisson比的增大而增大.在复合型断裂条件下,包络图均随着Poisson比增大而减小.且Poisson比对断裂包络图的影响大于面内断裂角,对面外断裂角影响最小.将本准则理论预测值与多组实验数据进行对比,预测值与实验值吻合较好,可知推广的MTSN准则能够较好地预测三维断裂.

不同起搏模式对左心室功能及左心室短轴应变的影响

目的探讨不同心脏起搏模式对具有正常房室传导顺序并植入双腔频率应答起搏器(即DDDR起搏器)的病态窦房结综合征(SSS)患者左心室功能和左心室短轴应变的影响。方法纳入具有正常房室传导顺序并植入DDDR起搏器的SSS患者45例,对每例患者随机进行心房起搏心室起搏(APVP)、心房起搏心室感知(APVS)和心房感知心室感知(ASVS)模式起搏各30min,通过超声心动图技术获取患者在3种模式下左心室功能和左室短轴应变参数。结果 3种起搏模式中,ASVS与APVS起搏模式下E/E'低于APVP起搏模式,LVEF和SV高于APVP起搏模式(P<0.05)。收缩期峰值径向应变:ASVS起搏模式下除基底段前间壁外,余基底段各节段及中间段各节段均显著高于APVP起搏模式(P均<0.05),APVS起搏模式下基底段侧壁、后壁、下壁及中间段各节段均显著高于APVP起搏模式(P均<0.05)。ASVS起搏模式下除基底段前间壁和中间段前壁和下壁外,余基底与中间段各节段均高于APVS起搏模式(P均<0.05)。收缩期峰值周向应变:ASVS起搏模式下基底段后壁和下壁和中间段侧壁高于APVP起搏模式,APVS起搏模式下中间段下壁和后间壁、心尖段后壁和下壁高于APVP起搏模式(P均<0.05)。结论 ASVS和APVS起搏模式下能较好地保存心肌收缩能力和维持有效的心排出量。

斑点追踪成像技术评价正常儿童左心室局部心肌周向功能

目的探讨正常儿童左心室局部心肌收缩期周向峰值应变(SC)及应变率(SrC)与年龄、心率的关系。方法收集164名正常儿童胸骨旁左心室短轴基底段、中间段及心尖水平二维动态图像,采用GE EchoPAC工作站分析,并获得左心室18节段SC及SrC值,将其与年龄和心率进行回归分析。结果儿童18个节段的周向应变及应变率曲线形态基本一致。基底段、中间段和心尖段的前间隔、后间隔、下壁SC较高,侧壁与后壁较低。基底段、中间段和心尖段不同部位SrC差异有统计学意义(P均<0.05)。除基底段和中间段的前间隔、前壁、后间隔和心尖段的后间隔以外,其余节段与年龄存在相关性;除前间隔所有节段、前壁中间段及心尖段、后间隔心尖段外,其余节段SC与心率有相关性;而中间段下壁SC与心率和年龄均有相关性(R^2=0.169,P=0.032)。基底段和中间段的后壁及下壁、中间段的侧壁、心尖段的前间隔、前壁、侧壁、后壁、下壁和后间隔SrC与年龄无相关性,其余节段与年龄存在相关性。基底段的后壁、心尖段的前壁、侧壁、后壁SrC与心率无相关性,其余节段SrC均与心率有相关性(P均<0.05)。心尖段的前间隔SrC与心率和年龄均有相关性(R^2=0.053,P=0.044)。结论正常儿童局部心肌SC及SrC存在节段间的差异,且与心率和(或)年龄存在相关性。采用斑点追踪成像技术评价儿童左心室局部心肌SC及SrC时需考虑年龄、心率因素。

