Первые печатные труды по биомеханике

Неаполитанец Джиованни Альфонсо Борелли обучался в Риме у ученика Галилея Бенедетто Кастелли, основателя современной гидравлики. По-видимому, он был знаком с Галилеем и находился в Риме в 1633 г., когда там длилось судебное разбирательство инквизиции. Борелли предвосхитил некоторые идеи Исаака Ньютона и положил начало новому научному направлению – ятромеханике. Он первый приложил принципы новой механики Галилея к исследованию разнообразных механических процессов в организмах. Монументальный труд Борелли «О движении животных» вышел вскоре после его смерти, в 1680–1681 гг. в Риме. С этим двухтомным трудом связывают начало систематического изучения механики живых существ [Fung, 1993]. Борелли принадлежат оригинальные исследования работы сердечной мышцы, кишечника и легких, полета птиц и плавания рыб. Он объяснил различные типы движений человека и животных на основании известных тогда в механике принципов рычага и действующих сил. Он описал механические функции скелета и мышц, объяснил механизм дыхания через работу дыхательных мышц, при сокращении растягивающих грудную клетку. Проводя количественные измерения объемов вдыхаемого и выдыхаемого воздуха, Борелли, сделал вывод, что вдох управляется работой дыхательных мышц, а выдох в большей степени определяется упругими свойствами тканей. Причиной мышечного сокращения Борелли считал «нервный сок», который поступает в мышцу по подходящему к ней крупному нервному волокну. В результате мышца «намокает» и становится толще. Несмотря на неправильность, это объяснение было прогрессивным, поскольку до него причиной сокращения мышц считались волевые импульсы души или «животные духи». Исследуя многочисленные и разнообразные механические процессы как основу функционирования организмов, Борели считал, что мышечное сокращение не является число механическим процессом, а связано с химическими процессами. В 1680г. Борелли с помощью термометра измерил температуру в сердце животного и показал, что она не выше, чем температура в других точках тела, опровергнув тем самым гипотезу Аристотеля о существовании «сердечного огня» - перепада температур между сердцем и легкими - как движущей силе кровообращения [Беркенблит, 1988]. По-видимому, Борелли был первым естествоиспытателем, который понял, что именно наличие рычагов в строении скелета способствует развитию организмами при сокращении мышц значительный усилий, превосходящих силы сопротивления окружающей среды и способствующие таким образом их перемещению в воде и воздухе. Исходя из принципа статического равновесия, он вычислил силы, необходимые для поддержания равновесия при различных положениях тела и при разных видах внешней нагрузки, а также рассчитал положения центров масс человеческого тела и его отдельных звеньев. Он впервые описал движения млекопитающих, птиц, рыб и насекомых на языке рычагов, осей вращения и приложенных сил. И это все было проделано задолго до того, как И.Ньютон сформулировал законы движения. Борели первым предположил, что сокращение сердца аналогично работе скелетной мускулатуры и описал систему кровообращения как гидравлическую систему.
Французский естествоиспытатель Рене Реомюр, известный своими физиологическими трудами по регенерации и названной его именем температурной шкалой, исследовал механику пищеварения. Итальянский физик и астроном Франческо Гримальди, известный открытием явления дифракции света, впервые обнаружил звуки, генерируемые сокращающимися мышцами. В трактате «Physicomatheis de lumine» (1665) он указал, что, приложив кончики больших пальцев рук к ушам и сжимая кисти в кулак, можно слышать низкочастотные звуки. Звуки будут тем громче, чем сильнее сокращены мышцы. Появление звуков он связал с «возбуждающими движениями животных духов» мозга. Интересно, что это явление в течение более 150 лет не привлекало внимания исследователей, а качественная методика регистрации акустического излучения появилась лишь три столетия спустя [Oster, 1973].
Английский физик Роберт Бойль, открывший знаменитый газовый закон, исследовал работу легких и зависимость объема вдыхаемого воздуха от давления. Итальянский биолог и врач Марчелло Мальпиги - один из основателей микроскопической анатомии, современной эмбриологии и гистологии - используя микроскоп, в 1661 г. открыл капилляры – недостающее связующее звено в системе циркуляции между артериями и венами [Fung, 1968]. В своих работах он подробно описал капиллярное кровообращение, микроскопическое строение тканей и органов растений, животных и человека.
Борели, Мальпиги и Декарт стали ключевыми фигурами в развитии ятромеханики XVII века, применяя идеи и методы исследования современной им механики для исследования живых объектов. Представитель ятромеханики итальянский врач Бернардино Рамаццини (Bernardino Ramazzini), основоположник промышленной патологии и гигиены труда, писал «В наш век, можно сказать, вся медицина сведена к механике». В своем фундаментальном труде «О болезнях ремесленников. Рассуждения» (1700 г.) он описал условия труда и этиологию профессиональных заболеваний около семидесяти различных специальностей и ремесел, предложил методы их профилактики [БСЭ.т.21.С.451].

Дата добавления: 2015-06-04