关键词：
颗粒形态（精选五篇）
颗粒形态 篇1
关键词：悬浮聚合,PVC颗粒
PVC颗粒的形成受许多因素的影响, 主要有工艺条件和配方。工艺条件如搅拌、温度、转化率等;配方如水单体比、分散剂品种和用量、引发剂种类和其他助剂等。下面分别进行简述。
1 搅拌
PVC悬浮聚合是在强烈搅拌下进行的, 搅拌对PVC粒径和分布、孔隙率和增塑剂吸收率等均有显著影响。搅拌的强弱从宏观和微观两个层次上影响PVC的颗粒结构和形态 (粒径和分布、孔隙率) 。
搅拌强度对PVC粒径的影响并不是线性关系, 随着搅拌速度的增加, 粒径呈现出U形变化方式, 存在一临界转速, 即搅拌速度过大和过小, 粒子直径都大。搅拌强度过大使VCM液滴变小, 同时液滴碰撞概率增加, 颗粒反而大。搅拌强度如果过低, VCM液滴不能形成稳定的动平衡分散, 相互聚集在一起, 也就无颗粒尺寸而言。低于临界转速时, 随着转速的增加, 粒子平均粒径变细, 分散起主要作用, 粒子宏观形态一般为单细胞或多细胞;高于临界转速时, 粒径随转速的增加而增加, 因为粒子聚集容易, 最终粒径变大, 宏观呈多细胞。
2 分散剂
搅拌和分散剂是PVC悬浮聚合过程中最重要的两个影响因素, 两者共同作用, 形成具有一定结构和形态特性的PVC颗粒, 所以应综合考虑。
在搅拌一定的条件下, 分散剂品种、性质和用量成为控制PVC树脂颗粒特性的主要因素。分散剂也将从微观和宏观两个层次上影响PVC的颗粒结构和形态。在PVC聚合过程分散的影响比较复杂, 其基本作用, 一方面, 是降低单体与水之间的表面张力, 使VCM在水中分散。随着分散剂用量的增加, 水和VC之间界面张力下降, VCM液滴分散越细, 树脂颗粒变小。另一方面, 是保护液滴和颗粒, 使液滴之间减少聚结, 在生成聚合物颗粒时防止粒子黏结在一起。分散剂保护能力越强, PVC树脂颗粒越紧密, 孔隙率越小, 粒子互相聚结较难, 易形成单细胞树脂。经常使用复合分散就是为了同时满足上述两个要求, 一种分散剂起分散作用, 另一种起保胶作用。还可以填加辅助助剂, 如表面活性剂, 在深层次上改善树脂颗粒特性。
分散剂在PVC颗粒上形成皮膜, 聚合初期水相中的分散剂迅速吸附在液滴表面, 而水相中浓度相应降低, 最后形成皮膜。随着分散剂的不同, 皮膜的连续性、强度、厚度也不同。
3 转化率
转化率也从宏观和微观两个层次对PVC颗粒特性产生影响, 伴随着转化率的变化, PVC颗粒尺寸经历了微观和宏观变化阶段。
在低转化率为5%~l5%时, 聚合反应在两相中进行, 存在着单体液滴的分散———合并动平衡, 液滴倾向于合并, 而分散剂可防止合并;在转化率高于15%时, 单体液滴中溶有一定量的聚合物, 开始变得发黏, 有聚并的倾向, 分散剂在液滴表面形成保护膜, 皮膜的强度、刚度增加, 可防止粒子聚集。微观层次上粒径随着聚合进行而增长, 因此, 宏观上最终树脂粒径随着转化率的增加而增大。
随着聚合的进行, 单体VCM转变为PVC, 液滴体积收缩, 总收缩率可达39%。采用不同的分散剂, 保胶能力和收缩特点不同, 保胶能力强的, 如明胶, 使颗粒均匀收缩, 最后形成孔隙率很低的实心球, 即紧密型树脂;保胶能力适中的, 初级粒子聚结形成开孔结构的比较疏松的聚结体, 类似海绵结构。达到一定转化率后, 海绵结构变得牢固, 其强度足以抵制收缩力, 最后形成疏松型树脂。
