Биомеханика сердца и сосудов. Гемодинамика

МЕДИЦИНСКАЯ БИОМЕХАНИКА

Современная биомеханика представляет собой раздел биофизи­ки, который изучает механические свойства живых тканей, органов и организма в целом, а также происходящие в них механические яв­ления.

В зависимости от изучаемых свойств выделяются специфиче­ские области биомеханических исследований: биомеханика ды­хания, кровообращения (гемодинамика), дыхательной мускулату­ры, опорно-двигательного аппарата (ОДА); механика повреждений (травм) ОДА; характеристика прочности тканей при внешних сило­вых воздействиях; и, наконец, механика движений человека.

К системе кровообращения относятся: сердце, выполняющее функцию насоса, и периферические кровеносные сосуды — арте­рии, вены и капилляры (рис. 17.1). Выбрасываемая сердцем кровь разносится к тканям через артерии, артериолы (мелкие артерии) и капилляры, и затем возвращается к сердцу по венулам (мелким венам) и крупным венам. На рис. 17.2 приведена схема кровообра­щения в важнейших органах и системах.

На рис. 17.3 представлено строение сосудов. Стенки артерии состоят из нескольких слоев. Гладкие мышцы обладают способно­стью к расширению и сужению сосудов. Под мышечными слоями проходят сосуды и нервы. Раздражение симпатических нервов при­водит к сокращению гладких мышц и сужению сосудов. Коллагено-вые волокна не обладают упругостью, они способны растягиваться.

Диаметр кровеносных сосудов и тканевой состав их стенок различ­ны в зависимости от типа сосуда. Как правило, в стенках артерий больше эластической ткани и меньше коллагеновых волокон, чем

в стенках вен; вены же, напротив, более богаты коллагеновыми волокнами, нежели эластическими.

Капилляры имеют эндотелиальный слой, но их стенки лишены мышечной и соединительной ткани. Они относительно пассивны, и их поведение определяется преимущественно процессами, про­исходящими в примыкающих артериолах и венулах.

Лимфатические сосуды, выполняющие особую функцию, по строению сходны с венами, отличаясь от них меньшей толщиной и большей проницаемостью.

3. Напряжение (7) прямо пропорционально радиусу (г) (7 = Р- г): чем больше радиус, тем больше напряжение, и наоборот.

В соответствии с законом Лапласа мелкие сосуды, а также сосу­ды сердца небольших размеров способны выдержать большее давле­ние, чем более крупные сосуды и вероятность их разрыва меньше.

В законе Лапласа речь идет о пассивном напряжении, т. е. на­пряжении, зависящем от структурных особенностей самого сосуда, таких, как количество эластических и коллагеновых волокон.

Активное напряжение связано с сокращением гладких мышц сосуда, приводящим к его сужению и уменьшению кровотока в нем. Если нервы, оканчивающиеся на этих мышцах, раздражать с воз­растающей частотой, давление в сосудах будет увеличиваться, а кровоток падать (рис. 17.6).

Трансмуральное давление равно разнице между давлением, действующим на сосуд извне, а именно со стороны окружающих тканей и тканевой жидкости, и изнутри (кровяным давлением). Так, при сокращении мышцы кровоток в ее сосудах может временно прекратиться в связи с тем, что действующая извне сдавливающая сосуд сила будет больше давления внутри сосуда. Например, при судорогах мышц у спортсмена во время выполнения интенсивных уп­ражнений. В этой связи исключаются упражнения с натуживанием,

задержкой дыхания, поднятие тяжестей, прыжковые упражнения для людей пожилого и старческого возраста, а также упражнения на тренажерах, подводное плавание, прыжки в воду из-за возмож­ности возникновения спазма мышц.

Дата добавления: 2015-05-09