摘要
背景： 主动脉的功能受到结构的影响，随着主动脉不断生长、老化、血流作用力或其他疾病的影响，使得主动脉结构发生改变，特别是弹力纤维的降解或损伤和胶原纤维的增生，引发主动脉发生粥样硬化，使得管腔狭窄、管壁硬化及血流动力学改变，进一步引起相应器官缺血性改变或其他心血管疾病的发生（动脉瘤、动脉夹层、壁内血肿等），当受到外界暴力时，主动脉脆性增加，可能更容易发生破裂。在法医实践中，主动脉破裂的案件不在少数，其死亡率高，特别同时存在外界暴力作用和自身疾病共同因素影响下，如何判断原因力的大小，是一个棘手的问题。基于上述问题，对主动脉的力学特性及血流动力学的研究是十分必要的，为法医生物力学在心血管损伤阈值研究提供基础数据。 方法： 对尸检中主动脉取新鲜检材，并记录基本信息（性别、年龄等），从升主动脉、主动脉弓、胸主动脉及腹主动脉的两个方向（周向、轴向）进行取材，制作成狗骨头形样本156例，然后进行拉伸试验，直至样本完全断裂，收集并整理试验的各项力学参数（应力-应变曲线、弹性模量等）；对试验后样本进行HE、Verhoeff弹力纤维染色液(VG复染)染色，计算内膜与中膜层厚度比，并通过断端区域病理特征（正常组、适应性内膜增厚组、脂质化组、病理性内膜增厚及黏液样变）进行分组；使用SPSS24.0、Graphpad Prism9等软件对试验数据经行统计学分析及绘图。 获取正常的主动脉CTA影像资料，进行血流动力学仿真实验，获取四个时期（收缩前期、收缩中期、收缩后期和舒张期）的壁压力、壁剪切力及血流速度等结果，探究血流的变化规律及对管壁的作用情况。 结果： 对主动脉厚度进行分组比较，厚度随年龄的增加而增加，51-60岁达到峰值(1.93mm)；性别上，男性＞女性；在解剖部位分组中，升主动脉＞主动脉弓＞胸主动脉＞腹主动脉。 对主动脉粥样硬化程度及分布情况的比较，随着年龄增加粥样硬化范围及程度随之增加；性别上，男性＞女性；在解剖部位分组中，腹主动脉＞主动脉弓＞胸主动脉＞升主动脉，其分布主要集中在主动脉内侧缘及各分支血管开口附近。 对主动脉力学参数进行分组比较[以极限应力(σp)、应变(εp)和极限弹性模量(E2)为重点]，多波峰样本（异质性结构）的拐点应力(σt=0.09MPa)、应变(εt=0.47)和极限弹性模量(E2=7.54MPa)明显大于单波峰组样本；方向上，周向(σp=1.61MPa,εp=0.76,E2=8.43MPa)大于轴向；性别上，女性(σp=1.47MPa,εp=0.77,E2=7.50MPa)大于男性；年龄组上，力学参数与年龄呈负相关性，特别是应变(ε)最为显著，其中61-70岁组(σp=1.49MPa,E2=8.23MPa)最大，而极限应变最大值(εp=0.85)在51-60岁年龄组；在解剖部位分组中，升主动脉(σp=1.66MPa,εp=0.77,E2=8.10MPa)最大；在病理分组中，适应性内膜增厚组(σp=2.05MPa,E2=10.13MPa)表现出最大的极限应力(σp)和极限弹性模量(E2)，而脂质化组的极限应变(εp=0.81)高于其他各组。同时，黏液样变增强了主动脉的力学特性(σp=1.55MPa,εp=0.76,E2=7.51MPa)，其原因尚未明确，有待进一步研究。另外，内膜层与中膜层的厚度比值与各项参数呈负相关。 通过血流仿真实验发现，壁压力(WP)峰值出现在收缩中期(T2)；主动脉的流速峰值期主要是在收缩中期(T2)，但腹主动脉处的流速峰值期出现在收缩后期(T3)，在收缩中期(T2)开始出现血流紊乱现象，至舒张期(T4)最为明显；高壁剪切力、剪切振荡指数(WSS、OSI)集中区域与尸检中发现粥样硬化范围基本一致。 结论： 主动脉的厚度和粥样硬化分布情况与先前研究一致。 在分组比较主动脉的各项力学参数（应力、应变、弹性模量）后得出，整体而言，多波峰组（异质性结构）、女性、升主动脉、适应性内膜增厚、粘液样变的主动脉损伤阈值大于其他组；而病理分组中，随着粥样硬化的发展，主动脉的极限应力及弹性模量(σp,E2)呈递减趋势；黏液样变对主动脉的力学特性的变化机制需进一步探索；主动脉力学特性表现出明显各向异性（主动脉纤维结构生长方向以环周为主导方向）；年龄和厚度比值与各项力学参数存在负相关。 血流动力学仿真实验结果可知，腹主动脉的内膜损伤最可能出现在收缩后期及舒张期，而其他部位内膜损伤最可能出现在收缩中期；高剪切力和剪切振荡指数集中区域与形态学所观察的粥样硬化分布情况基本一致。
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