在转化率约为70%以前, 聚合体系中单体VCM和PVC两相存在, 聚合在两相中进行, 存在一定的动平衡。当转化率大于70%后, 单体相消失, 大部分溶胀在PVC中的VCM继续聚合, 单体液滴都转变为固体颗粒, 不易黏结在一起, 使树脂结构致密, 孔隙率降低。如果转化率继续增加, 单体越来越少, 外压大于内压, 导致树脂颗粒塌陷, 表面折皱、破裂, 新形成的PVC逐步充满颗粒内和表面孔隙, 使孔隙率下降, 因此, 要得到疏松型树脂, 转化率也需要控制, 一般在80~85%以下。
4 聚合温度
在常用聚合温度 (45~65℃) 范围内, 无链转移时, PVC的聚合度仅取决于温度。温度对孔隙率有影响, 在较高温度下聚合, 树脂粒径增长变慢, 最终平均粒径变小, 孔隙率较低。
聚合温度对PVC颗粒结构的影响深入到初级粒子层次。一般随着温度的增加, 初级粒子变小, 熔结程度加深, 粒子呈球形;而温度较低时, 易形成不规则的聚结体, 从而使孔隙率增加。
5 水油比
水的作用是作为单体VCM的分散介质和聚合热量的传热介质。水油比大小影响单体分散液体滴的数量和大小, 从而影响聚合体系的分散、合并速度甚至宏观成粒过程。
颗粒形态 篇2
摘要：选择大气污染严重的.石家庄市为北方污染城市代表,采集石市PM10颗粒物样品,运用扫描电镜和X射线能谱分析技术,观察分析单颗粒物形态特征.结果表明,污染城市大气PM10以块状颗粒物数量最多,来自表土风蚀的矿物颗粒;次为凝聚状颗粒和球状颗粒物,是人为源的标志;球粒可分为硅质小球、硅铝小球和铁质小球三类,分别具有光滑、粗糙和及粗糙外观形态.污染城市大气环境中生物质颗粒物多为菌类及生物残体.各类颗粒物常常粘附混杂在一起,当中有些是由丝状生物质颗粒物缠绕捕获而成.作 者：王赞红 张灵芝 WANG Zan-hong ZHANG Ling-zhi 作者单位：王赞红,WANG Zan-hong(河北师范大学资源与环境科学学院,石家庄,050061)
张灵芝,ZHANG Ling-zhi(河北石家庄市环境监测中心,石家庄,050061)
颗粒形态 篇3
关键词：特细砂；颗粒形态；扫描电镜；混凝土；砂浆
中图分类号：TU528 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2014）04-0048-02
细骨料是建筑工程材料混凝土的重要组成部分，其一般为粒径0.150～4.750 mm的砂，其中细度模数小于1.5、且平均粒径小于0.250 mm的砂称为特细砂。细骨料的几何性质包括颗粒形状、颗粒直径、颗粒级配等，这些性质不仅会影响混凝土拌合物的和易性与流动性，而且还会影响混凝土的抗压抗折等力学性能。有相关研究表明，细骨料的颗粒形态和表面结构对混凝土的工作性能和力学性能具有重要影响。
1 特细砂颗粒扫描电镜样品制备
在辽河中下游两处河砂产地采集特细砂样本，编号分别为A，B。研究表明，该地区特细砂粒径基本小于0.600 mm，粒度过细，且每一粒径范围内颗粒含量差距很大，经过筛分试验和颗粒级配，其细度模数分别为1.012，1.375。A砂中0.075～0.180 mm间的颗粒含量占整体含量的比重较大，粒度分布均匀性较差；而B砂各个粒径范围内都有一定含量的颗粒，粒度分布较A砂均匀。张颖对辽河特细砂颗粒的表面形态及几何形态进行了研究，得到辽河特细砂具有明显的分形特征。本试验在此基础上，对这两种砂样用电镜扫描，分析特细砂表面的微观结构。
1） 扫描电镜样品制备。特细砂颗粒样品制备与混凝土碎片样品的制备方法相同。由于样品质地粗糙，采用双喷技术以提高导电性。即先喷一层碳层作为导电底层，然后在高真空的条件下继续喷涂一层铂金，使碎片的凸、凹部分均能覆盖，从而达到既增强导电性、又提高显微图象质量的目的。
