Глава 5 •Механические и динамические свойства мягких тканей
вается до уровня максимальной нагрузки или предела прочности, т. е. достижения разрыва.
Данные, касающиеся величины растяжения, вызывающей структурные изменения, являются весьма немногочисленными, а показатели удлинения колеблются от 11 до 100 %. Эти структурные изменения в значительной мере зависят от величины и характера деформирующей силы, а также от продолжительности ее воздействия.
Свойства напряжения — деформации периферического нервного ствола. Сандерленд и Бредли (1961) провели серию экспериментов, изучая явление напряжения-деформации в растянутых периферических нервах человека, подвергавшихся постепенно увеличивающимся нагрузкам вплоть до механического повреждения. У лиц в возрасте 30-50 лет были взяты и сразу же подвергнуты анализу образцы срединного (п=24), локтевого (24), медиального подколенного (13) и латерального подколенного (15) нервов спустя 12 часов после смерти.
Проведенные тесты позволили получить следующую информацию о диапазоне максимальной нагрузки (кг):
срединный 7,3-22,3
локтевой 6,5-15,5
медиальный подколенный 20,6-33,6
латеральный подколенный 11,8-21,4.
Максимальный предел прочности нервного ствола
Нервы не являются гетерогенными структурами и не ведут себя как совершенные цилиндры. Диапазон максимального растягивающего напряжения (кг-мм~2) определяли на площади поперечного сечения нервного ствола:
срединный 1,0-3,1
локтевой 1,0-2,2
медиальный подколенный 0,5-1,8
латеральный подколенный 0,8-1,9.
Максимальное удлинение нервного ствола
Если при растягивании нерва не был превышен его предел эластичности, то нерв восстанавливает свою исходную длину. Исследования также показывают, что при устранении нагрузки нерв восстанавливает и свои эластичные свойства. Если же предел эластичности превышен, нерв не восстанавливает свою исходную длину, а оказывается деформированным. Тесты выявляют линейную (эластичную) взаимосвязь между нагрузкой и удлинением в диапазоне удлинения, которую можно представить следующим образом (%):
6-ш
97
Наука о гибкости
срединный 6-20,
локтевой . 8-21,
медиальный подколенный 7-21,
латеральный подколенный 9-22.
Процент удлинения при механическом повреждении
Максимальное удлинение при пределе эластичности составляет около 20 %. При максимальном удлинении порядка 30 % происходит полный механический разрыв. Удлинение при механическом повреждении нервного
ствола как процент от длины в покое составляло (%):
срединный 7-30,
локтевой 9-26,
медиальный подколенный 8-32,
латеральный подколенный 10-32.
Значение нервного растяжения для специалистов в области медицины. Ридевик с коллегами (1990) выяснили некоторые факторы, имеющие практическое значение для специалистов в области медицины. Во-первых, было установлено, что при механическом повреждении нервный ствол оказывается в целом неповрежденным, несмотря на многочисленные разрывы периневральных оболочек. «Таким образом, чисто визуально невозможно определить структурную целостность нервного ствола». Кроме того, разрывы периневральных оболочек имеют место не в одном участке. Этот факт «указывает на то, что травмы от растяжения периферического нерва могут быть не локальными, а происходить вдоль всей длины нерва» (рис. 5.16).
Внутриневральный капиллярный кровоток. Важным последстви ем растягивания нерва является воздействие на внутриневральный капил лярный (микроваскулярный) кровоток (рис. 5.17). При растяжении нерва площадь его поперечного сечения постепенно уменьшается. Это изменение приводит к сжатию, вызывающему дальнейшую де формацию нервного волокна, а также нару шение его кровоснабжения. Важность адекватного кровоснабжения для функции нерва хорошо известна. Поэтому можно ожидать, что растягивание, отрицательно влияющее на внутриневральный капилляр ный кровоток, нарушает нервную функ цию. Исследования, проведенные Лунд- борг (1975), Лундборг и Ридевик (1973) и Рис. 5.16. Поведение пучка и нахо- Огата и Наито (1986), показали нарушение дящихся в нем нервных волокон внуТриневрального капиллярного кровото- нервного ствола, растянутых до п_. „
точки механического повреждения ка ПРИ удлинении нерва на 8%. Полная
98
Глава 5 ■ Механические и динамические свойства мягких тканей
Рис. 5.17.
