【摘 要】
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心血管病已成为全球人类死亡病因的头号杀手,其发病原因与血管的力学特性密切相关,本文以光学相干断层扫描（Optical coherence tomography,OCT）为成像载体,基于数字图像相关方法（Digital image correlation,DIC）研究用于血管组织力学特性测试的实验技术。首先,集成了OCT和血管注射加载的实验装置,实现了不同压强条件下血管截面图像的获取,结合DIC提出
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心血管病已成为全球人类死亡病因的头号杀手,其发病原因与血管的力学特性密切相关,本文以光学相干断层扫描（Optical coherence tomography,OCT）为成像载体,基于数字图像相关方法（Digital image correlation,DIC）研究用于血管组织力学特性测试的实验技术。首先,集成了OCT和血管注射加载的实验装置,实现了不同压强条件下血管截面图像的获取,结合DIC提出了对血管壁的变形进行透壁性全场测试的实验技术。通过分析OCT激光散斑的特征,提出了血管壁的圆弧边界对光的折射的纠偏方法,OCT图像纠偏验证实验证明了折射纠偏方法的必要性和有效性。在零变形实验中,纠偏后图像测得的位移及应变平均值和标准差均小于纠偏前图像的测试结果,这说明纠偏后图像用于DIC计算具有更高的测试精度。其次,分析了子区大小与散斑闪烁的关系,解释了DIC运算失相关的原因,找到了适合血管仿体实验的子区大小,即35×35像素,并将此参数用于后续的变形测试试验。利用本实验方法测试了静态加载下血管仿体以及猪血管样本的位移场和应变场,其与有限元模拟的结果相一致,但仍存在刚体位移、扭转和散斑闪烁造成的误差。最后,对血管仿体和猪血管样本在动态加载过程中的变形进行了测试,获得了血管壁全场位移和应变的动态变化。结果表明,血管仿体的试验和模拟结果的变化趋势相同。猪血管由于动态加载过程中的散斑闪烁以及自身组织结构的复杂性,并未进行模拟对比,仅作定性分析,可以看出猪血管整体相比于血管仿体整体刚度更大,不过存在局部较软组织结构。本研究采用的注射加载方式更接近在体生理状态,避免了传统拉伸实验时对血管样本的切割破坏,提出的折射纠偏方法提高了血管截面变形测试精度。本文提出的实验方法为血管力学特性的测试提供了新的实验途径,为血管病研究提供了一种新的技术手段。
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