目的:运用血流向量成像(VFM)技术评估正常人左心室各节段室壁剪切应力(WSS)在舒张期不同时相的变化。方法:选择2018年8月至2019年3月在哈尔滨医科大学附属第二医院体检中心的健康志愿者200例，应用VFM技术测量舒张期同一时相左心室各节段WSS以及舒张期不同时相[等容舒张期(D1)、快速充盈期(D2)、减慢充盈期(D3)、心房收缩期(D4)]左心室各节段WSS，进行分析并寻找变化规律。结果:①舒张期同一时相左心室各节段WSS之间的关系：D1前间隔、后间隔及后壁，D2后间隔、后壁及下壁WSS的绝对值之间的关系呈现基底段>中间段>心尖段，差异有统计学意义(均 P<0.05)；②舒张期不同时相左心室各节段WSS的变化规律：左心室前间隔、后间隔、前壁、侧壁及下壁整体室壁剪切应力(WSS-AL)的绝对值在D1－D2－D3－D4呈递增－递减－递增趋势，后壁WSS-AL的绝对值在D2－D3－D4呈递减－递增趋势；左心室前间隔心尖段、后间隔基底段和中间段、前壁基底段、中间段和心尖段，侧壁基底段，后壁中间段和心尖段，下壁基底段和中间段WSS的绝对值在D1－D2－D3－D4呈递增－递减－递增趋势，差异有统计学意义(均 P<0.05)。 结论:左心室WSS在同一时相不同节段以及同一节段不同时相均呈现出规律性的变化，且与左心室的血流动力学变化相符合，说明VFM技术测量的WSS可以定量反映出正常人左心室的血流动力学变化。

目的:探究小鼠颈动脉斑块程度与血管壁剪切应力(wall shear stress,WSS)的关系,以及对心脏功能的影响.方法:将40只,周龄相仿且敲除载脂蛋白E(ApoE-/-)的雄性小鼠(遗传背景为C57BL/6J)分为四组,分别喂养普通饮食、高脂饮食、注入血管紧张素Ⅱ(Ang Ⅱ)的高脂饮食、注入Ang Ⅱ和Periostin重组腺病毒的高脂饮食,4周后对小鼠进行超声检查和病理切片苏木精-伊红染色.结果:与正常组小鼠相比,高脂饲料喂养的A、B、C组小鼠TC、TG、LDL逐渐升高,而HDL逐渐减低,差异有统计学意义(P＜0.05);与正常组小鼠相比,高脂饲料喂养的A、B、C组小鼠的WSS值降低,A组降低了1.5％,B组降低了23.2％,C组降低了35.4％,随着斑块程度加重WSS随之降低;与正常组小鼠相比,高脂饲料喂养的A、B、C组小鼠的LVESD、LVEDD、左心室收缩末期容积、左心室舒张末期容积、每搏量、心输出量升高,而LVEF、短轴缩短率降低比较,差异有统计学意义(P＜0.05).结论:斑块程度与WSS间为较强的负相关性,低剪切应力诱导ApoE-/-小鼠颈动脉粥样硬化的形成,并且Periostin正向调控Ang Ⅱ抑制脂质代谢的作用.

肺动脉高压(PH)是肺血管阻力持续增加最终导致右心室肥大和心力衰竭的一种临床综合征,其病理改变主要以肺血管内皮细胞功能障碍和肺动脉平滑肌细胞增殖为主.目前肺动脉高压发病机制仍未十分明确.肺血管内皮细胞作为血管壁与血流直接接触的第一层屏障,其功能受损是肺动脉高压发生发展过程中重要的"始动因素"之一.除了通过合成和释放血管活性物质来调节血管张力外,内皮细胞还可以对体液、神经以及血流动力学刺激作出反应,影响炎症反应,促进血管平滑肌细胞增殖和迁移.本综述将从细胞因子、流体剪切应力改变和细胞能量代谢方面探讨肺血管内皮细胞功能障碍与肺动脉高压发病机制的联系.

目的:研究流体剪切应力条件下的内皮祖细胞(EPCs)对肝星状细胞(HSCs)增殖、粘附、迁移、凋亡等生物学功能以及成纤维化因子 α-平滑肌肌动蛋白(α-SMA)、胶原I(Col-Ⅰ)、胶原III(Col-Ⅲ)表达的影响.方法:将HSCs与EPCs分别接种于共培养小室的上层和下层,共培养24 h后,给EPCs细胞施加12 dyne/cm2剪切应力,持续24 h.消化细胞,采用CCK-8法检测HSCs的增殖;流式细胞术检测HSCs的凋亡率;细胞贴壁法检测HSCs的粘附功能;Boyden小室检测HSCs的迁移;荧光定量PCR法及Western blot分别检测HSCs的 α-SMA、Col-I、Col-III mR-NA和蛋白质的表达情况.结果:在剪切应力条件下,EPCs生态小境能明显抑制HSCs的增殖、粘附和迁移能力,促进HSCs凋亡,下调HSCs中Col-I、Col-III mRNA和蛋白质的表达.结论:在剪切应力条件下,EPCs生态小境对HSCs纤维化的发展具有一定抑制作用.

目的 降低左心室磁悬浮辅助泵的血栓形成概率和溶血风险,提升辅助泵供血效率.方法 利用计算流体动力学方法,研究泵体出口直径、出口角度、出口与泵内壁面连接处圆角尺寸和转子与壳体间间隙对流场的影响,优化泵体内部结构,改善流体动力学性能.结果 新一代左心室磁悬浮辅助泵与上一代辅助泵相比,泵内壁面最大壁面剪切应力(wall shear stress,wSS)降低约23.6％,辅助泵内转子壁面最大WSS降低约47.4％,WSS＞200 Pa区域面积降低约76.2％,出口流量提升约14.4％.结论 新一代左心室磁悬浮辅助泵内部血流流迹趋于平缓,血流流体动力学性能有综合提升.研究结果为今后左心室磁悬浮辅助泵的优化设计及相关实验研究提供参考依据.

