正常人降主动脉壁及髂总动脉壁周向张力及平均应力分析

正常人降主动脉壁及髂总动脉壁周向张力及平均应力分析 正常人降主动脉壁及髂总动脉壁周向张力 及平均应力分析 中国现代普通外科进展1999年第2卷第4塑?13? , 一 l 正常人降主动脉壁及髂总动脉壁周向张力 及平均应力分析 景在平堕堕? 第二军医大学附属长海医院血管外科(一 上海200433) 第二军医大学附属长海医院放射科(上海200433) 【摘要】目的通过对正常人降主及髂总动脉壁周向张力及平均应力的分析,解释主动脉 瘤好发于肾下腹主动脉段的原因,从而进一步阐明腹主动脉瘤的形成机制.方法正常人 20例,男性12例,女性8例,年龄58.5?9.3岁.于降主动脉第5胸椎至第4腰椎每一椎 体中段平面及髂总动脉处有创测压,测量收缩压,舒张压,平均压,MRI下测量动脉内径, 壁厚.通过公式计算得出动脉壁周向张力与平均应力,以自身不同部位对照.结果:收缩 压自胸主动脉至髂总动脉逐渐升高(P<0.01),舒张压胸主动脉与腹主动脉相差不明显(P >0.o5),髂总动脉较胸主动脉与腹主动脉低(,J<0.01),平均动脉压肾下腹主动脉最高(尸 <0.01).自胸主动脉至髂总动脉动脉内径逐渐缩小(P<0.01),管壁亦逐渐变薄 (P< 0.01).动脉壁周向张力自胸主动脉至髂总动脉逐渐减少(尸<0.01).肾下腹主动 脉平均 应力大于其它动脉(,J<0.01),且在一个心动周期中变化幅度最大.结果肾下腹主 动脉 处平均应力大于肾上腹主动脉,胸主动脉和髂总动脉,且在一个心动周期中变化幅 度最大, 可能是造成肾下腹主动脉易于受损而形成动脉瘤的原因.,,. 【关键词】,胸;主动脉,腹;;反立p场腑娌 【中图分类号】R543?16;R604 【文献标识码】A/彳易 ANALYSISoFWALLCIRCUMFERENTIAL TENSIoNANDSTRESSACRoSS DESCENDINGAoRTAANDCoMMoNILIAC ARTERYINHEALTHYPERSoN LUQing—sheng,JINGZai.ping.LUJian.ping2 'DepartmentofVascularSurgery.ChanghaiHospital.TheSecondMilitaryMed泌nlUntver. sityofPLA(Shanghai200433,China) 2DepartmentofRadintion.ChanghaiHospita1.TheSecondMilitaryMedicalUniverstty PLA(Shanghai200433,China) [ABSTRACT]Objective:Aorticaneurysmsappeartohaveapredilectionforthe infrarenalaorta.Theobjectiveofthisstudywastoexplainthepredilectionusin8 theanalysisofwallcircumferentialtensionandstress,andtomakefurther 国家19然科学基金资助项目(39800177) ?14?中国现代普通外科进展1999笙堂笪 prOgreSSinelucidatingthepathogenesisofabdominalaorticaneurysms?口tJEl- o凼:Westudied20healthyperson.Thesystolic,diastolicandmeanbloodpressure wererecordedendoluminallyatthoracic,suprarenal,infrarenalaorta,common_llac artery.TheradiusofvesseIandthethicknessofvascularwal1weremeasuredby MRIscanning.Thewallcircumferentialtensionandstresswerecalculated.Re- ?HJt?:Thesystoliopressurewasincreasedfromthoracicaortatocommoniliac artery.Thediastolicpressurewasnodifferencebetweenthoracicandabdominal aortabutloweratcommoniIiacartery.Themeanpressurewashighestatin— frarenalaorta.Fromthoracicaortatocommoniliacartery,theradiusofvessel becamesmallerandthethicknessofwallbecamethinner.Thewalltensionwasde— creasedfrOmthoracicaortatocommoniliacartery.ThewalIstresswasbiggest atinfrarenalaorta.Concluslo埘:ThebigwalIcircumferentialstressmaybeone causetomake]nfrenalaortadamageableandbepronetofOrmaneurysms. 【KEYWORDS】Aorta,abdominal;Aorta,thoracic;Iliacartery;Bloodpressure 【CLCnumber】R543?16;R604 【DOCUMENTCODE】A 腹主动脉瘤(AAA)的发病率逐年升高,目前 AAA的形成机制尚不明确,大多数学者认为是遗传 学,环境学,生物化学及血液动力学诸因素导致动脉 壁结构改变和承受负载加重相互长时间作用的结 果[. 