切应力是血液流动时由于粘性的作用,在血管壁上和内皮细胞表面施加的摩擦力.切应力影响血管的重建和生长.在低切应力血管中有更多的平滑肌细胞增生和较多的血小板继承生长因子-A蛋白和mRNA.在动物研究中还发现切应力与内皮细胞增生程度有关.减小切应力将导致内皮细胞损失和剥离,前列环素和NO等血管扩张剂的减少,肌动蛋白应力丝的减少,更多的单核细胞粘附并迁移通过内皮细胞层,血管细胞粘附分子1在内皮表面的表达增加.临床观察证实,动脉粥样硬化病变主要出现在低切应力区.因此流体切应力是动脉粥样硬化斑块形成的因素之一.静脉搭桥时动静脉血管不匹配必将引起血管中切应力的发生改变,而切应力的异常是导致血管内皮增生和再狭窄的重要原因之一.为了寻找解决问题的方法,S.Q.Liu用大鼠进行实验.他将63只3个月的大鼠分成三组,用其自身的颈静脉对腹主动脉进行端对端搭桥.第一组未作任何处理,很明显,搭桥静脉的半径大于动脉半径;第二组,为了消除动脉和搭桥静脉的不匹配,作者在搭桥静脉外加一套管,其尺寸和力学属性经过严格设计和制作,使其在在体和正常动脉压力作用下,直径与腹主动脉中层直径基本相等,在体时长度与搭桥颈静脉长度相等,其厚度与搭桥颈静脉厚度之和与腹主动脉厚度相近;第三组,在搭桥静脉外面加一套管,但搭桥静脉的半径仍大于腹主动脉的半径.实验发现,第一组搭桥静脉上的á-肌动蛋白层的厚度和á-肌动蛋白细胞的密度最大,而第三组最小.由此可见,这一血管组织工程的方法可以用来阻止搭桥静脉上内皮增生.而不同情况搭桥静脉的切应力情况如何,则需要进行详细计算和讨论.为了分析搭桥静脉中切应力的情况,使用狗自身颈静脉对其颈动脉进行端对端搭桥实验.生长12周后,在体测得搭桥静脉上游动脉均匀段的流量和压力波形,然后取下搭桥静脉进行压力-容积实验,最后沿垂直血管轴向剪成一系列无载荷血管环,经过数字图像处理分析,得到血管的厚度和半径.该文以Womersley理论为基础,从线性化的Navier-Stokes方程出发,导出血管中压力所满足的微分方程,利用在体测得的流量和压力波形确定压力方程对应的端点条件,即可求出压力分布,进而得到血管壁切应力及其梯度.计算结果表明,与上游动脉均匀段相比,搭桥静脉的切应力(包括一个心动周期内的平均值、幅值和舒张期渐近值)都明显减小,而切应力梯度显著增大.最后,该文对两种模型下搭桥静脉管壁切应力进行比较.一是不加外套管;二是搭桥静脉外加一刚性套管,使搭桥静脉的半径与动脉基本相等.计算结果表明,与第一种模型相比,在第二种模型中搭桥静脉的切应力更小,而切应力梯度的绝对值更大.由此可见,在搭桥静脉外加套管使动静脉匹配可以消除搭桥静脉切应力过低,切应力梯度过大,从而可以抑止内皮增生,对阻止搭桥静脉再狭窄甚至闭合提供帮助.