颅外颈动脉轴对称性狭窄时壁切应力比和阻力比测定

本文利用双联式超声扫描仪测定了脑梗塞病人24根颅外颈动脉轴对称性狭窄时的壁切应力比和阻力比。结果是壁切应力比(§_0)和阻力比(§)的变化与斑块的类型无关,与斑块最大厚度(δ)和血管半径(R_0)之比有关,亦与斑块长度(x_0)有关。阻力比和壁切应力比都呈指数规律变化,其曲线方程分别为kg§_0=-0.2012+3.4302δ/R_0,lg§=-0.3025+3.345δ/R_0。

急性缺血性脑血管病患者颈内动脉壁面切应力与复发的相关性

目的 研究伴有颈内动脉粥样斑块的急性缺血性脑血管病患者颈内动脉壁面切应力(wall shear stress,WSS)与复发的相关性。方法 收集广州医科大学附属第二医院神经内科2018年1月至2020年12月住院的98例首发急性缺血性脑血管病患者,筛选出彩超提示颈内动脉斑块形成者,计算壁面切应力,并随访2年记录复发情况。结果 左侧WSS(WSS-L)、右侧WSS(WSS-R)、平均WSS(WSS-M)复发组均高于对照组[(10.16±5.02)vs.(7.82±2.50);(10.22±2.09)vs.(7.82±2.82);(10.19±3.16)vs.(7.82±2.24)]dyne/cm^(2),复发组白细胞计数高于对照组(8.67±1.67 vs. 6.35±1.93)×109/L,差异有统计学意义(P值分别为0.039,0.015,0.008,0.001)。复发与WSS-R(r=0.372,P=0.007)、WSS-M(r=0.305,P=0.029)及白细胞计数(r=0.466,P=0.001)正相关。ROC曲线分析法分析WSS-M对复发的预测价值:当WSS-M为7.95时,最大敏感度和特异度为80%和56%。结论 伴颈内动脉粥样斑块的急性缺血性脑血管病患者颈内动脉WSS与疾病复发相关。

流体切应力对铜绿微囊藻细胞活性的影响

为讨论流体切应力对铜绿微囊藻细胞活性的影响,本文研究了铜绿微囊藻在0.0,0.3,0.6,0.9Pa切应力作用下的生长情况,并分析了藻细胞生理指标以及藻液指标的变化情况.结果显示,低于0.6Pa的切应力能使藻细胞密度和光合色素含量不断增加,从而促进铜绿微囊藻的生长繁殖.其中0.6Pa对藻细胞生长最有利,此条件既能提高藻细胞光合作用强度和营养盐利用率,又未过度破坏细胞结构.但0.9Pa高切应力将通过对藻细胞结构的破坏来影响膜渗透性,进而抑制铜绿微囊藻生长与代谢.研究表明,流体切应力对铜绿微囊藻细胞的影响体现为“低促高抑”,即适度切应力能够增强铜绿微囊藻细胞的活性,而高切应力会抑制其生长.本文结果将为湖泊水库等水体铜绿微囊藻水华的预防和治理提供了新的思路和方案.

静态及摇摆条件下弹状流壁面切应力实验研究

壁面剪切力是气液两相流近壁面传递过程的关键参数。基于极限扩散电流方法实验研究了摇摆状态下上升实验段内气液两相弹状流的壁面切应力特性,获得了壁面切应力的径向分布规律和轴向演化规律。实验段的内径为50 mm,高度为2.3 m,摇摆频率为1~2.5 Hz,摇摆幅度为10~30 mm。结果表明,弹状流下Taylor气泡和液塞的间歇性流动导致瞬态壁面切应力具有脉动性特征,静态条件下壁面切应力的径向分布比较均匀,沿流动方向略有增大。随着摇摆幅度和频率的增加,Taylor气泡逐渐变短,瞬态壁面切应力的峰值区域减小。

蜂窝夹层板横向切应力研究

蜂窝夹层板的研究主要集中在等效模型的刚度等效研究上,而对于蜂窝板及等效模型的切应力研究相对较少。文中建立了蜂窝夹层板的有限元模型,研究了蒙皮厚度对蜂窝切应力的影响,当蒙皮厚度与蜂窝夹层板厚度之比较大时,忽略蒙皮切应力会使蜂窝芯子切应力偏大;研究了通过三明治夹芯板等效模型仿真得到的应力数据换算为蜂窝芯子切应力的方法;最后分析得到了不同约束条件下三明治夹芯板剪力的分布,并计算了切应力。

