Механика композитных материалов 5 1979

оболочки клеток соединительной ткани тонких волоконец, которые при­ крепляются к сарколемме соседних мышечных волокон (рис. 3—а). Та­ ким образом, осуществляется не только фиксация клеток в определенной гистотопографической зоне, но обеспечивается также эффективная система амортизации, необходимая в таком динамичном органе, каким является мышца.

Встречающиеся в небольшом количестве жировые клетки представ­ лены в виде пятиили шестигранников. Они тесно прилегают друг к другу и образуют скопления наподобие пчелиных сот. Если отмеченная конфи­ гурация не является артефактом, связанным с процессом приготовления препаратов, то подобную форму следует признать оптимальной для раз­ мещения наибольшего количества жировых клеток на единице площади.

Строение аксо-мышечного синапса характеризуется плавным пере­ ходом сарколеммы на концевое ветвление осевого цилиндра, в результате чего образуется конусообразное возвышение наподобие кисточки. Пере­ ход сарколеммы на осевой цилиндр обеспечивает структурную взаимо­ связь мышечного и нервного волокон. На оболочке мышечных волокон определяются также свободно лежащие нервные окончания в виде оваль­ ных телец неправильной формы. От этих телец отходит небольшое коли­ чество тонких коротких волоконец, которые прикрепляются к сарколемме.

Эти образования, очевидно, относятся к чувствительным нервным окончаниям, возможно, механорецепторам. Можно предположить, что волоконца, отходящие от рецепторов, не только обеспечивают их при­ крепление к оболочке мышечного волокна, но и участвуют в механизме рецепции, регистрируя сокращение мышечного волокна по степени де­ формации сарколеммы. Подобный структурный механизм рецепции мо­ жет иметь определенное значение при осуществлении обратной связи в процессе регуляции мышечной деятельности.

Кровеносные капилляры, располагающиеся среди мышечных волокон, имеют вид цилиндрических образований, стенка которых характеризу­ ется слоистым строением. Это, очевидно, обусловлено особенностями структурной организации базальной мембраны. На отдельных участках от стенки капилляра отходят короткие соединительнотканные волокна, связанные с оболочкой мышечного волокна (рис. 3—б). Так же, как и в отношении клеток соединительной ткани, эти волокна обеспечивают структурную взаимосвязь капилляров с мышечными элементами. В зоне прикрепления волокон базальная мембрана капилляра образует утолще­ ние наподобие муфты. Утолщение базальной мембраны, вероятно, способ­ ствует повышению прочности капилляра на участке, который испытывает более значительные механические нагрузки. При исследовании препара­ тов мышцы в световом микроскопе обращает внимание расположение кровеносных сосудов на своеобразных соединительнотканных подвесках (рис. 4). Нередко прикрепление волокон соединительной ткани к стенке мелких артерий осуществляется на различных полюсах по касательной. Подобный тип взаимосвязи волокон соединительной ткани со стенкой со­ суда характерен, по нашим данным, только для сосудов артериального русла. Таким образом, при изменении степени натяжения волокнистого каркаса, возникающем при сокращении мышцы, артериям должно при­ даваться вращательное движение. Это может способствовать ускорению тока крови в сосудах работающей мышцы пропорционально частоте и силе сокращения. На основании полученных данных можно высказать предположение о том, что принципы работы системы кровоснабжения скелетной мышцы включают элементы саморегуляции, которые обеспечи­ ваются конструктивными особенностями органа.

Полученные данные свидетельствуют об исключительно важной кон­ структивной роли волокнистой соединительной ткани в структурной орга­ низации скелетной мышцы. Она осуществляет интеграцию всех структур­

880

ных элементов мышцы в единую функциональную систему — орган, син­ хронную передачу мышечной тяги к сухожию. Благодаря волокнистой соединительной ткани обеспечивается высокая динамичность элементов конструкции мышцы при сохранении ее структурного единства как био­ механической системы.

Волокнистая соединительная ткань осуществляет также эффективную систему взаимосвязи всех структурных элементов мышцы, снижающую энергетические затраты на упругую деформацию контактирующих по­ верхностей. Это достигается образованием своеобразных подвесок— амортизаторов, которые осуществляют взаимосвязь структурных элемен­ тов мышцы лишь на ограниченных участках.

