胎儿脐静脉移植材料的应力松弛特性

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2013.16.015

中国组织工程研究 ›› 2013, Vol. 17 ›› Issue (16): 2956-2960.doi: 10.3969/j.issn.2095-4344.2013.16.015

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胎儿脐静脉移植材料的应力松弛特性

许东辉¹，李东原¹，李新颖¹，丁红月²

1吉林大学中日联谊医院神经外科，吉林省长春市 130031
2长春吉柴医院妇产科，吉林省长春市 130031

收稿日期:2012-07-10 修回日期:2012-08-09 出版日期:2013-04-16 发布日期:2013-04-16
通讯作者: 许东辉，主治医师，吉林大学中日联谊医院神经外科，吉林省长春市 130031
作者简介:许东辉★，男，1971年生，朝鲜族，吉林省长春市人，2005年吉林大学毕业，硕士，主治医师，主要从事神经外科科临床与生物医学工程研究。 mahs@jlu.edu.cn

Stress relaxation properties of fetal umbilical cord vein grafts

Xu Dong-hui¹, Li Dong-yuan¹, Li Xin-ying¹, Ding Yue-hong²

1 Department of Neurosurgery, China-Japan Union Hospital of Jilin University, Changchun 130031, Jilin Province, China
2 Department of Gynecology and Obstetrics, Jichai Hospital of Changchun, Changchun 130031, Jilin Province, China

Received:2012-07-10 Revised:2012-08-09 Online:2013-04-16 Published:2013-04-16
Contact: Xu Dong-hui, Department of Neurosurgery, China-Japan Union Hospital of Jilin University, Changchun 130031, Jilin Province, China mahs@jlu.edu.cn
About author:Xu Dong-hui★, Master, Attending physician, Department of Neurosurgery, China-Japan Union Hospital of Jilin University, Changchun 130031, Jilin Province, China

摘要/Abstract

摘要：

背景：人脐静脉是动脉移植物的良好替代材料，在移植时除了考虑脐静脉与宿主动脉相匹配外，还应注意其顺应性。
目的：检测胎儿脐静脉近胎盘段和远胎盘段试样的应力松弛特性。
方法：取22-28岁、胎龄38-40周、自然分娩产妇的正常胎儿脐静脉近胎盘段和远胎盘段各10个试样，在电子万能实验机上进行应力松弛实验，在(36.5±0.5) ℃的温度场下，以0.1%/s的应变增加速度对试样施加应变，设定时间为7 200 s。采集100个数据，采用归一化分析的方法计算两组试样的归一化应力松弛方程。
结果与结论：脐静脉近胎盘段组7 200 s应力下降了0.275 MPa，脐静脉远胎盘段组7 200 s应力下降了0.203 MPa，两组7 200 s应力下降量差异有显著性意义(P < 0.05)。两组试样应力松弛曲线是以对数关系变化的，并且胎儿脐静脉近胎盘段和远胎盘段具有不同的应力松弛特性。

关键词: 生物材料, 细胞外基质材料, 胎儿, 脐静脉, 近胎盘段, 远胎盘段, 应力松弛, 对比分析

Abstract:

BACKGROUND: Human umbilical cord vein can serve as a good substitute for arterial grafts. Compliance of graft materials is a key problem during the transplantation expect for the matching between the umbilical cord vein and host’s artery.
OBJECTIVE: To detect the stress relaxation properties of fetal umbilical vein samples proximal and distal to the placenta.
METHODS: Fetal umbilical vein samples at the gestational age of 38-40 were taken from spontaneous delivery parturient women aged 22-28 years. Ten proximal placenta segments and 10 distal placenta segments were taken and placed on the electronic universal testing machine to do the stress relaxation test at (36.5±0.5) ℃. The strain was applied to the samples at a strain increases speed of 0.1%/s, and the setting time was 7 200 seconds. Totally 100 data were collected; and then, the normalized analysis method was employed to calculate the normalized stress relaxation equation.
RESULTS AND CONCLUSION: The stress at 7 200 seconds was decreased by 0.275 MPa in the proximal placenta segment group and 0.203 MPa in the distal placenta segment group. There was a significant difference between the two segment samples (P < 0.05). The stress relaxation curves of the two groups were changed with logarithmic relationship, and the proximal placenta segment and the distal placenta segment of fetal umbilical cord vein had different stress relaxation properties.

Key words: biomaterials, extracellular matrix materials, fetus, umbilical cord vein, proximal placenta segment, distal placenta segment, stress relaxation, contrast analysis

中图分类号:

:R318

许东辉，李东原，李新颖，丁红月. 胎儿脐静脉移植材料的应力松弛特性[J]. 中国组织工程研究, 2013, 17(16): 2956-2960.

Xu Dong-hui, Li Dong-yuan, Li Xin-ying, Ding Yue-hong. Stress relaxation properties of fetal umbilical cord vein grafts[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2013, 17(16): 2956-2960.

