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第一章 生物力学概念1

1.1 引言1

1.2什么是生物力学2

1.3研究历史及背景3

1.4生物力学的应用4

1.4.1机械感受器、蠕动反射及感受功能的测定4

1.4.2平滑肌张力5

1.4.3食团传输机制5

1.4.5临床展望6

1.4.4机械力、生长、重建以及形态学6

1.5生物力学研究方法7

1.6参考文献8

第二章 消化道的形状、结构及运动功能10

2.1 引言10

2.2 胃肠平滑肌的结构和组成11

2.2.1肌层11

2.2.2黏膜肌层11

2.2.3消化道不同部位肌层特点12

2.3结缔组织及其成分14

2.3.1黏膜下层15

2.3.3黏膜固有层17

2.3.4消化道不同部位结缔组织的特点17

2.3.2浆膜及浆膜下层17

2.4上皮层及其组成成分18

2.4.1消化道黏膜上皮18

2.4.2浆膜18

2.4.3消化道不同部位的上皮特点19

2.5消化道壁内神经19

2.5.1肌间神经丛19

2.5.4消化道不同部位的神经支配特点20

2.5.2黏膜下神经丛20

2.5.3固有层及浆膜神经20

2.6消化道壁外神经22

2.6.1副交感神经系统22

2.6.2交感神经（胸腰神经）23

2.7机械系统：胃肠运动及食物的输送方式23

2.7.1引言23

2.7.2节律性收缩的起源24

2.7.3消化道各部位的运动模式25

2.8简化几何形态假说及误差分析33

2.8.1圆形代替椭圆形截面计算中可能出现的误差34

2.8.2应用豚鼠十二指肠模型进行的研究36

2.8.3验证兔食管及小肠的形态38

2.8.4扁圆形器官的表面积及容量39

2.9参考文献40

第三章 基础机械原理41

3.1简介41

3.2应力44

3.2.1薄壁柱形压力管的应力45

3.2.2 Laplace定理的其他特性47

3.2.3厚壁圆柱管48

3.2.4膜张力的计算49

3.3变形50

3.3.1二维表面应变的计算53

3.4应力－应变关系54

3.4.1体外柱状结构的几何数据计算56

3.4.2消化道管壁应力应变的分析方法57

3.5黏弹性58

3.6数学分析60

3.7流体因素60

3.8其他（常用）机械参数61

3.9参考文献62

第四章 生物力学研究方法及结果分析64

4.1常用胃肠运动检测方法64

4.1.1测压法64

4.1.2浆膜应变传感器66

4.1.3评估肠管内容物的流动状况66

4.1.4无创性检查方法67

4.2气囊扩张技术68

4.2.1关于气囊扩张法的几点注意事项68

4.2.2应用气囊扩张技术时对几何因素的几点考虑69

4.2.3阻抗面积测定71

4.2.4与阻抗测面系统相关的技术82

4.2.5超声影像技术的在体研究84

4.2.6应用非线性统计学方法分析张力－应变关系（通过阻抗测面等方法获得的数据）84

4.2.7阻抗测面技术的有限差分模型87

4.2.8气囊扩张过程中双轴膜张力的测定98

4.3其他力学研究技术及分析方法103

4.3.1单轴实验103

4.3.2双轴和三轴实验104

4.3.3关于直径测量与分析的注释105

4.3.4弯曲实验（确定双层结构的弹性实验）108

4.3.5应用扫描声学显微镜测定组织弹性109

4.3.6应用声学显微镜法进行多层结构声速的离体研究110

4.3.7确定食管双层结构稳态弹性模量的模型112

4.3.8食管壁各层的应力分布119

4.4参考文献123

第五章 胃肠道平滑肌细胞的机械力学行为及神经支配128

5.1 消化道平滑肌功能、动力和力学的研究模型128

5.1.1在体模型128

5.1.2离体模型129

5.2.1平滑肌的结构131

5.2平滑肌131

5.2.2节律的起源132

5.2.3慢波的起源132

5.3突触和神经环路133

5.4感知133

5.5力学数据的重要性135

5.5.1机械受体、蠕动反射及感觉实验135

5.5.2消化道动力障碍136

5.5.3年龄相关性消化道改变139

5.5.4从生物力学观点看IBS的结直肠感觉异常140

5.6 Hill三元模型142

5.7决定机械曲线形状的因素143

5.8动力组织特性144

5.8.1位相性收缩145

5.8.2胃肠平滑肌张力148

5.9研究张力的新标准：体内继发性蠕动和内脏疼痛机制154

5.9.1阻抗测面仪的临床研究－压力依赖阶段扩张气囊155

5.9.2感觉评估156

5.9.3机械刺激的标准化157

5.9.4人十二指肠连续扩张实验的感觉和生物力学反应159

5.9.5老化对张力－应变曲线和感觉的影响162

5.9.6系统性硬化症对张力－应变曲线和感觉的影响165

5.9.7初期结论、局限性和展望165

5.10多元刺激方法166

5.11机械拉伸在平滑肌细胞培养中的作用167

5.11.1细胞培养168

5.11.2细胞应力的方法169

5.11.3影像分析171

5.11.4微移液管诱导的黏弹性变形171

5.12参考文献172

6.1引言180

第六章 胃肠道零应力状态、残余应力和残余应变的概念180

6.2实验步骤183

6.3环向零应力状态的几何特征183

6.4残余应变的测量187

6.5双层模型188

6.6长向和径向残余应变特性190

6.7残余应变的含义191

6.8关于组织波状变形的附加注释194

6.9载荷状态下应变分布的估计195

6.10无载荷状态下黏膜和浆膜应变的估计197

6.11参考文献198

第七章 正常胃肠组织生物力学特性199

7.1预调制性能－应变软化199

7.2食管的零应力状态和应力－应变特征202

7.2.1成熟和衰老时期食管的生理性重建202

7.2.2食管双层模型204

7.3小肠的形态学、残余应变和应力－应变特性204

7.3.1大鼠小肠双轴向试验中长向残余应变和应力－应变关系的注解207

7.3.2小肠结构的生理性重建和生理性成长过程中的生物力学特性208

7.3.3大鼠小肠时间依赖的黏弹特性209

7.5胆道212

7.4大肠212

7.6结束语213

7.7参考文献214

第八章 胃肠道的生长和重建216

8.1机械力、生长、重建和形态学216

8.1.1临床应用前景216

8.2生理性重建217

8.2.1禁食和再喂期间小肠的重建217

8.3因管壁结构成分受干预所致重建221

8.3.1突变成骨不全小鼠的食管残余应变特征221

8.3.2胶原酶和弹力酶诱导的大鼠食管重建222

8.4实验性疾病所致重建223

8.4.1链脲菌素导致的糖尿病224

8.4.2手术的介入224

8.4.3生理干预228

8.5生长因子导致的重建229

8.5.1表皮生长因子229

8.6组织重建232

8.7参考文献233

第九章 展望237