切应力通过Pim1/Akt调节人脐静脉内皮细胞内皮型一氧化氮合酶Ser633和Ser1177位点磷酸化

目的探讨不同模式的血流切应力对人脐静脉内皮细胞(HUVECs)Pim1表达的影响,以及对内皮型一氧化氮合酶(eNOS)Ser1177和Ser633位点磷酸化的调控作用。方法体外原代培养的HUVECs,采用平行平板流动腔系统给HUVECs分别施加15 dyn/cm2层流切应力(LSS)和(0.5±4)dyn/cm2振荡切应力(OSS),Western blotting法检测Pim1、Akt和Akt Ser473磷酸化、eNOS、eNOS Ser1177和Ser633位点磷酸化蛋白表达。用特异性小干扰RNA(siRNA)技术分别敲低HUVECs中Pim1和Akt进行干预。结果与OSS刺激相比较,LSS显著上调HUVECs中Pim1蛋白表达水平(P<0.01),同时,Akt Ser473磷酸化、eNOS Ser633和Ser1177位点磷酸化蛋白表达增加(P<0.05或P<0.01);siPim1和Pim1特异性抑制剂SMI-4a干预后,LSS诱导的Pim1蛋白表达显著被抑制(P<0.05),同时Akt Ser473磷酸化、eNOS Ser633和Ser1177位点磷酸化蛋白表达均降低(P<0.05或P<0.01)。敲低Akt,LSS诱导的Akt Ser473磷酸化蛋白表达显著被抑制(P<0.05),同时也显著抑制LSS上调的eNOS Ser633和Ser1177磷酸化蛋白表达(P<0.05),而对LSS上调的Pim1表达无影响(P>0.05)。结论切应力可以通过Pim1/Akt信号通路调节HUVECs eNOS Ser633和Ser1177位点磷酸化。

基于ADV的底床切应力测量精度提升实验探究

泥沙冲刷实验常利用三维流速仪的测速数据剥离近底紊动动能参数,推算底床切应力。然而不同研究中流速测点高度不同,推算的底床切应力往往差异较大,影响了该方法的推广应用。基于管式冲刷水槽实验,分析了定床和动床下近底水流结构,探讨了提高底床切应力推算精度的方法。研究结果表明,管流距底0.3~1.3 cm处流速符合对数分布,在该区间内,紊动动能垂线剖面向上先增大后减小,动床的梯度更为显著,造成距底不同高度的紊动动能相对偏差达50%,这是单点法推断底床切应力误差的主要原因。在此基础上,提出使用紊动动能垂线平均值反算底床切应力,其计算结果优于传统的流速剖面法以及单点法。

大倾角煤层覆岩应力非对称传递时空演化特征

【目的】大倾角煤层安全高效开采的关键是对围岩的有效控制,而发现并揭示覆岩应力传递路径的时空演化特征是围岩稳定性控制的基础。【方法】以新疆某矿25221工作面为例,采用现场实测、物理相似模拟实验和数值计算相结合的研究方法,在综合厘定工作面矿压显现特征、覆岩变形破坏规律基础之上,构建以切应力与正应力为主的应力特征量,研究覆岩应力传递路径时空演化特征。【结果和结论】结果显示:工作面回采过程中,顶板倾向围岩结构呈中上部垮落高度较大、下部垮落高度较小的非对称分布特征,顶板走向围岩结构则随工作面推进呈周期性演化规律。受此影响,顶板采动应力随工作面推进呈现倾向非对称、走向对称的传递演化特征。在工作面倾向与走向剖面内,顶板应力特征量以切应力分界线为界沿采空区四周煤体传递,其传递路径呈现出“m”形分布特征。随着工作面推进距离的增加,应力传递路径由“m”形向中部相连的双“n”形转变,采空区两侧煤体支承压力峰值呈现增大→稳定的演化趋势。在平行煤层剖面内,顶板应力分界线为“w”形分布特征,应力分界线至采空区中心处,顶板应力呈单向传递特征,分界线至煤壁处,顶板应力呈双向传递特征。且随着顶板层位的增加,应力分界线演化至“v”形,研究结果揭示了大倾角煤层顶板应力非对称传递时空演化特征,对丰富大倾角煤层岩层控制理论具有重要意义。