Общим принципом структурной организации волокнистой соедини­ тельной ткани скелетной мышцы человека является сетевидное строение. Сетчатая конструкция обеспечивает синхронность передачи напряжений, комплексов мышечных волокон к сухожилию. Несмотря на высокий мо­ дуль упругости коллагеновых и ретикулиновых волокон7, принцип сете­ видного строения создает возможность значительной деформации волок­ нистого каркаса во взаимно противоположных направлениях, что явля­ ется необходимым условием сокращения мышцы.

С нашей точки зрения, особенности строения и архитектоника волокон соединительной ткани в значительной степени отображают характер и направление механических напряжений, возникающих в функционирую­ щей мышце. Поскольку при мышечном сокращении механические напря­ жения возникают в различных точках органа, существует необходимость в координации и направленной передаче их к сухожилию. Поэтому в эндомизии система соединительнотканных волокон отличается большим многообразием морфологических форм и сложностью архитектоники структурных элементов. Сеть наиболее тонких волокон, окружающих ба­ зальную мембрану, очевидно, играет роль своеобразного бандажа, повы­ шающего прочность оболочки мышечного волокна, испытывающей зна­ чительные механические нагрузки. Волокна диаметром до 2 мкм и более осуществляют трансмиссию напряжений с оболочки мышечного волокна к сухожилию. Согласно нашим данным, ход наиболее крупных коллаге­ новых волокон совпадает с направлением равнодействующей сил, кото­ рые оказывают воздействие на соединительную ткань при сокращении мышцы. Очевидно, именно эти волокна обеспечивают концентрацию на­ пряжений, возникающих при мышечном сокращении в направлении сухо­ жилия. При этом осуществляется принцип распределения более прочного материала на участках максимальных механических напряжений. В связи с приводимыми в литературе данными об участии волокнистой соедини­ тельной ткани в процессе расслабления мышцы8 обращает внимание на­ личие в эндомизии коллагеновых волокон, имеющих конфигурацию спи­ рали. Возможно, что эти волокна, деформируясь при сокращении мышцы, способствуют ее последующему расслаблению подобно сжатой пружине. Отдельные авторы, также обращая внимание на спиральную конфигура­ цию деформируемого коллагенового волокна, рассматривают его как своеобразную пружину9.

Механику расслабления мышечного волокна при участии соедини­ тельной ткани можно представить следующим образом. Работа, затрачи­ ваемая на деформацию коллагеновых волокон, переходит в потенциаль­ ную энергию их упругой деформации. После завершения сокращения и снятия нагрузки энергия упругой деформации используется для после­ дующего возвращения мышечных волокон к исходным размерам.

Анализ полученных данных показывает, что между мышечными во­ локнами существует достаточно жесткая структурная взаимосвязь, кото­ рая осуществляется с помощью соединительной ткани. Это свидетельст­ вует о том, что структурная организация мышцы приспособлена к

МЕХАНИКА КОМПОЗИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ, 1979, М 5, с. 883—887

УДК 611.84:539.3

Ю. Ж. Саулгозис, Э. С. Аветисов, Ю. К. Вилкс

СКОРОСТЬ РАСПРОСТРАНЕНИЯ УЛЬТРАЗВУКА В СКЛЕРЕ*

Для изучения склеральной оболочки глаза как биополимерной кон­ струкции и роли механических свойств склеры в происхождении и раз­

материалов в радиальном направлении глаза установить невозможно. Для этого целесообразно применять косвенные методы, одним из кото­ рых является прозвучивание склеры ультразвуком. В1 приведены ре­ зультаты исследования скорости распространения ультразвука в гомо­ склере (1613 м/с). Эксперимент проводили при температуре 20° С. Если принять значение температурного коэффициента скорости ультразвука в склере 1 (м/с) -°С, что было установлено экспериментально в2, то при