2） 扫描电子显微镜试验。将制备好的样品进行扫描电镜试验，放大不同的倍数做细微观察，并拍照。扫描电子显微镜为美国FEI公司生产的QUANTA600型号，分辨率为3.5 nm，可以进行高低真空及环境扫描，加速电压为0.2～30.0 kV，马达台参数为X=Y=150 mm，Z=60 mm，T= -10～+60°，R=360°，旋转类型为连续旋转。
2 扫描电镜试验结果及分析
细骨料颗粒的微观形态对混凝土和砂浆的各方面性能具有重要影响。利用扫描电镜分别对A，B两个砂样进行表面微观结构和形态的分析，将A，B两个砂样分别放大1 000倍和2 000倍进行观测，结果如图1和图2所示。本次试验观测了许多样品，这里仅列出图中2个。
图1中（a）为A砂样放大1 000倍的微观结构图，可以看出A砂表面含有少量的颗粒杂质，凹凸不平，但是整体是很接近于圆形的，棱角较多但较为圆滑；（b）为A砂样放大2 000倍的微观结构图，可以看到有细微的裂缝，表面较为平整光滑。图2中（a）为B砂样放大1 000倍的微观结构图，可以看出颗粒表面杂质较多，十分接近于球体；（b）为B砂样放大2 000倍的微观结构图，可以看出颗粒表面较为平整，相比A砂样粗糙一些，不密实，没有大的凹凸不平。在配制混凝土或者砂浆之前，最好用水将砂子清洗一下，因为这些砂子上面的杂质会影响水泥与砂子的粘结，使水泥与砂子之间产生缝隙。
本试验选取A，B两种特细砂作为辽河特细砂的观测样品，以得出辽河特细砂的一些普遍的规律。从图片及上述分析中可以看出：虽然A，B两种砂样都接近于圆形，但A砂样有很多、很大的凸起、凹陷及棱角存在，而B砂样是特别粗糙。同时，在特细砂混凝土工程以及试验中，也证实特细砂混凝土和砂浆的流动性要比中砂和粗砂好一些，这均是得益于特细砂颗粒的微观形态。加上特细砂表面凹凸比较明显，即从微观角度解释了辽河特细砂比表面积大的原因，使得在配制特细砂混凝土的时候需水量大。
3 特细砂与中砂混凝土及砂浆对比试验分析
分别配制中砂和特细砂混凝土（以中砂混凝土作为对照组），具体配合比及混凝土试块抗压强度见表1。
表1中的抗压强度为3块混凝土试块的平均抗压强度。配制特细砂混凝土时需要遵守低砂率、低坍落度、低水泥用量、粉煤灰超量取代这4个基本原则，在某些特定工程中还应该适当加入一些外加剂。本试验为了体现特细砂混凝土与中砂混凝土的对比性，其水灰比与砂率都选取一样的，并且没有加入掺和料和外加剂。
试验中发现，虽然采用相同的用水量，但中砂混凝土的坍落度较特细砂混凝土大一些，流动性较好。同时发现，在水灰比较低时，特细砂在配制混凝土时流动性不好，加入减水剂后有所改善。所以通常需要在特细砂混凝土中加入一些碱水剂，以解决特细砂混凝土用水量大的问题，达到施工中所必要的工作性能。在抗压强度方面，中砂混凝土的早期抗压强度和28 d的抗压强度都比特细砂混凝土的大。
4 结论
扫描电镜在研究特细砂微观结构方面具有非常直观的效果。通过对辽河流域特细砂进行颗粒表面微观结构的观察得知，辽河区域特细砂形状接近于圆形，并且颗粒表面有凹凸不平的棱角或非常粗糙，有少许杂质。该结果从微观角度说明了辽河特细砂比表面积大的原因，因此辽河特细砂在配制特细砂混凝土或砂浆的时候需水量较多。
通过混凝土试验发现，特细砂颗粒微观形貌决定颗粒形态差异，不仅影响配制混凝土及砂浆时的用水量，还影响到混凝土与砂浆的抗压强度。尤其是特细砂砂浆受此影响很大，导致其抗压强度很低。
参考文献
[1] 徐定华，冯文元.混凝土材料实用指南[M].北京：中国建材工业出版社，2005.
[2] 陈云波，徐培涛.水泥颗粒形貌的表征及其研究方法[J].水泥，2003（2）：17-19.
[3] 温喜廉，欧阳东，李建友.细骨料颗粒形貌特征、显微及微观结构研究[J].混凝土，2013（6）：62-66.