动态向量血流评估妊高症颈动脉切应力的研究

目的探讨超声动态向量血流成像(vector flow imaging,V Flow)技术在评估妊高症(hypertensive disorders of pregnancy,HDP)颈动脉壁切应力(wall shear stress,WSS)的应用价值。方法本研究纳入123例孕妇(平均年龄30.1岁,平均妊娠天数242.2天)。根据是否患妊高症及患病严重程度,分为妊娠期高血压组(A组)、子痫前期组(B组)、重度子痫前期组(C组)、正常对照组(D组)。使用V Flow技术获取和测量颈总动脉后壁WSS参数,比较各组差异有无统计学意义,并分析WSS参数与血压的相关性。结果在123例孕妇中成功进行了V Flow测量。A组(25例,WSS_(mean)0.62±0.14Pa,WSS_(max)1.79±0.33Pa)、B组(28例,WSS_(mean)0.63±0.14Pa,WSS_(max)1.79±0.34Pa)、C组(18例,WSS_(mean)0.54±0.11Pa,WSS_(max)1.66±0.34Pa)、D组(52例,WSS_(mean)0.79±0.22Pa,WSS_(max)2.00±0.35Pa),D组与A、B、C组比较,差异均有统计学意义(P均<0.05);所有入组孕妇的颈总动脉后壁WSS_(mean)参数与收缩压、舒张压均呈负相关(r值分别为-0.384、-0.377,P<0.05),WSS_(max)参数与收缩压、舒张压均呈负相关(r值分别为-0.350、-0.332,P<0.05)。结论基于V Flow技术测量妊高症患者颈总动脉的WSS参数可为临床提供参考依据,具有一定的潜在应用价值。

泥沙起动临界切应力研究

泥沙起动是河流动力学基础理论中最基本的问题之一.从非均匀沙起动的特点出发,研究了泥沙颗粒起动的内在机理及水力、泥沙因素在泥沙起动中的作用.通过对瞬时作用流速及起动标准、泥沙颗粒在床面的相对暴露度、附加质量力等问题的分析及其表达式的引入,使泥沙起动在理论上进一步完善.采用泥沙颗粒沿床面滚动的模式,推得了非均匀沙起动临界无因次切应力公式.该公式包含了与水流脉动及泥沙颗粒相对暴露度相关的系数.对公式中的系数进行了理论分析,并采用实测资料进行了检验,证明了公式的合理性.

川芎、当归、红花和人参萃取液对低切应力环境下血管内皮细胞凋亡的影响

目的：探讨川芎、当归、红花和人参萃取液对动脉粥样硬化的预防作用及其机制。方法：采用~3H-胸腺嘧啶掺入率分析和DNA片段凝胶电泳测定，研究川芎、当归、红花和人参萃取液抑制体外培养的血管内皮细胞在低切应力环境下的增殖并阻止其凋亡的作用。结果：(1)处理6h后，~3H-胸腺嘧啶掺入率随剂量增加而逐渐下降，0.5%浓度时~3H-胸腺嘧啶掺入率下降已非常明显，达40%，12h后趋于稳定。(2)在低切应力条件下，内皮细胞出现明显的DNA梯形带，在高切应力环境时，内皮细胞凋亡被抑制；给予0.5%的萃取液处理2h后DNA梯形带消失。结论：川芎、当归、红花和人参萃取液可阻止低切应力环境下内皮细胞的凋亡。

血流切应力变化导致颈总动脉重建及其对血管平滑肌细胞凋亡和分化的影响

目的探讨动脉血流切应力变化对动脉壁形态结构、零应力状态以及血管平滑肌细胞(vascular smooth muscle cells,VSMC)凋亡和去分化的影响。方法结扎大鼠左侧颈总动脉的部分分支,使血液全部经由枕动脉流出,造成左颈总动脉(LCA)低血流和低切应力以及对侧右颈总动脉(RCA)高血流和高切应力状态,以假手术不结扎动脉的动物为正常对照。取LCA和RCA,光镜和透射电镜观察血管壁组织形态学变化;测量血管零应力状态下的张开角;TUNNEL法进行原位细胞凋亡检测;免疫印迹法检测VSMC表型分化标志分子hl-calponin的表达。结果术后7d,低切应力LCA的内径减小了13%左右,壁厚内径比显著增加,张开角显著减小;内皮下层明显增厚,VSMC凋亡数量显著增加,VSMC表型分化标志分子hl-calponin的表达量显著降低。结论血流切应力显著降低会在短期内引起血管重建,提示VSMC凋亡和去分化可能是低血流和低切应力导致血管重建的早期事件之一。