研究表明,主动脉瘤的好发部位主要集中在肾 下腹主动脉段,而此段与其余主动脉相比最为特殊 的是其血液动力学因素.对于下肢截肢者的研究表 明,其腹主动脉段血液动力学发生改变导致其AAA 发病率明显上升,以上事实强烈提示血液动力学因 素在AAA形成机制中可能发挥了重要作用J. 本文通过对正常人降主及髂总动脉壁周向张力 及平均应力的分析,以解释主动脉瘤好发于肾下腹 主动脉段的原因,从而进一步阐明AAA的形成机 制. 1材料与方法 1.1,临床资料共20例,其中男性12例,女性8 例,年龄58.5?9.3岁.经MRI,DSA,多普勒彩色 超声证实,降主动脉形态正常,无AAA. 1.2检测步骤 1.2.1经单侧股动脉穿刺有创测压测压导管探 头x线透视下定位,自降主动脉第5胸椎至第4腰 椎,每一椎体中段平面及骼总动脉处分别停留侧压, ELLIGE公司4外接传感器及测压机(德国H-327一 I型生理监视仪),测量收缩压,舒张压,平均压. 1.2.2通过MRI测定自降主动脉第5胸椎至第 4腰椎每一椎体中段平面及髂总动脉处分别测量主 动脉及髂总动脉内径,外径,壁厚. 1.3计算公式:(1)Tc=pR(Tc为管壁周向张 力,P为动脉内压,R为血管内径);(2)r=Tc/d(r为 平均应力,d为血管壁厚度).计算得出动脉壁居j向 张力与平均应力I3J. 1.4统计方法每例自身不同部位对照,成对资料 间的比较均用t检验,以P<0.05为差异有显着 性,所有数据均以?表示. 2结果 2.1动脉压比较如图1所示,收缩压自胸主动脉 (第5胸椎平面)至髂总动脉逐渐升高(P<0.O1), 尤其从胸主动脉进入腹主动脉,升高1.2?0.5kPa; 舒张压胸主动脉与腹主动脉相差不明显(P> 0.05),髂总动脉较胸主动脉与腹主动脉低(P< 0.01);平均动脉压腹主动脉高于胸主动脉(P< 0.01)和髂总动脉(尸<0.01),髂总动脉与胸主动脉 一一, ?一一 ; , ;_..?j; 臂脯6脯7脯脾9脯IO脯I_l2幢I瞪2稽l霉4髂总 图1不同位置动脉压比较 陆清声,等.正常人降主动脉壁及髂总动脉壁旦兰堕坌堑————.————. 相差不明显(尸>0.05). 2.2动脉内径及壁厚比较如图2所示,自胸主动 脉(第5胸椎平面)至髂总动脉动脉内径逐渐减小 (P<0.01),管壁亦逐渐变薄(P<0.01). 2'''?'l:l?'????一l?-l 1..1:1.? 膳,胸6膳7腾8脾9膳Io搪lIlille囊I囊2麓3囊4髂总 图2不同位置动脉半径及壁厚比较 +动脉腔中件 …动繁厚鹰 2.3动脉壁周向张力(Tc)比较如图3所示,最 大(收缩压所得),最小(舒张压所得)及平均(平均压 所得)Tc均自胸主动脉(第5胸椎平面)至髂总动脉 逐渐降低(P<0.01). }{}一'一,——…一一一——一… 糊s瞻6麓7脯8麓9瞻10脯【112舞l曩2嗄3瞬秣息 图3不同位置动脉壁周向张力比较 2.4平均应力(r)比较如图4所示,自胸主动脉 (第5胸椎平面)至肾下腹主动脉(第4腰椎平面)r 的最大,最小及平均值均增大(P<0.01),且肾下腹 主动脉段(第3,4腰椎平面)最大(P<0.01),肾下 腹主动脉段在一个心动周期中变化幅度亦最大(P 胸5膏6脚7糍#胸9脯1oii蚺i2藤I鼹2艘3藉4髂总 图4不同位置动脉壁平均应力比较 <0.01).髂总动脉r的最大,最小及平均值均大于 胸主动脉(P<0.01),小于肾下腹主动脉(尸< 0.01). 2.5性剐比较以上各项指标比较,不同性别间无 显着差异(P>0.05)o 3讨论 本实验中,动脉内压自胸主动脉至髂总动脉越 远离心脏,收缩压越高,舒张压略低,脉压差越大,此 结果与McDonald报道相同J.这种现象是由于存 在压力反射波的影响,而且反射波使压力波放大的 作用大于粘性阻尼使压力衰竭的作用,主要反射位 置为遍布全身的小动脉J. 血管壁周向张力为血管壁在内压和外压的作用 下保持平衡状态时所受横向拉力,当拉力大于血管 壁本身的抗拉力时,血管即会膨胀变形,AAA患者 腹主动脉的改变最主要为动脉横径的增大,因此血 管壁周向张力为AAA形成最主要的力.Tc=pR 即Laplace公式,适用于对主动脉和大动脉管壁周 向张力的计算J.本实验表明,自胸主动脉至髂总 动脉,越远离心脏,血管壁周向张力越低.这是由于 越远离心脏,动脉内径越小,且减小程度大于动脉压 增大程度. 平均应力r=Tc/d,即血管壁单位厚度所受周 向张力,较Tc更能反映血管壁薄层受力情况[. 本实验表明,肾下腹主动脉处平均应力大于肾上腹 主动脉,胸主动脉和髂总动脉,且在一个心动周期中 变化幅度最大(见图4),这可能是造成肾下腹主动 脉易于受损而形成动脉瘤的原因,但这是否是造成 形成的最直接原因尚有待于研究和证实. (收稿日期1999—09—22) 参考文献 【I]WillsA,ThompsonMM,CrowtherM,eta1.Pathogenesis.fabdomi— nalaorticaneurysms--cellularandbiochemicalmechanisms[J].E?. JVaseEndovascSurg,1996.12:39l [2]VollmarJF,PaesE.PanschingerP,eta1AorticanHIrvsmsas1ar 一sequelaeofabove—kneeamputation[J].1.a77(,1989.7:834 …, 【3]FungYCBiomechanics--motion,flow.strcssandgr0wth[M. NewYork:~pringer-Verlag,199023 【4]McDonaldDA.Bloodflowinarteries[M].Lo7舶77:E?7 An~oM,1974.122. [5]柳兆荣,李惜惜.血液动力学原理和方法[M].上海:复旦大学出 版社,I997.I97.