Архитектура микрососудов внутри пучка,
определенная в результате исследований
периневрия, артериолы, венулы, капилляров.
Обратите внимание на капиллярные петли,
которые иногда располагаются в
плоскостях, перпендикулярных продольной
оси нерва. Стрелками отмечено направление
кровотока
внутриневральная ишемия (снижение кровоснабжения) возникала при удлинении на 15 %. После расслабления, следовавшего за растяжением, кровообращение восстанавливалось.
Влияние растягивания на нервную передачу. Другим немаловажным последствием растяжения нервов является нарушение электрической проводимости. Нарушение проводимости наблюдали при растягивании на 6-100 %, в зависимости от вида подопытного животного. Не так давно Уолл с коллегами (1992) высказали предположение, что начальное (раннее) нарушение проводимости обусловлено не ишемией, а механической деформацией.
Защитные структуры нервных стволов. Каким образом периферические нервы ног позволяют человеку стоять прямо, наклоняться вперед, не сгибая ноги в коленях, и упираться ладонями в пол? Ведь во время выполнения этих движений ткани, вовлеченные в растягивание, иногда удлиняются до 5 см! Ответ заключается в следующем. Для большинства периферических нервов характерны три особенности, защищающие их от физической деформации: ненатянутость, ход (расположение) нервов относительно суставов и эластичность.
Ненатянутость нервного ствола и нервных волокон
Нервный ствол проходит волнообразно. Такой же волнообразный ход в оболочках эпиневрия характерен и для пучков волокон, а также для каждого нервного волокна внутри пучка. Если напряжение небольшое или отсутствует вообще, нервы сокращаются подобно гармошке (J.W.Smith, 1966). Вследствие этого длина нервного ствола и нервных волокон между любыми двумя фиксированными точками конечности значительно превышает линейное расстояние между этими точками (рис. 5.18).
При начальном растягивании волнистость нерва устраняется. По мере продолжения растягивания она исчезает в пучках и, наконец, в отдельных нервных волокнах. Таким образом, только при этом оконча-
7*
99
Наука о гибкости
Пучок.
Нервное_ волокно
Нервный ствол
Рис. 5.18. Диаграмма, иллюстрирующая характерную волнистость нервов, пучков и нервных волокон, которая защищает нервы при их растягивании во время движения конечностей с полной амплитудой
Важность этой волнистой системы трудно переоценить. Как отмечает Сандерленд (1991), «такая волнистость позволяет абсорбировать и нейтрализовать силы тяги, производимые во время движений конечности; таким образом, нервные волокна оказываются постоянно защищенными от перерастяжения».
Ход нерва относительно суставов
Вторым важным свойством, обеспечивающим защиту нервов, является ход, или расположение, нерва относительно суставов. Все нервы, за исключением двух, пересекают сгибательный аспект суставов («внутреннюю часть» сустава, когда он согнут). Поскольку диапазон сгибания сустава намного превышает диапазон выпрямления, нерв, пересекающий сгибательный аспект сустава, остается в расслабленном состоянии в момент сгибания и только немного растягивается при выпрямлении. С другой стороны, нерв, пересекающий выпрямляющий аспект сустава, находится в расслабленном состоянии во время выпрямления и подвергается значительному напряжению во время сгибания. Вполне понятно, что нервы, пересекающие выпрямительный аспект сустава, имеют преимущество с точки зрения воздействия на них сил, генерируемых во время движений конечностей.
Исключение составляют локтевой нерв, пересекающий разгибательный аспект локтевого сустава, и седалищный нерв в точке, в которой он пересекает разгибательный аспект тазобедренного сустава. Вследствие этого оба нерва периодически подвергаются чрезмерному напряжению при полном сгибании. Так как движения, включающие сгибание туловища вперед при выпрямленных коленях, встречаются во многих видах спорта и физической деятельности, этот факт, безусловно, заслуживает внимания.
Сандерленд (1991) указывает, что в месте пересечения седалищным нервом разгибательной части тазобедренного сустава эпиневральная ткань
100