切应力在血流动力学因素影响颅内动脉瘤形成和破裂中的作用

颅内动脉瘤是颅内动脉管壁病理性局限性扩张产生的脑血管瘤样突起,位居脑血管疾病病因的第3位,是造成蛛网膜下腔出血的首位病因。颅内动脉瘤的发生、发展和破裂受多种因素影响,其病理机制尚不十分明确。近年来,随着计算机模拟重建、流体力学等诊断技术的不断进步,越来越多的研究表明,血流动力学因素在动脉瘤的形成、生长及破裂过程中起着重要作用。其中,切应力被认为起主导作用。本文通过回顾近年来国内外关于血流动力学的文献,就切应力在血流动力学因素影响颅内动脉瘤发病机制中的作用展开综述。

切应力与血管平滑肌细胞对内皮细胞增殖的影响及TGFβ1与p-Akt信号通路在其中的作用

目的探讨切应力与血管平滑肌细胞(VSMCs)对内皮细胞(ECs)增殖功能的影响及其一些分子机制。方法应用平行平板流动腔系统对单独培养的ECs以及与VSMCs联合培养的ECs施加15dyn/cm2(1dyn=10-5N)的正常切应力;Western blot技术检测反映细胞增殖能力的分子—增殖细胞核抗原(PCNA)的表达及细胞内信号转导分子Akt的磷酸化水平。静态条件下,以单独培养ECs为对照组,将ECs与VSMCs隔开培养,并应用TGFβ1封闭性抗体,观察TGFβ1在VSMCs诱导ECs增殖中的作用。结果正常切应力抑制了ECs增殖及p-Akt表达,VSMCs在与ECs联合培养及隔开培养时均明显促进ECs增殖及p-Akt表达。正常切应力部分逆转了联合培养VSMCs诱导的ECs增殖和p-Akt表达,而TGFβ1封闭性抗体能够拮抗隔开培养VSMCs诱导的ECs增殖和p-Akt表达。结论正常切应力可视为血管的保护因子,抑制ECs增殖;VSMCs通过旁分泌作用诱导了ECs增殖;TGFβ1及PI3/Akt信号分子参与了其调节过程。

切应力作用下与血管平滑肌细胞联合培养的内皮细胞的形态学

目的 :观察生理切应力作用下与血管平滑肌细胞联合培养的内皮细胞的抗应力能力。方法 :应用内皮细胞与血管平滑肌细胞联合培养模型和流动腔系统 ,以倒置相差显微镜及电镜观察生理切应力作用下的联合培养的内皮细胞的形态及超微结构。 结果 :0 .2 m N/ cm2和 0 .4m N/ cm2切应力作用 2 4h,绝大多数内皮细胞均沿切应力方向发生重排 ,细胞内肌动蛋白微丝形成与切应力方向平行的应力纤维。 2 4h后 ,内皮细胞未见明显脱落。结论 :联合培养条件下 ,内皮细胞重排程度与切应力大小有关。切应力越大 ,重排程度越高 ,提示内皮细胞抗应力能力增强。

流体切应力梯度对血管内皮细胞排列和形状的影响

目的研究不同梯度切应力作用下,血管内皮细胞(endothelial cells,ECs)排列和形状变化,旨在了解流体切应力梯度对ECs形态的影响,为进一步探讨其功能变化提供实验基础。方法建立可对体外培养ECs施加梯度切应力的流动腔装置,并应用该装置对人脐静脉ECs加载了大小在15dyn/cm2～6.6dyn/cm2(1dyn=10-5N)范围、梯度分别为1.5dyn/cm2和3dyn/cm2的切应力,加载时间均为6h。比较这两种不同切应力梯度对ECs的细胞方向角、细胞宽长比和细胞形态指数的影响。结果在不同切应力梯度作用下,ECs的细胞方向角分布散乱,细胞无排列规律。与3dyn/cm2相比,1.5dyn/cm2切应力梯度下ECs的宽长比和细胞形态指数明显减少,趋向于拉伸状态。结论在不同切应力梯度作用下,ECs均排列紊乱,无规律可循。然而,在相对较小的切应力梯度作用下,细胞容易被拉伸,细胞形状趋向于伸长,而较大切应力梯度作用下,细胞形状则趋向于圆形。

