- •Медицинская
- •Содержание
- •Механические свойства тканей
- •§ 1. Способы деформирования
- •§ 2. Виды деформаций
- •§ 3. Механические свойства биологических тканей
- •§ 4. Уравнение Ламе
- •Механические колебания и волны
- •§ 5. Механические колебания
- •§ 6. Механические колебания сердца
- •§ 7. Вибрации
- •§ 8. Механотерапия
- •§ 9. Механические волны
- •§ 10. Эффект Доплера
- •Акустика. Физика слуха
- •§ 11. Акустика, звук
- •§ 12. Закон Вебера-Фехнера
- •§ 13. Звуковые методы исследования
- •§ 14. Физика слуха
- •§ 15. Бинауральный эффект
- •§ 16. Тимпанометрия
- •§ 17. Ультразвук
- •Гемодинамика
- •§ 18. Вязкость жидкости
- •§ 19. Ньютоновские и неньютоновские жидкости
- •§ 20. Формула Пуазейля
- •§ 21. Физические основы гемодинамики
- •§ 22. Измерение давления крови
- •§ 23. Сердце как насос
- •Электрография
- •§ 24. Физические основы электрографии
- •§ 25. Теория отведений Эйнтховена.
- •§ 26. Факторы, влияющие на экг
- •§ 27. Допущения теории Эйнтховена
- •Электромагнитные колебания и волны
- •§ 28. Электромагнитные колебания
- •§ 29. Импульсная электротерапия
- •§ 30. Электромагнитные волны
- •§ 31. Физические процессы в тканях при воздействии током и электромагнитными полями
- •§ 32. Воздействие импульсными токами
- •§ 33. Воздействие токами высокой частоты
- •§ 34. Действие переменного электрического поля
- •§ 35. Действие свч волн
- •Магнитное и электрическое поля
- •§ 36. Действие магнитного поля
- •§ 37. Действие постоянного электрического поля
- •§ 38. Импеданс тканей организма
- •Физика зрения
- •§ 39. Физические основы зрения
- •§ 40. Недостатки оптической системы глаза
- •Действие различного рода излучений
- •§ 41. Тепловое излучение
- •§ 42. Рентгеновское излучение
- •§ 43. Использование рентгеновского излучения в медицине
- •§ 44. Рентгеновская компьютерная томография
- •§ 45. Радиоактивность
- •§ 46. Биофизическое действие ионизирующего излучения
- •§ 47. Дозиметрия
- •Физические поля человека
- •§ 48. Собственные физические поля организма человека
- •§ 49. Акустические поля человека
- •Процессы в мембранах
- •§ 50. Физические процессы в мембранах
- •§ 51. Уравнение Нернста-Планка
- •§ 52. Виды транспорта через мембрану
- •§ 53. Биоэлектрические потенциалы
- •§ 54. Потенциал действия
- •Литература
§ 4. Уравнение Ламе
Найдем механическое напряжение , возникающее в стенке сосуда при избыточном давленииP внутри сосуда. Рассмотрим отрезок цилиндрического кровеносного сосуда длиной L, внутренним радиусом r и толщиной стенок h (рис. 9).
Сосуд растянут давлением. Возьмем произвольное сечение ОО вдоль сосуда. Напряжение растяжения сосуда:
.
Это сила взаимодействия половинок сосуда по площади сечения.
Рис. 9.
Сила F уравновешивает избыточное давление P, которое создает силу:
; ;.
Приравнивая эти силы получим:
или – уравнение Ламе.
Устойчивость различных биологических структур по отношению к различным деформациям следует знать в спортивной, космической медицине. В челюстно-лицевой хирургии, пластической хирургии, косметологии механические свойства тканей определяют объем воздействия и служат объективным критерием для оценки эффективности лечения. В травматологии и ортопедии вопросы механического воздействия на организм являются определяющими.
Механические колебания и волны
§ 5. Механические колебания
а) Автоколебания. Существуют такие системы, которые сами регулируют периодическое восполнение потерянной энергии и поэтому могут колебаться длительное время. Системы называются автоколебательными.
Обратная связь – это воздействие результатов какого-либо процесса на его протекание. Обратная связь называется положительной, если она приводит к возрастанию интенсивности процесса и наоборот – отрицательной, если интенсивность процесса убывает.
Схема автоколебательной системы
Пример: механическая автоколебательная система – механические часы. Примером биологических автоколебательных систем являются сердце, легкие.
Положительная обратная связь проявляется в процессе генерации потенциала действия в мембранах. При этом деполяризация мембраны приводит к увеличению проницаемости для ионов натрия, а это ведет к еще большему изменению мембранного потенциала.
Отрицательная обратная связь имеет место в аппарате регулирования ширины зрачка (чем больше попадает в глаз через зрачок квантов света, тем уже становится диаметр зрачка). Обратная связь имеет место в системе регуляции уровня сахара в крови, в системе терморегуляции в организме человека.
б) Колебательные движения тела человека при ходьбе.
Ходьба – это сложный периодический локомоторный процесс, возникающий в результате сложной координированной деятельности скелетных мышц туловища и конечностей. Характерной особенностью ходьбы является периодичность опорного положения одной ноги (период одиночной опоры) или двух ног (период двойной опоры). В норме отношение этих периодов 4:1. При ходьбе происходит периодическое смещение по вертикали центра масс (в норме до 5 см) и его отклонения в сторону (в норме на 2,5 см). При этом центр масс совершает движение по кривой, которая приближенно является гармонической функцией.
У человека, стоящего вертикально, происходят сложные колебания центра масс. На их анализе основана статокинезиметрия – метод оценки способности человека сохранять вертикальную позу. В эту группу методов входит и стабилография – метод оценки способности человека удерживать проекцию центра масс в пределах границ площади опоры. Метод реализуется с помощью стабилографа. Колебания, совершаемые центром масс испытуемого при поддержании вертикальной позы, передаются стабилоплатформе, на которой он находится, и регистрируются специальными тензодатчиками. Регистрирующее устройство записывает стабилограмму. По гармоническому спектру стабилограммы можно судить об особенностях вертикализации в норме и при отклонениях от нее. Метод эффективен для спортсменов, для больных после травм, инсультов, с церебральным параличом и др.
в) Вестибулярный аппарат ‑ система ориентации, обеспечивающая сохранение вертикальной позы.
В
Рис. 10.
По величине деформации пружин можно найти ускорение тела (a) и далее по формулам скорость и координаты:
.
Находя ,,получим уравнения движения.
В человеческом организме имеется орган, который, по существу, является инерциальной системой ориентации – это вестибулярный аппарат (от латинского vestibulum – преддверие). Орган чувств, воспринимающий изменения положения головы и тела в пространстве, а также направление движения. Расположен во внутреннем ухе. Состоит из трех полукружных каналов и полости – преддверия. Внутри каналов и преддверия есть студенистая масса (эндолимфа), содержащая мелкие кристаллы фосфорнокислого и углекислого кальция (отолиты). Эндолимфа играет роль инерционного тела. Она при повороте головы и смещении тела приходит в движение относительно стенок преддверия и «полукружных каналов». Поверхности этих стенок содержат чувствительные нервные клетки, которые имеют свободные окончания в виде волосков. Волоски воспринимают движение эндолимфы. Если на вестибулярный аппарат оказывается длительное периодическое действие, возникает особое состояние – морская болезнь.
ЛЕКЦИЯ 3 |