目的 探讨岩藻黄素(Fucoxanthin,FUCO)对振荡剪切应力作用下内皮祖细胞(Endothelial progenitor cells,EPCs)生物学功能及细胞衰老的影响作用.方法 采用Flexcell STR-4000平行板流动系统模拟体内扰动流剪切应力(振荡剪切应力,Oscillatory shear stress,OSS,±4 dynes/cm2,1 Hz)并加载于EPCs;利用结晶紫染色法观察OSS作用后EPCs的形态学改变;应用Boyden小室、自发性细胞贴壁及Matrigel基质胶分别检测细胞迁移、黏附和体外血管形成能力的变化;采用Western blot检测促沉默信息调节因子1(Silent mating type information regulation2 homolog-1,SIRT1)蛋白和β-半乳糖苷酶法检测细胞衰老程度的改变;通过Dihydroethidium(DHE)荧光探针法检测细胞内超氧化物阴离子.结果 与静态培养组相比,OSS导致EPCs形态学发生明显改变,表现为细胞长宽比降低,细胞之间间距增加;而FUCO对OSS导致的EPCs形态学改变无显著影响作用;与OSS处理组相比,FUCO可显著促进EPCs的迁移(10.00±1.73 vs 21.00±2.65)、黏附(8.00±1.00 vs 20.00±1.73)及体外血管形成能力(8 538.67±1 231.47 vs 11 009.33±570.08).进一步研究发现,FUCO可降低OSS导致的β-半乳糖苷酶阳性细胞比例(21.18％±1.38％ vs 12.69％±3.94％)以及促进SIRT1蛋白表达上调;同时,FUCO可减弱OSS诱导的EPCs胞内超氧阴离子的产生(P＜0.05).结论 FUCO可缓解OSS环境下引发的EPCs细胞功能降低、细胞衰老的发生,提示其可有效提升内源性EPCs的血管修复能力.

目的:分析主动脉内经皮左心室辅助泵出口处的径向血流及其对主动脉内皮细胞造成损伤的可能性.方法:运用计算流体力学(CFD)对一款经皮左心室辅助泵在主动脉直径分别为20、30、40 mm 3种情况下进行非定常数值仿真,分析血泵出口处的流场分布.通过研究其速度、压力和剪切应力分布情况来分析血泵径向血流对主动脉血管内皮细胞的影响.结果:数据结果显示,血泵出口处的径向血流对3个模型额外增加的正应力分别为24、17、8 mmHg,近壁面剪切应力大于25 Pa的比例分别为19.3％、13.6％、3.0％.结论:实验表明,经皮左心室辅助泵的植入会增大主动脉压和近壁面剪切应力,而且主动脉直径越小,其效果越明显,因此对于主动脉直径偏小、患有高血压或动脉病变的患者应谨慎使用.

目的:研究p53蛋白在层流剪切应力(LSS;12 dyn/cm2)作用下对内皮祖细胞(EPCs)分化及功能的影响,为心血管疾病的防治找到新的靶点.方法:采用密度梯度离心法获得大鼠骨髓单个核细胞,用EGM-2培养基诱导获得EPCs;通过Western blot方法检测p-p53及p53蛋白水平的变化;采用RT-qPCR及流式细胞术分别检测内皮标志物CD31和vWF的mRNA及蛋白表达;使用ELISA检测培养液上清中vWF含量;分别利用Matrigel、Boyden小室、细胞贴壁法、CCK-8法和EdU技术检测EPCs成血管、迁移、黏附和增殖能力.结果:LSS作用促进EPCs中p-p53和p53蛋白水平升高;p53抑制剂pifithrin-α处理后,与单纯LSS组相比,EPCs的CD31和vWF表达、黏附、迁移及成血管能力均降低,但其增殖能力升高.结论:LSS是调节EPCs分化及其生物学功能的重要力学因素,而p53蛋白可能在该过程中起关键的调节作用.

采用Mimics对心脏进行三维重构,用3-matic进行模型优化以及模型误差分析,对左心室室壁运动做速度分布假设,基于UDF宏文件对左心室室壁运动编写程序,将血液视为非牛顿流体,采用动网格技术研究不同血压对左心室血液流动的影响.模拟发现当左心室收缩时,压力梯度明显,内部压力减小.当左心室舒张时,内部压力逐渐增高.二尖瓣口处的速率先增大后减小.血压升高,左心室内剪切应力持续增大,极易破坏红细胞结构,产生溶血现象,导致心脏功能紊乱.

基于CT断层扫描数据,对心脏左心室进行三维重构和模型优化.结合心肌壁面的运动特性,建立左心室几何模型过流边界运动的数学模型.通过水力半径表征主动脉瓣的狭窄程度,采用动网格技术研究主动脉瓣狭窄对左心室血液流动的影响.研究发现不同程度主动脉瓣狭窄时,水力半径与主动脉瓣狭窄程度负相关,出口面积减小,收缩期出口处速度与压力升高,剪切应力增加.舒张期,速度与压力出现先增大后减小的规律.当水力半径较小时,左心室瓣膜处剪切应力较大,收缩初期剪切应力最大为0.81 Pa.通过动态模拟对心脏的仿真研究,为后续心脏的研究提供重要的参考价值.