Свойства сосудистой стенки.

В принципе адаптировать принципы из классической механики к изучению мягких тканей достаточно трудно. Поэтому многие основные допущения о поведении материалов, которые взяты из классической механики, не могут быть использованы для биологических тканей. Перечислим только некоторые из них.

• Вязкоупругость это свойства материала к поведению как твердого, так и жидкого тела. Если мы понимаем жидкость как материал, который течет, то особенность поведения некоторых твердых материалов к текучести определяет их вязкоупругие свойства. Жевательная резинка является ярким примером вязкоэластичного материала.

Вязкоупругие свойства кровеносных сосуды основаны на бифазной микроструктуре. Поведение твердого тела отражает его способность оказывать определенное сопротивление деформации подобно эластичному телу. Поведение жидкости отражает его способность “течь” при приложении силы. Таким образом, когда постоянная сила приложена к артерии длительно, она будет сначала деформироваться подобно эластичному телу и затем продолжит деформироваться или “течь» определенный период.

Если артерия была бы чисто эластичной, она просто деформировалась бы под воздействием силы, однако не будет деформироваться во времени. Однако эксперименты показывают, что сосудистая ткань обладает вязкоэластичными свойствами.

Простейший метод измерения вязкоэластичности артериальной стенки – выполнить тест на ползучесть. Для этого артерию сначала вырезают и затем зажимают между двумя зажимами. После этого артерию длительно подвергают воздействию напряжения и регистрируют при этом ее деформацию. Если артерия вязкоэластична она будет деформироваться во времени. И мы в результате получим зависимость деформации во времени. Снимая такие временные характеристики для здоровых и пораженных артерий, можно получить дополнительную информацию о влиянии патологии артерии на ее вязкоэластичные свойства артерии.

Как мы уже отмечали, кровяные сосуды в значительной мере анизотропны. Эксперименты показали, что типично сосудистая ткань жестче в круговом направлении, чем по длине.

Мы отмечали также, что сосудистая стенка несжимаема. Это означает, что когда артерия деформируется в одном направлении, происходит деформация в другом противоположном направлении, при этом объем ткани остается постоянным. Таким образом, удлиняясь, артерия уменьшается в поперечном направлении, при этом объем артерии остается постоянным.

Слайд 2-6.

Как можно видеть на сравнительном графике, кривая напряжение-деформация для стали значительно отличается от этой кривой для сосудов, поскольку эта кривая для сосудов является я существенно нелинейной.

Поскольку модуль Юнга определяется как наклон кривой упругости

физически это означает , что в отличии от типичного инженерного материала упругость сосудистой ткани существенно увеличивается при увеличении деформации вплоть до разрыва сосуда.

Как уже мы отмечали, в классической теории упругости предполагается, что материал достаточно однороден или гомогенным (Е и  - одинаковы для разных точек материала) и изотропен (не зависит от направления приложения напряжения).

Однако стенки кровеносных сосудов не являются ни однородными, ни изотропными, т.к. состоят из нескольких разных материалов. Биологические мягкие ткани являются гетерогенным материалом, состоящим из сложного состава многих отдельных компонентов (клетки, мышцы, волокна и др.), каждый из которых имеет свои собственные механические характеристики. Кроме того, другим важным отличием живой мягкой ткани от инженерных материалов является тот факт, что эти ткани активны, постоянно изменяют свои свойства. Все делает сосуды совершенно непохожими на инженерные материалы, что дополнительно усложняет изучение их свойств. Поэтому, чтобы понять их механические свойства, необходимо получить сведения о том, из чего они состоят. Поэтому рассмотрим микроструктуру стенок кровеносных сосудов.