心肌应变对急性ST段抬高型心肌梗死后心室重构的预测价值探讨

目的·探讨急性ST段抬高型心肌梗死(ST-segment elevation myocardial infarction,STEMI)后心肌应变参数对左心室重构(left ventricular remodeling,LVR)的预测价值。方法·序贯纳入2018年12月至2019年12月就诊于上海交通大学附属第六人民医院心内科并成功接受急诊经皮冠状动脉介入治疗的STEMI患者47例。分别于STEMI急性期及1年后进行心脏磁共振检测,分析左心室每搏输出量(left ventricular stroke volume,LVSV)、左心室质量指数(left ventricular mass index,LVMI)、整体纵向应变(global longitudinal strain,GLS)、整体周向应变(global circumferential strain,GCS)、整体径向应变(global radial strain,GRS)等指标,采集STEMI急性期峰值超敏血清肌钙蛋白I(hypersensitive serum cardiac troponin I,hs-cTnI)、峰值脑钠肽前体(brain natriuretic peptide precursor,proBNP)等生化指标及年龄、性别、血压、心率(heart rate,HR)等临床数据。采取2种模型定义LVR:第1种为STEMI1年后左心室舒张末期容积(left ventricular end diastolic volume,LVEDV)较基线增加≥20%;第2种为STEMI 1年后左心室收缩末期容积(left ventricular end systolic volume,LVESV)较基线增加≥15%。依据上述2种模型分别将STEMI患者分为LVR组及non-LVR组,比较2组患者之间心脏磁共振指标、生化指标及临床数据的差异,并进行Logistic回归分析,绘制受试者工作特征曲线(receiver operating characteristic curve,ROC曲线)。结果·在STEMI 1年后LVEDV较基线增加≥20%的模型中,LVR组与non-LVR组之间基线HR、LVSV、LVMI、GLS、GCS、GRS的差异均有统计学意义(P=0.003,P=0.034,P=0.029,P=0.003,P=0.016,P=0.019);Logistic回归分析显示,基线HR和GLS均与LVR显著相关(β=-0.070,OR=0.932,P=0.043;β=-0.334,OR=0.716,P=0.031);当GLS截断值为-9.835时,其预测LVR的敏感度为75.0%,特异度为71.0%。在STEMI 1年后LVESV较基线增加≥15%的模型中,LVR组与non-LVR组之间峰值hs-cTnI、峰值proBNP、LVMI、GLS差异均有统计学意义(P=0.035,P=0.044,P=0.034,P=0.010);Logistic回归分析显示,峰值hs-cTnI和基线GLS均与LVR显著相关(β=-0.017,OR=0.982,P=0.024;β=-0.304,OR=0.738,P=0.041);当GLS截断值为-11.145时,其预测LVR的敏感度为94.1%,特异度为50.0%。结论·心脏磁共振参数基线GLS对STEMI患者LVR有较好的预测价值,而GCS、GRS的预测价值不显著。

奥氏体不锈钢压力容器应变强化若干问题探讨

应变强化技术可大幅提高奥氏体不锈钢的许用应力,减薄容器壁厚,实现轻量化。经过十多年的努力,我国已成功实现了该技术的产业化。本文结合国内外近些年的研究成果与实践,分别对试样预拉伸方式、筒体周向应变测量位置、标准椭圆形封头选材和制造工艺等若干问题进行探讨,并提出了相关建议。

模拟正常动脉壁残余应变和应力的数值研究

目的探讨残余应变对动脉壁周向应力-应变分布的影响。方法构造残余应变数值施加方法,对在不同生理血压下的动脉壁应力-应变进行数值模拟,并且模拟了残余应变使动脉圆环张开的情形。结果动脉壁的周向应力水平明显降低;周向应变沿壁厚的分布趋于均匀;动脉圆环的张开角α大致为7°。结论残余应变降低了载荷状态下的应力水平;残余应变直接改变了载荷状态下动脉壁沿径向的周向应变分布;残余应变的存在会使无载荷状态的动脉圆环发生张开;血管壁优化状态体现了均匀应变优化标准。

原态竹材湿热应变响应

【目的】分析原态竹材对环境温度和相对湿度的应变响应,为原态竹材的尺寸稳定性和环境适用性研究提供基础依据。【方法】以我国6个城市的年均温度和相对湿度为基础数据,通过湿热图谱研究原态竹材的湿热应变行为,采用静态应变仪采集直径相似(96.52 mm±1.46 mm)但长度不同(500、400、300和200 mm)原态竹材依次经历6个阶段温湿度变化(5 ℃、66%;13 ℃、50%;20 ℃、70%;20 ℃、80%;30 ℃、80%;9 ℃、36%)过程中端部和中部的周向应变以及原态竹材的轴向应变数据,分析讨论温度、湿度和长度对原态竹材应变响应行为的影响。【结果】初始状态应变值设定为零,竹材水分蒸发收缩时应变为负,吸湿膨胀时应变为正,当温湿度骤然下降时,试样端部和中部膨胀应变急剧减小甚至开始收缩。竹材的周向应变为-500~3 000 με,轴向应变为-50~225 με。原态竹材端部周向应变较敏感,中部周向应变出现滞后现象。长度为500和400 mm试样端部和中部的最大应变差较大,相比300和200 mm试样端部应变差差异显著;较短试样端部和中部的应变差从正值缩小为零后变为负值,端部和中部应变行为出现此消彼长现象。【结论】原态竹材能够对温湿度变化做出即时响应,温度、湿度和长度对原态竹材的应变响应具有明显影响,温度的影响主要依赖湿度导致竹材含水率变化来体现。周向应变与轴向应变行为相似,但明显大于轴向应变,端部对温湿度的响应更为敏感,中部响应有滞后现象,长度越长的竹材内部干缩或湿胀应力越不均衡。温湿度变化引起原态竹材内应力不均衡是原态竹材应变不均甚至开裂的主要原因。