рости распространения ультразвука при температуре 37°С в оболочке глаза 16504= 15 м/с (см.2). Поскольку непосредственное измерение ско­ рости ультразвука в оболочке глаза затруднительно в силу ее малой толщины, авторы работы2 использовали косвенный метод, состоящий в прозвучивании энуклеированного глазного яблока по его вертикальной оси. При этом луч ультразвука проходит через стекловидное тело и дважды — через оболочку глаза. Зная скорость ультразвука в стекло­ видном теле (1534 м/с) и толщину оболочки глаза, скорость ультра­ звука в оболочке вычисляли расчетным путем. Поскольку оболочка глаза состоит из сетчатки, сосудистой оболочки и склеры, то скорость распространения ультразвука в оболочке глаза и в склере несколько различается. Так как склера составляет основную часть (около 80%) толщины всей оболочки, скорость распространения ультразвука в обо­ лочке глаза в основном будет зависеть от скорости ультразвука в тканях склеры. В последнее время на основе измерения скорости ультра­ звука в клинической практике проведены прижизненные оценки тол­ щины оболочек близоруких глаз до и после склеропластических опера­ ций3-4. Данный факт указывает на возможность широкого внедрения в медицинскую практику ультразвуковой диагностики состояния обо­ лочки глаза. Однако это может быть осуществлено только после накоп­ ления достаточного количества экспериментальных данных об акусти­ ческих свойствах склеры.

Настоящая работа посвящена экспериментальному исследованию

До 45 лет, погибших при несчастных случаях, не болевших, согласно амбулаторным картам, глазными болезнями, причем их работа не была связана с большими зритель­ ными нагрузками. Срок хранения склеры от момента взятия до времени исследования не превышал трех суток. Известно5, что в течение первых 70 ч после смерти скорость

Доклад, представленный на II Всесоюзную конференцию^ по проблемам биоме­ ханики (Рига, апрель 1979 г.).

прикрепления верхней и нижней косых глазодвигательных мышц, а зона 270° — между косыми мышцами; зона 0—180° — в макулярной области заднего полюса, она является продолжением зон 0 и 180°.

Каждый образец прозвучивали по толщине в пяти точках; три точки на каждой диагонали поверхности квадратного образца были расположены на расстоянии 1/4 длины диагонали друг от друга. В дальнейших расчетах использовали средние ариф­ метические величины от скорости ультразвука в этих пяти точках. В эксперименте применяли прецизионный прибор УЗИС-ЛЭТИ с частотой продольных ультразвуковых

ника 1 мм), влияние которых на результаты измерений исключали при калибровке при­ бора. Образец склеры помещали на контактную поверхность датчика-излучателя, и при помощи микрометра, сопряженного с подвижной траверзой и направляющими ста­ нины плавно совмещали его с датчиком-приемником. Непосредственно перед опреде­ лением времени прохождения ультразвука через склеру при помощи электромеханиче­ ского индикатора измеряли ее толщину (точность ±0Д)1 мм).

Электромеханический индикатор представляет собой микрометр, направляющи;] и измеряющий перемещение траверзы с приемником. Увлажненную в физиологическом электропроводящем растворе и расположенную на наконечниках датчика склеру ис­ пользовали как неподвижный контакт, а наконечник приемника — в роли передвиж­ ного контакта, замыкающего цепь задающего низкочастотного генератора. Момент надежного контактирования наконечника приемника с тканью определяли звуковым сигналом зуммера генератора. Толщину склеры отсчитывали по шкале микрометра. После этого, не изменяя положение приемника, измеряли время прохождения ультра­ звука через склеру.

Математическая обработка результатов испытаний проведена путем многофакторного дисперсионного анализа при использовании равномер­ ного двухфакторного статистического комплекса8; пояса глаза I, UE и

Число данных, составляющих статистический комплекс, равно 144, а об­ щее число всех сочетаний вариантов т = 24 (повторность эксперимента /2= 6). Значения коэффициента Кохрена позволяют считать дисперсию однородной, поэтому для расчетов стандартного отклонения использо­ вана обобщенная дисперсия. Установлено, что величина стандартного отклонения равна ±36,3 м/с. Данные по однородности комплекса пред­ ставлены в табл. 1;

884