Abstract： The superfine sand has evolved into a building resource. In this paper， the scanning electron microscopy is applied to observe the superfine sand from a micro scope， and make superfine sand concrete and mortar as experimental test. The results show that the superfine sand in Liao River has more uneven edges and corners and rough surface， so the specific surface area is big. Therefore water demand is big when it is used in the preparation of superfine sand concrete， and the effect in the superfine sand mortar is particularly significant.
颗粒形态 篇4
关键词：开闭运算,A-开运算,颗粒分析,细胞分布
1 理论基础
在数学形态学中, 开闭运算是所有形态学运算的基础:如果一个集合X被集合A先腐蚀再膨胀, 那么可以得到一个比原来更小的集合, 将其称为A对X作开运算的结果, 记为X·A= (XΘA) ⊕A, 常用αA (X) 表示X被A所作的开运算, 即:αA (X) =X·A= (XΘA) ♁A。
如果一个集合X被集合A先膨胀再腐蚀, 那么可以得到一个比原来更大的集合, 将其称为A对X作闭运算的结果, 记为X·A= (X⊕A) ΘA, 常用βA (X) 表示X被A所作的闭运算, 即:βA (X) =X·A= (X⊕A) ΘA。
由定义可知开闭运算具有:①递增性若X⊆Y, 被同一集合A作开运算有:αA (X) ⊆αA (Y) ;被同一集合A作闭运算有:βA (X) ⊆βA (Y) ;②幂等性 (X·A) ·A=X·A, (X·A) ·A=X·A;③开运算具有非扩张性αA (X) ⊆X;闭运算具有扩张性βA (X) ⊇X。
文献[4]介绍了A-开运算。A-开运算作为建立形态学颗粒分析方法的基础, 下面具体讨论A-开运算及其两个相关命题的证明。
定义:对于给定的集合X, 若有集合A使得X·A=X, 则称X是A-开的。
下面论证关于A-开运算的两个命题:
引理1:集合X是A-开的充要条件是存在集合Y使得X=Y♁A。
证明必要性:若X是A-开的, 那么X=X×A= (XΘA) ♁A, 令Y=XΘA, 即得X=Y⊕A。
充分性由闭运算的扩展性知: (Y⊕A) ΘA=Y·A⊇Y, 如果X=Y⊕A, 因为膨胀是递增运算 ( (Y⊕A) ΘA) ⊕A= (Y·A) ⊕A⊇Y⊕A, 于是 ( (Y⊕A) ΘA) ⊕A⊇Y⊕A=X。
另一方面, 由开运算的非扩展性知: ( (Y⊕A) ΘA) ⊕A= (Y⊕A) ·A⊆Y⊕A=X, 于是X·A= ( (Y⊕A) ΘA) ⊕A= (Y⊕A) ·A=Y⊕A=X, 即证。
引理2:设集合A, B满足A是B-开的, 那么对于每个集合X⊆R2有:
undefined
证明根据膨胀满足结合律和交换律:A⊕ (B⊕C) = (A⊕B) ⊕C, A⊕B=B⊕A。
因为A是B-开的, 由引理1存在集合C使得A=B⊕C=C⊕B。又因为:
(X·A) ·B= ( (XΘA) ⊕A) ·B= ( (XΘA) ⊕ (B⊕C) ) ·B
= ( ( (XΘA) ⊕C) ⊕B) ·B=[ ( ( (XΘA) ⊕C) ⊕B) ΘB]⊕B
将 (XΘA) ⊕C看作一个整体, 由引理1证明过的结论 ( (Y⊕A) ΘA) ⊕A=Y⊕A可得:
=[ ( ( (XΘA) ⊕C) ⊕B) ΘB]⊕B= ( ( (XΘA) ⊕C) ⊕B)
