Биомеханика

Глава 17 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.

17.1. Биомеханика сердца и сосудов. Гемодинамика

 

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. Коллагеновые 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.

 

Рис. 17.1. Кровеносная система:

1 — внутренняя яремная вена, 2 — левая подключичная артерия, 3 — легочная артерия, 4 — дуга аорты, 5 — верхняя полая вена, 6 — сердце, 7 — селезеночная артерия, 8 — печеночная артерия, 9 — нисходящая часть аорты, 10 — почечная артерия, 11 — нижняя полая вена, 12 — нижняя брыжеечная артерия, 13 — лучевая артерия, 14 — бедренная артерия, 15 — локтевая вена и артерия, 16 — бедренная вена, 17 — артерии и вены голени, 18 — дорсальные плюсневые сосуды, 19 — капиллярная сеть

 

 

Рис. 17.2. Схема кровообращения в важнейших органах и системах

 

 

Рис. 17.3. Строение основных участков кровеносных сосудов: 1 — внутренняя оболочка (интима), 2 — средняя оболочка (медия), 3 — внешняя оболочка (адвентиция), 4 и 5 — внутренняя и наружная эластические мембраны, 6 — венозный клапан, 7— капилляры