TA18钛合金管收缩应变比的测量不确定度评定

对TA18钛合金管的收缩应变比CSR进行了测量,同时建立了周向塑性真应变E_(c)、轴向塑性真应变E_(a)和收缩应变比CSR的数学模型,分析研究了E_(c)和E_(a)的不确定来源,合成了E_(c)和E_(a)的标准不确定度,并对CSR的标准不确定度进行了合成和扩展。结果表明,E;的不确定度主要来源于千分尺示值误差和尺寸测量位置的不一致;E_(a)的不确定度主要来源于放大后的激光刻线边缘阴影部分造成的测量误差;CSR测试结果为:CSR=1.77±0.25,k=2,换算成相对扩展不确定度即U_(rel)=14%,k=2。这表明CSR的相对扩展不确定度较大,当管材CSR测试值达到标准规定极限值的86%时,需充分考虑不确定度。

超高压爆破片设计爆破压力的半经验计算公式

针对超高压正拱型爆破片提出设计爆破压力的半经验计算公式,开展超高压爆破片预拱变形后非均匀减薄壁厚的测量试验,借助试验数据对爆破片变形后非均匀减薄壁厚的理论计算公式进行修正,同时,为进一步简化半经验公式及过程,选取不同材料、爆破压力和挠曲高度的试验数据,建立爆破片挠曲高度和材料应变硬化指数之间的关联关系,对设计爆破压力半经验公式化繁为简,利用试验方法,对爆破片的爆破压力进行试验验证,试验结果与理论计算结果吻合较好,其误差分别为3.72%和6.59%,对实际工程应用具有指导意义。

重载轮胎垂向力与纵向力联合估计算法及验证

针对现有轮胎垂向力与纵向力间接估计方法存在误差累计、力线性饱和区等问题,开展基于胎内应变信号的重载轮胎垂向力与纵向力联合估计方法研究,建立了考虑材料力学与几何结构的16.00R20重载轮胎有限元模型,通过轮胎刚度加载试验与模态振动试验验证了有限元模型的准确性;探究了轮胎垂向力与纵向力复合加载工况下的轮胎力学变形特征与周向、轴向应变特性;通过对胎面内衬层点位周向应变曲线的非对称性分析,提出了前后接地角、接地长度作为垂向力估计辨识特征,周向应变谷值差作为纵向力估计辨识特征,在此基础上,分析了垂向力与纵向力的可联合性,结合支持向量机建立了垂向力与纵向力联合估计模型。计算结果表明:垂向力加载范围为5000~800000 N时,估计模型训练集均方根误差为30.34 N,平均绝对百分比误差为0.14%;纵向力加载范围为0~25000 N时,估计模型训练集最大误差为128.5 N,平均绝对百分比误差为0.28%,模型能实现轮胎垂向力与纵向力的准确估计。

双层管液压胀合的原理及力学分析

详细阐述双层管的液压胀合原理。根据对双层管分析的基本假设,研究双层管液压胀合过程中的受力状态。采用弹塑性理论,对双层管内管及外管的应力应变关系进行讨论,并利用内外管周向应变的变形协调条件,得出液压胀合的适用条件以及胀合液压力pi与残余接触压力p间的计算关联式。

双层管液压胀合的判据准则及分析比较

双层管液压胀合的成形质量取决于胀合液压力的大小,因此准确确定胀合液压力的范围对胀合质量起着决定性的作用。文中通过对双层管液压胀合过程中五种情况的受力分析,讨论内管及外管的应力应变关系。利用内外管之间的变形协调条件,得出液压胀合的适用条件以及胀合液压力pi的工作范围。通过与已有文献的比较,得出的结论同时适用于内层管为薄壁管和厚壁管的情况。