又膨胀满足结合律, 可得:
= ( ( (XΘA) ⊕C) ⊕B) = (XΘA) ⊕ (C⊕B) = (XΘA) ⊕A=X·A
综上得到 (X·A) ·B=X·A
根据开运算的非扩展性X·A⊆X, 再由开运算的递增性:
X·A= (X·A) ·B⊆X·B
即证明了 (1) 成立。
为了证明 (X·B) ·A=X·A, 因为 (X·B) ·A⊆X·A是显然成立的。由结论 (1) 有:
X·A= (X·A) ·A⊆ (X·B) ·A
即证明 (X·B) ·A=X·A, 因此 (2) 成立。
2 颗粒分析
按照A-开运算的原理, 选择一个基元A, 令A1=A, A2=A⊕A=A1⊕A, A3=A⊕A⊕A=A2⊕A, ……, 结合前面关于A-开给出的两个引理, 可知对所有的r, Ar+1是Ar-开的。结合引理2中的结论 (1) 得到递增的图像序列:
undefined
可以看到在R2中, 令{rA} (r>0) 是由结构元组成的集合, 因此对于 (s>r) 有sA是rA-开的。假设X是形状和尺寸不一的颗粒组成的集合, 用rA和sA分别对X作开运算, 由A-开运算原理, 即:
undefined
将A看作单位结构圆盘, 用αr替代αrA.这一过程可以形象地理解为一个筛子, 其中r可认定为筛子的筛孔大小, 筛孔越大滤去图像中的部分也越多, 但为保证应该保留的东西使之不致于损失, 筛孔的选择是很关键的。
由上面的原理给出下面颗粒分析定义:如果r为一正整数变量, A为形态学基本结构元素, X表示二值图像, 那么αr (X) ={X·rA}为图像X的颗粒分析, 记作{αr}, 其中undefined。
根据前面论述的筛子原理, 可将r看作是筛子筛孔尺寸的大小, 那么不难理解颗粒分析的3个基本特性:①经过筛选后的图象都为原来图像的一个子集;②如果图像A、B存在关系A⊆B, 经过颗粒分析{αr}筛选后的图象有:αr (A) ⊆αr (B) , 依然存在着图像间的包含关系;③采用不同尺寸的筛选算子αr和αs先后对给定图像进行筛选, 筛选的结果不受先后顺序影响, 所得到的图像与只用筛孔大的筛子筛选得到的结果是一样的。
颗粒分析{αr} (r>0) 还有以下性质:①若A∩B=Φ, 那么αr (A∪B) =αr (A) ∪αr (B) ;②若A∩B≠Φ, 那么αr (A∩B) ⊆αr (A) ∩αr (B) 。
这两个性质说明在对离散的图像和彼此粘连的两种图像进行颗粒分析时, 筛选的结果是有区别的。如果颗粒彼此没有粘连, 那么用颗粒分析算子对它们一起筛选和分开筛选时, 所得到的结果是一致的;如果颗粒彼此是粘连的, 用颗粒分析算子对它们一起筛选和分开筛选, 所得到的结果可能相同, 也可能存在一个包含关系。因此, 在处理彼此粘连颗粒时, 应该先设法将它们分开, 然后再筛选。借助前面介绍的颗粒分析方法的相关原理和性质, 下面我们对医用细胞图片进行形态学分析。
3 实验过程及结果分析
在生物体正常肌体中, 活体细胞都有一个生长周期, 当一个细胞分裂为两个细胞时, 会经历细胞膨胀变大, 当分成2个单个细胞后细胞又会变小, 除去细胞正常的消亡, 细胞的尺寸大小应该会在一个范围内变化。通过细胞学的相关理论我们可以知道, 当细胞发生病变时, 比如细胞萎缩或肿胀而死亡, 在这些过程中细胞的大小是会发生变化的。下面利用前面介绍的理论, 对细胞尺寸进行测量和统计分析。以一张彩色的细胞图片为例, 其图像实验流程设计见图1。
3.1 细胞图片的预处理
按照上面实验设计流程读出彩色图像 (如图2 (a) ) , 将彩色图像转化为灰值图像 (如图2 (b) ) ;在测量和统计之前, 先将灰值图像二值化处理, 为了减少背景噪声, 选取较低阈值二值化 (如图2 (c) ) , 细胞为黑色部分, 其像素是0。为了准确统计细胞个数, 必须对图像求补, 然后填充图像中的孔洞 (如图2 (d) ) ;为了避免图像中靠近边框形状不完整的细胞个体对测量准确度的影响, 要将这些与边框粘连的细胞全部去除 (如图2 (e) ) 。