流体切应力作用时间对内皮细胞IL-8基因表达的影响

内皮细胞对力学环境变化敏感 ,流体切应力可以直接调节内皮细胞基因的表达。为阐明内皮细胞白细胞介素 - 8(IL- 8)基因的表达除受化学因子的调节外还受力学因素的影响 ,本文用流体切应力 (2 .2 3、4.2 0、6 .0 8dyne/ cm2 )处理培养的人脐静脉内皮细胞 ,然后采用定量 RT- PCR的方法检测内皮细胞 IL- 8基因的表达情况。结果显示 :未用切应力处理的内皮细胞没有 IL- 8基因的表达 ;切应力处理内皮细胞后 ,1h IL- 8m RNA表达增加 ,2 hIL- 8m RNA表达量至最高值 ,3h IL- 8m RNA表达量开始下降 ,4h后 IL- 8m RNA持续低表达 ;各实验组 (2 .2 3、4.2 0、6 .0 8dyne/ cm2 )均表现出相同的 IL- 8m RNA随时间的变化规律。提示流体切应力确可诱导内皮细胞表达IL- 8,而且 IL- 8的表达量与切应力作用时间有关 ,呈双相性变化。流体切应力诱导内皮细胞表达 IL- 8,可能在急性炎症和动脉粥样硬化的发生、发展过程中具有重要作用。

低切应力对体外培养动脉的平滑肌细胞增殖和凋亡的影响

目的 研究切应力对完整血管的生物学作用。方法 应用一种新的血管体外应力培养系统 ,控制定常流和压力 1 0 0mmHg,在低切应力条件下体外培养猪颈总动脉 1、4、7d采用BrdU免疫组织化学、TUNEL法、Hoechst 3 3 2 5 8荧光染色、透射电镜等方法观察血管平滑肌细胞的增殖和凋亡情况。结果 低切应力作用下血管平滑肌细胞的增殖率呈逐渐上升的趋势 ,而凋亡率则先上升后下降 ,其中凋亡率在低切应力作用 1d时达到高峰。结论 在低切应力条件下血管发生重建 ,血管平滑肌细胞在增殖的同时还存在凋亡 。

流体切应力强度对内皮细胞IL-8基因表达的影响

内皮细胞位于血流与血管壁之间 ,内皮细胞调控的机械力相关反应已成为正常血管反应的一部分。切应力在调节内皮细胞功能上具有重要作用。流体切应力可以直接调节内皮细胞基因的表达 ,其中包括诱导内皮细胞表达 IL- 8,而且 IL- 8的表达量与切应力作用时间有关。为阐明内皮细胞 IL- 8基因的表达除了与切应力的作用时间有关外还与切应力的强度有关 ,我们用不同强度的流体切应力 (2 .2 3、4 .2 0、6 .0 8、8.19、9.6 7、12 .15、14 .4 0、16 .87、19.2 9dyne/ cm2 )处理培养的人脐静脉内皮细胞 ,然后采用定量 RT- PCR的方法检测内皮细胞 IL- 8基因的表达情况。结果显示 :未用切应力处理的内皮细胞没有 IL- 8基因的表达 ;切应力处理内皮细胞后 ,低切应力 (2 .2 3dyne/ cm2 )时 IL - 8m RNA表达量明显增加为高切应力 (19.2 9dyne/ cm2 )时 IL - 8m RNA表达量的约 6 8(作用 1h)或 5 2倍 (作用 2 h)。 IL- 8m RNA的表达量与内皮细胞所施加的切应力强度呈反变关系 ;直线回归方程 :1h时为 y=7.5 7- 0 .11x,相关系数 r=0 .97;2 h时为 y=7.92 - 0 .10 x,相关系数 r=0 .96。式中 :y为切应力作用下内皮细胞 IL- 8m RNA的表达量 (拷贝数的对数值 ) ;x为施加于内皮细胞的切应力强度 (dyne/ cm2 )。

用于壁面切应力测量的微传感器设计

壁面切应力的测量是流体动力学领域中一项非常重要的测试任务,采用MEMS技术设计、加工的微型切应力传感器能够为壁面切应力的测量提供新的手段。微传感器设计过程中推导其浮动单元线性位移与弹性梁宽度的关系,通过限位装置提高了微传感器的抗过载能力。有限元仿真结果与试验模态分析的最大偏差为8.2%,表明仿真过程中对结构进行的简化以及单元的选取是合理的。加工过程中,采用等离子刻蚀工艺形成传感器的结构,湿法刻蚀工艺完成浮动单元的释放,所加工传感器的整体尺寸为3.4 mm×2.5 mm×0.6 mm。开发了一种封装结构实现传感器与壁面的平齐安装。风洞试验结果说明在0～30 m/s风速范围内传感器的灵敏度为51.2 mV/Pa,该传感器可以用于壁面切应力的测量。