图/表（结果） 4

参考文献

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引言

目前临床施行血管重建大多使用自体血管作为替代品^[1-2] 。但自体血管来源有限，临床医生不得不使用人工合成血管作为替代品。大口径人工血管替代人体大动脉已获成功，但内径小于6 mm人工血管替代人体小动脉或静脉一直未获得满意的效果，主要原因在于血栓形成及新生内膜增厚使人工血管阻塞，因而目前小动脉及静脉代用品的研制成为亟待解决的问题^[3-4] 。

自从1973年Dardik等[4]首创用人脐静脉作为动脉移植以来，国内外学者将脐带血管作为动脉移植物进行了实验研究和临床应用^[5-10] 。李文春等^[10]在软组织生物力学试验台上检测了50条自然流产或正常分娩的24-42周胎儿脐静脉的压力-容积关系，并计算顺应性。结果得出了人脐静脉是动脉移植物的良好替代材料，在移植时除了考虑脐静脉与宿主动脉相匹配外，还应注意其顺应性与胎龄的关系，以提高移植血管的远期通畅率的结论。肖智林等^[11]通过RT-PCR 检测脐静脉内皮细胞P2受体亚型的表达，检测0(对照)，5，10，50，100 μmol/L ATP对脐静脉内皮细胞表达P2Y2、P2Y11，细胞周期素cyclinB1、cyclinD1及细胞间黏附分子1、血管细胞黏附分子1和内皮型一氧化氮合酶的影响。得出50，100 μmol/L ATP可能通过受体P2Y2和P2Y11下调cyclinB1表达，使细胞周期从S期向G₂/M期的转变受阻，从而抑制脐静脉内皮细胞生长，并且促进脐静脉内皮细胞表达动脉粥样硬化相关因子的结论。李文春等^[12]对血管移植中不同段脐静脉的生物力学特性进行了研究，其取胎儿脐静脉20例，以胎盘端为近端，胎儿端为远端分为近、中、远3段。得出了脐静脉作为小口径动脉移植的替代材料是可行的，在血管移植时应注意选择不同段脐静脉，使作为移植材料的脐静脉与宿主血管材料间的生物力学特性尽量相近，以提高移植血管的远期通畅率的结论。孙万群等^[13]研究了胎儿脐静脉的生物力学特性，检测了33例新鲜脐静脉血管的压力、容积、外径等力学参数，计算出弹性模量、顺应性。结果表明37-40周时脐静脉的p-v曲线比较高，此时段顺应性最好。建议选用胎龄在37-40周之间的脐静脉作为移植材料。

脐静脉的应力松弛实验鲜有报道。鉴于此，作者对胎儿脐静脉近胎盘段和远胎盘段试样进行应力松弛实验，旨在为脐静脉作为小口径移植材料的临床应用提供应力松弛特性指标。

材料方法

讨论

应力松弛最初600 s变化较大，之后应力缓慢下降，达到7 200 s时应力松弛曲线基本水平。应力松弛开始变化速度快，说明脐静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，随着静脉内液不断流出，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。

血管壁的力学特性是血流动力学的重要决定因素，血管壁为黏性体，它具有蠕变、应力松弛、迟滞现象等力学特点，其力学特性常用弹性模量、顺应性来描述。弹性模量是反映血管的弹性特性；顺应性是指在力的作用下使容积增大而不破裂的特性，反映了血管壁的硬化程度，可作为血管的弹性指标，已被广泛用于心脑血管疾病的诊断和疗效分析、预后评估及血管外科供体材料的选择、术后观察等方面^[16] 。血管壁中3 种显微结构成分，平滑肌细胞、胶原纤维、弹性纤维的含量及空间构型是决定血管机能和生物力学性质的重要因素^[17] 。胶原纤维使胶原细胞具有一定的强度，弹性纤维使胶原组织在载荷的作用下具有一定的延伸能力[^18] 。

李文春等^[19]对脐静脉组织结构进行了定量分析，并评估其替代小动脉移植材料的可行性。得出了脐静脉具有与普通中等动脉相似的结构，37-40周脐静脉管壁的胶原纤维、弹性纤维含量适中，既能承载一定的应力，又有较大的扩张能力，还富含平滑肌，具备收缩能力。在血管移植时，以选用37-40周脐静脉为佳，且近段顺应性优于远段，可适时选用，以利于脐静脉移植于动脉后，能很快适应动脉的力学环境，提高移植后的远期通畅率的结论。李文春等^[20]取胎龄在24-42周流产或足月自然分娩的胎儿脐带50例，依胎龄分为24-27周组、28-32周组、33-36周组、37-40周组与41-42周组；另取胎龄37-40周脐带20例，以胎盘端为近端，胎儿端为远端分为近、中、远3段，进行组织学观察。结果表明，随着胎龄增加脐静脉中膜弹性纤维含量逐渐增多，胶原纤维含量及C/E值逐渐减少(P < 0.01)；近段胶原纤维含量比远段少(P < 0.01)，由近段到远段C/E值逐渐增大。得出了脐静脉具有与普通中等动脉相似的结构，作为小口径动脉移植的替代材料是可行的结论。王配军等^[21]研究了猪肝门静脉生物力学特性的增龄性变化。结果表明，猪肝门静脉的弹性模量随着猪月龄的增大和血管内压力的升高而增大，顺应性则随着猪月龄的增大而下降。得出了猪肝门静脉的力学特性随增龄发生变化，在实施猪、人异种肝移植时应选择与人肝门静脉力学特性相匹配的月龄猪作为供体的结论。褚红军等^[22]研究了外支架对移植静脉力学特性的影响。研究表明, 静脉和动脉之间几何尺寸与力学性质的不同及力学环境的差异是吻合口再狭窄的主要原因。

以往脐静脉的生物力学研究以压力-直径关系研究居多^[12-13] 。实验对比分析脐静脉近端和远端的应力松弛特性，具有创新性。应力松弛实验为长时间实验，长时间的应力松弛实验需要保持应力恒定，需要使标本保湿水分不流失，因此误差在所难免。实验得脐静脉近胎盘段和脐静脉远胎盘段应力与时间变化规律，归一化应力松弛函数方程对研究脐静脉移植小动脉及静脉损伤提供了应力松弛特性指标。

胎儿脐静脉移植材料的应力松弛特性

Stress relaxation properties of fetal umbilical cord vein grafts

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