Пассивные механические свойства биологических тканей - Реферат

Под механическими свойствами биотканей понимают две разновидности: Первая (активная) связана с процессами биологической подвижности: сокращение мышц, рост клеток, движение хромосом в клетках, их деления и т.д. Биологическая ткань - композиционный материал, образованный объемным сочетанием химически разнородных элементов и обладающий реологическими свойствами, отличающимися от свойств отдельных компонентов биоткани. Механические воздействие на биоткани вызывают в них деформации и напряжения, появляется механическое движение, распространяются волны. В биомеханике все ткани человека подразделяются по плотности и типу пространственной структуры на твердые (кость, эмаль и дентин зубов), мягкие (мышцы, эпителий, эндотелий, соединительная ткань, паренхима), жидкие (кровь, лимфа, ликвор, слюна, сперма). Так реализуется на модели ползучесть материала (деформация тела под действием постоянной нагрузки): , где Е - модуль Юнга, ? - деформация, ?упр - упругая часть общей деформации в модели Максвелла.Главными биомеханическими показателями, характеризующими деятельность мышцы, являются: а) сила, регистрируемая на ее конце (эту силу называют натяжением или силой тяги мышцы) и б) скорость изменения длины. Механические свойства мышц сложны и зависят от механических свойств элементов, образующих мышцу (мышечные волокна, соединительные образования и т.п.), и состояния мышцы (возбуждения, утомления и пр.). Сила, развиваемая каждым из них, одинакова и равна силе, регистрируемой на конце миофибриллы (подобно тому, как равны силы в каждом из звеньев цепи, к концам которой приложены растягивающие силы). Поэтому при прочих равных условиях увеличение физиологического поперечника мышцы привело бы к увеличению ее силы, но не изменило бы скорости укорочения, и наоборот, увеличение длины мышцы сказалось бы положительно на скорости сокращения, но не повлияло бы на ее силу. Сначала мышца растягивается легко, а затем даже для небольшого удлинения надо прикладывать все большую силу (иногда мышцу в этом отношении сравнивают с вязаными вещами: если растягивать, скажем, трикотажный шарф, то вначале он легко изменяет свою длину, а затем становится практически нерастяжимым).Артерии и вены вносят лишь незначительный вклад в общее сопротивление кровотоку, который осуществляется через сосудистое русло. В то же время эластические свойства артерий и вен являются весьма важным фактором, влияющим на деятельность сердечно-сосудистой системы, так как эти сосуды могут функционировать как резервуары, и в них могут быть накоплены существенные количества крови. Эластические свойства сосудов или отделов сосудистой системы часто характеризуются такой величиной, как растяжимость, которая отражает, насколько изменяется их объем в ответ на определенное изменение трансмурального давления. Так как вены столь растяжимы, что даже небольшие изменения периферического венозного давления могут вызвать перемещение существенного объема циркулирующей крови в периферический венозный пул или из него. Переход в вертикаль - нос положение тела, например, увеличивает венозное давление в нижних конечностях и способствует накоплению крови (создание пула) в этих сосудах.Увеличение объема грудной полости приводит к уменьшению давления в плевральной полости; в результате увеличения разности давления между давлением воздуха и давлением плевральной полости легкие расправляются. Атмосферное давление (р) на грудную клетку уравновешивается давлением плевральной полости и эластичной тягой грудной клетки: Ратм = Рпл Рэл.гк (1) Давление в альвеолах уравновешивается давлением в плевральной полости и эластичной тяги легких: Рал = Рпл Рэл.л (2) Поскольку пространство грудной полости замкнуто, это увеличение объема приводит к уменьшению давления в легких, и, когда давление становится ниже атмосферного, наружный воздух устремляется через трахею и бронхи в альвеолярные мешочки и альвеолы. При выдохе воздух выталкивается из легких благодаря эластичности самих легких и тяжести стенок грудной клетки.Упругие свойства биообъектов прежде всего обоснованы их молекулярным строением и составом их составляющих веществ. Две трети массы компактной костной ткани составляет гидроксилопатит. В остальном кость состоит в основном из коллагена (высокомолекулярное соединение, волокнистый белок, обладающий высокоэластичностью). Ее механические свойства зависят от многих факторов, в том числе от возраста, индивидуальных условий роста организма и, конечно, от участка организма. Кожа состоит из волокон коллагена, эластина (так же, как и коллаген, волокнистый белок) и основной ткани - матрицы.

План

1. Механические модели биообъектов. Закон Гука при деформации тканей

2. Механические свойства мышц и костей

3. Механические свойства стенки кровеносных сосудов

4. Механические процессы в легких

5. Молекулярные основы упругих свойств биообъектов

Литература

1. Механические модели биообъектов. Закон Гука при деформации тканей

1. А.Н. Ремизов, А.Г. Максина, А.Я. Потапенко. Учебник по медицинской и биологической физике.

2. Волькенштейн М.В. Общая биофизика: Монография.

Размещено на .ru