在获取图像的过程中, 由于受到各种因素的影响, 所得到的图像总会或多或少的感染一些噪声, 这些噪声会不同程度恶化图像的质量, 给后面的统计带来误差, 所以要对图像去噪。运用圆盘状结构元素集合{rA} (A为单位结构圆盘) , 选取r=9的圆盘对图像作形态学开运算去噪, 同时平滑细胞体边界上的毛刺 (如图2 (f) ) 。接下来选用{rA}中不同尺度的结构元对图像筛选, 将像素为1的对象逐步统计下来。
3.2 细胞个数统计
统计的主要步骤包括利用圆盘状结构元素集合{rA}对预处理后的图像作颗粒分析, 以统计出图片中细胞个数的尺度分布情况。首先, 利用{rA}对图像作形态学开运算, 随着结构元素从小到大递增, 将产生一系列子图像, 每一幅子图像对应于结构元素集合中的某一尺度 (大小) 的结构元素。然后, 将相邻两幅子图像进行差分, 便可得到对应于某一尺度的细胞图像, 图3分别给出了不同尺度所对应的细胞个数的图像。
在采用一系列递增尺度的结构元对图像进行筛选的过程中, 筛除后的图像中会余下尺寸不同的细胞, 将个数进行统计, 得出一定范围内的细胞个数, 见表1。
(尺寸为单位长度)
图3给出的是与某一细胞尺寸范围对应的所有细胞个数分布的直方图, 横坐标表示细胞换算成圆的半径的长度, 纵坐标表示细胞体个数, 细胞尺寸和细胞个数统计的表格如上。图4给出的是在采用一系列递增的结构元对细胞图片做颗粒分析后, 所统计出的是与某一确定的细胞尺寸对应的所有细胞个数的分布图, 其中横坐标表示细胞尺寸 (大小) , 纵坐标为细胞体数目。
3.3 实验结果分析
为了分析结果, 给出下面的定义:
undefined
其中Sum表示图片中细胞的总数, Di表示不同尺度内所有细胞半径的和, Ni表示不同尺度内所有细胞的个数, undefined和r分别表示细胞的平均半径和细胞的实际半径, Var为均方差用来衡量与细胞平均半径的偏离程度。结合图4和图5统计出的细胞个数分布情况, 计算后给出对实验的分析结果 (见表2) , 可以得出图片中细胞的平均尺度和细胞尺度的大体波动范围。
4 结束语
本文研究了建立在数学形态学开闭运算基础上的二值形态学颗粒分析方法的基本原理和相关性质。在此基础上给出了细胞图片的医学图像处理。为准确快捷地测量细胞尺度分布, 采用了一种基于形态学开颗粒分析的测量方法。该方法首先对采集到的原始图像进行预处理, 以消除噪声斑点、细胞粘连、边框细胞缺损等因素对测量的影响, 然后利用基于形态学开的颗粒分析统计颗粒尺度分布。该方法的不足之处是, 在连续作颗粒分析的过程中, 细胞外边界也逐步被磨光, 因此会导致所统计的细胞精度不高。该方法通过选取适宜大小和形状的结构元素, 可应用于其它像大豆、谷物、煤炭、胶囊等颗粒图像的统计分析。
参考文献
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[5]邹丹平, 胡德生, 金升俊, 等.基于分水岭的彩色图像颗粒分析方法[J].中国图象图形学报, 2005 (11) .
颗粒形态 篇5
1.1 动物
健康Wistar大鼠60只, 雌雄各半, 体重180～220g, 由哈药总厂实验动物中心提供, 合格证号:黑动字第P00105004。
1.2 药品
强心颗粒 (附子、葶苈子、桂枝、白术、茯苓、人参、黄芪、牡丹皮、丹参、泽泻等) , 由黑龙江省中医研究院提供, 分别制成含3.96g生药/10ml, 7.92g生药/10ml, 和15.84g生药/10ml的混悬液。卡托普利:常州制药有限公司生产, 制成含药0.45mg/ml的混悬液;注射用盐酸阿霉素:上海华联制药有限公司。
1.3 主要仪器
RM6280C16导生理信号采集处理系统 (含台式电脑及RM6280C16导生理信号处理软件) :四川成都仪器厂。BX60万能显微镜:日本Olympus公司。
2方法
2.1 动物分组及造模给药
