塑性变形（Plastic Deformation），是物质-包括流体 及固体在一定的条件下，在外力的作用下产生形变，当施 加的外力撤除或消失后该物体不能恢复原状的一种物理现 象
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前十字韧带的预处理 上图所示为前十字形韧带与处理时的载荷-伸长曲线和松弛曲线。
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从图中可见在最初的三次连续实验中，应力-应变曲 线右移，“足趾”区增加。前三次的松弛曲线则上移。如 果实验一直进行下去，相邻曲线之间的差异将不断减小， 到消失。这就是式样的预处理。只有这样，才能得到重复 性好的数据。
平滑肌<弹性纤维<胶原纤维
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血管壁内弹性纤维、胶原纤维和平滑肌构造示意图
（a）平滑肌；（b）弹性蛋白纤维；（c）胶原纤维
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胶原纤维
• 皱成波纹状网络
–血管一般扩张压
不伸展
–血管扩张一定程度 伸展到原有长度 产生张力
–继续扩张 产生极大张力 阻碍血管进一步扩张
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2、内皮下层：薄层结缔组织， 3、内弹性膜：由弹性蛋白组成，并有 许多小孔，是内、中膜的分界。 （二）中膜： 因血管种类不同，它的厚度和成分也不 一样。大A以弹性膜为主，中A以平滑肌 为主，与内脏平滑肌相比，细且有分支 。 1、中A的平滑肌类似于成纤维细胞，可 以产生胶原纤维、弹性纤维和基质。 2、当平滑肌向内膜迁移增生时，引起 动脉硬化。
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电镜结构：
胞质内有丰富的吞饮小泡。小泡由细胞游离面或基底面的细胞 膜内凹形成，有向血管内外输送物质的作用。
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内皮细胞表面有胞质突 起和细胞衣。
细胞间有紧密连接和缝 隙连接。
胞质内有丰富的高尔基 复合体，粗、滑面内质网。
有成束的微丝，具有收 缩功能，调节血管通透性。
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血管组成的材料、结构和力学性质
• 结构为多层复合、中空的管道 • 血管壁
–内层——内皮细胞、基质膜 –中层——弹性纤维、胶原纤维、平滑肌 –外层——松弛的结缔组织
决定了血管的力学性质
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三种组分的比例
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一、血管壁的组成和一般结构：
血管壁从内向外分为内、中、外膜。 (一)内膜： 1、内皮：单层扁平上皮。 光镜结构：细胞核居中，有核的地方稍微隆起，无核的地方很 薄，呈梭形。
应力松弛试验一般采用圆柱形试样，在一定的温度 下进行拉伸加载，以后随着时间的推移，由自动减载机构 卸掉部分载荷以保持总变形量不变，测定应力随时间的降 低值，即可绘出松弛曲线。
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血管的力学特性
血管也是一种软组织，其应力-应变关系呈现非线性 性质。与其它生物软组织一样，对血管进行力学测试需首 先对其进行预处理。
二、各组分含量对血管力学性质的影响
动脉血管壁中弹性纤维和胶原纤维含量的百分比
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主动脉
小动脉
毛细血 管
小静脉
静脉
图
内 皮
织弹 性 组
平 织纤
滑 肌
维 组
主动脉的收缩 舒张控制小动 脉直径变化， 甚至血管闭锁
局部供血不足
平滑肌含量：主动脉<大动脉<分置动脉
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研究血管拉伸的力学性质有重要的临床意义。弹性纤维 、胶原纤维和平滑肌的拉伸应力、应变关系、应力松弛以 及拉伸弹性模量和抗张强度都不同。
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（三）外膜：
为疏松结缔组织，其中 的弹性纤维和胶原纤维 呈螺旋状或纵向分布， 其中的成纤维细胞有修 复膜的能力，有的A在中 、外膜交界处可以看到 由弹性纤维组成的外弹 性膜。
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弹性纤维、胶原纤维、平滑肌的空间结构
• 弹性纤维-存在裂隙 • 胶原纤维-皱成波纹状网络 • 平滑肌-螺旋状结构
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1.单向拉伸实验
从力学观点来看,如果已知道软组织的本构方程 (constitutive equations),即应力与变形,温度等的关系 ,就可求出软组织在各种载荷下的力学响应(mechanical response).而材料的本构方程只能通过实验来建立. 对软组织能做的最简单的实验就是单向拉伸实验.根据实 验可推出单向拉伸情况下材料的应力-应变关系.
血管的力学性质
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软组织的力学特性
1.单向拉伸试验
血管的力学特性
1.血管壁的结构 2.血管的力学性质 3.动脉的顺应性
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软组织的力学特性
• 血管壁属于生物软组织，其最大的特点就 是具有粘弹性
• 一般生物软组织的特点：
➢ 柔软易变形；
➢ 具有不同程度的抗拉强度； ➢ 而抗压及抗弯曲的能力很低； ➢ 生物组织都极具黏弹性； ➢ 其变形与时间有很强的依赖关系。
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生物组织材料还具有很高的非线性性质,以力 学的观点看问题,它们都是非线性黏弹性的, 各向异性的,非均质的材料
粘弹性:Viscoelasticity
材料对应力的响应兼有弹性固体和粘性流 体的双重特性称粘弹性。
各向异性:anisotropy 材料在各方向的力学和物理性能呈现差异
的特性
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弹性纤维、胶原纤维和平滑肌的应力—伸长比
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弹性纤维
胶原纤维 平滑肌
弹性纤维、胶原纤维和平滑肌的应力松弛曲线
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血管壁的张力
• 两部分组成
– 弹性张力
TE
– 平滑肌产生的主动张力
TA
• 弹性张力
– 周向张动脉血管的顺应性
• C = dv/dp • 表示主动脉血管的可扩张能力 • 越远离心脏，顺应性越差
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软组织由于其材料的网状结构特点及其非均匀性,在 每次加载循环下的载荷-变形曲线都不相同。
如果软组织在有限的应变速度下加载，然后使其长度 保持不变，就会出现应力松弛现象。
应力松弛：材料在高温和应力作用下，如维持总变形 量不变，则随着时间的延长，弹性变形逐渐转变为塑性变 形，从而逐渐使应力减小的现象。即：当物体突然发生应 变时，若应变保持一定，则相应的应力将随时间的增加而 下降，这种现象成为应力松弛。
近些年来，由于有关技术的发展及解决大量的实际问 题的需要，对于血管的力学特性的研究取得了很大进展。 例如，对人造血管和人造器官的优化设计，必须详细了解 血管的构造和其力学性质；
血管的力学性质研究的意义：不仅是血液流动理论的 基础，还与一些严重威胁人类健康的心血管病，如动脉粥 样硬化有直接的关系。
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