李亚军 王亚芬 罗 民

(吉林大学数学学院，吉林 长春 130036)

有学者对动脉血管的力学性质进行研究，得到升主动脉的应力松弛、蠕变数据和曲线、应力应变与时间的变化规律，以及人尸体升主动脉归一化应力松弛函数和归一化蠕变函数，认为动脉血管不是弹性体，而是黏弹性体〔1～4〕。于波等〔5〕研究认为动脉粥样硬化对大鼠升主动脉蠕变特性具有一定的影响。但老龄高血压模型动物升主动脉蠕变研究鲜有报道。鉴于此，本文对正常SD大鼠升主动脉和老龄自发性高血压大鼠(SHR)升主动脉进行蠕变实验，对比分析SD大鼠和SHR升主动脉的蠕变特性。

1 材料与方法

1.1 材料 健康4月龄雄性SD大鼠15只，体质量280～300 g，12月龄雄性SHR大鼠15只，体质量280～300 g，由长春高新医学动物实验中心〔动物许可证号:SCXK(吉)2003-0004〕提供。动物饲养室自然光照，温度20℃，相对湿度40%。

1.2 动物分组与血压测量 4月龄SD大鼠15只设为青年组，12月龄SHR大鼠15只设为老龄组，两组大鼠处死前连续3 d测尾动脉1次，青年SD大鼠对照组大鼠收缩压为(116.4±4.8)mmHg、老龄SHR大鼠对照组为(180±6.2)mmHg。实验前禁食过夜，自由饮水，饲养5 d后以10%水分氯醛(0.3 ml/100 g)腹腔注射麻醉，以腹主动脉放血法处死大鼠，取出大鼠升主动脉每组各15个标本，以生理盐水浸湿的布包裹标本，置于生理盐水槽中，在4℃环境下保存备用。

1.3 蠕变实验 实验前取出两组大鼠升主动脉在常温下解冻，以手术刀切取试样，长 9.8～10.2 mm，直径1.08～1.12 mm，蠕变实验设备为日本岛津AG-10TA电子万能试验机，按参考文献〔6〕的方法分别对每个标本反复加-卸载10次，预调处理后进行实验。将试样置于装有生理盐水(pH7.4)的有机玻璃缸内，将有机玻璃缸置于试验机工作台上，试样上端与上夹头连接，下端与下夹头连接，试验机带有－35℃ ～250℃环境温箱，可自动调节温度和保持恒温。实验在(36.5±0.5)℃温度场下进行。以0.01 mPa/s的应力增加速度对试样施加常应力，当SD组应变达到22.6%，应力达到16.0 kPa，SHR组应变达到21.3%，应力达到16.0 kPa时使应力保持恒定，应变随时间改变，不断上升，计算机程序设定实验时间为7 200 s。达到设定时间后打印机自动打印出实验数据和曲线。

2 结果

青年组升主动脉7 200 s上升了3.6%、老龄组升主动脉7 200 s应力上升了2.9%，青年对照组升主动脉7 200 s上升量大于老龄组(P＜0.05)。两组大鼠升主动脉蠕变曲线是以指数关系变化的。蠕变实验最初1 200 s应变上升较快，之后应变缓慢上升，达到7 200 s时蠕变曲线基本趋于水平。见图1、图2。

由图1可知蠕变曲线是以脂数关系变化的，因此设:

分别将两组试样蠕变实验数据代入(2)式，解出两组试样的a、b值，将两组试样的a、b值分别代入(1)式得出两组试样的归一化蠕变函数方程如下:

3 讨论

蠕变开始变化速度快，说明升主动脉试样固有的膨胀压小于局部压力，水分向外溢出的速度快，随着动脉内液不断流出，动脉的膨胀压与局部压力减小，因此后期曲线平缓，最后达到相对平衡。

动脉的内层分为两部分，最内层和血液相接触的是内皮细胞，它不仅影响血管的生理，并可能参与某些疾病的病理过程，它的机械性质相当脆弱，但是有很强的再生能力。内皮细胞外是一层分岔的弹性纤维内弹性层，中层是肌肉层，通常是动脉壁中最厚的一层，可分为若干同心的弹性层壳，由一些胶原纤维和弹性纤维穿过层壳上的窗口，以三维形式将层壳紧紧连接在一起。平滑肌细胞总是和弹性纤维相连接，胶原纤维似乎是独立的。在收缩状态下，血管层壳内胶原纤维随机地屈曲，但是受张时呈螺旋构造。血管外层是松散的结缔组织。血管壁的力学性质主要取决于中层，后者又取决于其中胶原纤维、弹性纤维和平滑肌的性质、含量及空间结构。在低应力下，承载的主要是弹性纤维和平滑肌;而高应力时，胶原纤维是主要的承载体〔7〕。高血压是高应力状态，表现出非均匀性动脉血管的结构和功能中产生一定的变化，即血管结构重建和功能重建，这种重建又导致组织内部的应力重新分布，改变血管的力学性质〔8〕。分析认为，由于高血压后导致动脉血管的胶原纤维，弹性纤维的含量、排列方向和构型发生改变，所以其蠕变特性发生了改变，在恒应力作用下应变随时间的变化规律发生改变，降低了应变上升量，说明血管的弹性降低，硬度增加，如不加以预防极易引起心血管等疾病。

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