60只大鼠随机分为6组, 每组10只。空白组, 模型组, 阳性对照组 (卡托普利) , 强心颗粒高、中、低剂量组。除空白组外的其他5组大鼠予阿霉素 (4mg/kg) 进行尾静脉注射[1], 每5天1次, 连续3次。空白组大鼠尾静脉注射1ml生理盐水。第3次尾静脉注射后1小时开始灌胃。各组均每日1次灌胃给药, 连续15天, 剂量见表1。
2.2 取材及标本制作
将大鼠用戊巴比妥钠 (35mg/kg) 腹腔内麻醉后, 仰卧固定在手术台上, 将心电极头插入大鼠四肢皮下, 检测心电图 (ECG) , 通过心电测心律 (HR) 。将大鼠剪毛、备皮后, 在颈部上中纵切开皮肤直延至胸部, 分离颈总动脉, 并剥离气管, 在气管正中剪一倒“T”字口, 接小型动物呼吸机, 频率60次/分钟, 潮气量0.9ml, 然后将大鼠胸部肌肉一层层剥离, 待能看清肋骨后, 将缝合线分别穿过第1至第4肋骨距正中线大约1cm处系牢, 撕断肋间肌肉, 然后剪断肋骨, 暴露心脏, 用扩胸器将大鼠的整个胸腔撑开, 剪开心包膜, 分离升主动脉, 安置内径2mm的电磁血流量计探头, 测量并记录心输出量 (CO) ;用自制的直径约1mm的带肝素的心导管经压力转换器接16导生理记录仪, 迅速将导管经心尖部插入左心室, 同时观察示波器, 记录左室内压 (LVSP) , 左室内压最大上升和下降速率 (±dp/dtmax) , 收缩压 (ASP) , 舒张压 (ADP) 。取出大鼠心脏, 立即投入10%甲醛溶液中固定进行梯度酒精脱水, 二甲苯透明, 石蜡包埋, 切片, 常规苏木素-伊红染色 (H-E) , 在光学显微镜观察。
2.3 统计学处理
采用SPSS11.5统计软件进行分析。计量资料均以均数±标准差undefined表示, 组间采用两样本比较用t检验。
3结果
3.1 动物存活情况
60只大鼠因造模, 手术意外, 麻醉和灌胃不当共死亡11只, 各组存活动物数见表1。
3.2 强心颗粒对充血性心力衰竭 (CHF) 大鼠血流动力学的影响
见表1。
与空白组比较△P<0.05;与模型组比较*P<0.053.3 强心颗粒对充血性心力衰竭大鼠组织形态学的影响
空白组:心肌纤维成束状排列, 结构均匀, 细胞间质无水肿、充血, 无炎细胞浸润。模型组:心内膜下心肌细胞有炎细胞浸润, 心肌坏死, 有散在的心肌细胞脂样变性。阳性组:散在的心肌细胞空泡变, 多数心肌细胞比较正常, 心外膜见少量炎细胞浸润。高剂量组:散在的心肌细胞脂样变性, 多数心肌细胞比较正常。中剂量组:心内膜下心肌细胞炎性浸润, 以淋巴细胞为主。低剂量组:心内膜下出血改善, 弥漫性的心肌细胞散在的凝固性变性。
4讨论
充血性心力衰竭 (CHF) 为临床常见的危重症, 是多数器质性心脏病几乎不可避免的结局, 5年存活率与恶性肿瘤相仿, 心力衰竭住院率占同期心血管病的20%, 死亡率占40%, 是世界范围内的研究重点与难题[2]。目前已经明确导致心力衰竭发生发展的机制是心室重塑。心室重塑的一个很重要因素是心肌结构和功能的变化, 组织形态学和血流动力学反映了心肌结构和功能的状态。血流动力学监测能及早正确地了解心力衰竭的病理生理过程, 临床表现常迟发于血流动力学的变化, 血流动力学的改变揭示了心力衰竭的预后和转归。因而在本实验研究中用血流动力学和组织形态学的变化作为判断心衰大鼠用药后疗效的重要指标。中医药临床应用于充血性心力衰竭的治疗收到良好疗效[3]。本研究显示强心颗粒高、中剂量组可以明显改善CHF大鼠的心率、收缩压、舒张压、左室收缩内压、心输出量、左室内压最大变化速率, 并有明显的量效关系, 以高剂量组为显著。强心颗粒还可以使 CHF大鼠心肌细胞水肿、肥大减轻, 肌纤维断裂处炎症减轻, 改善心肌组织形态学变化, 减少心肌结构的变化。由此可见:强心颗粒可以改善心功能, 一定程度恢复心肌结构, 这可能是强心颗粒治疗慢性心力衰竭的机制之一。
参考文献
[1]施新猷.现代医学实验动物学.北京:人民军医出版社, 2000:78.
[2]张文博.心血管病的当今问题.北京:科学技术出版社, 1999:243.
