
Документы / 10.2.3. Деформація судин
.doc<<10.2.3. ><Деформація ><судин>
<Згідно ><із ><рівнянням ><Лапласа ><(10.5) ><напруження, ><які ><виникають ><у ><стінці ><під ><час ><пасивного ><розширення ><судин, ><є ><пропорційними ><до ><радіуса>
<>
<Тому ><дрібні ><судини ><здатні ><витримувати ><вищі ><значення ><кров'яного ><тиску ><порівняно ><з ><крупними ><артеріями. ><Але ><поведінка ><кровоносних ><судин ><не ><підпорядковується ><закону ><Гука ><і ><це ><пов'язано ><з ><такими ><чинниками:>
-
<деформації ><судин ><перевищують ><межу ><пружності;>
-
<гладкі ><м'язи ><кровоносних ><судин ><у ><певних ><межах ><можуть ><регулювати ><напруження ><у ><стінках ><незалежно ><від ><кров'яного ><тиску;>
-
<тришарова ><будова ><стінок ><судин ><зумовлює ><послідовне ><навантаження ><шарів ><з ><різними ><фізико-механічними ><властивостями.>
<
<Рис.10.6.
><Залежність
><напруження
><в
><стінці
><кровоносної
><судини
><від
><її
><радіуса:
><1,2
><–
><згідно
><з
><рівнянням
><Лапласа;
><3
><–
><реальна
>крива).
<><Точки ><перетину ><кривої ><3 ><з ><прямими ><1 ><і ><2 ><відповідають ><стаціонарним ><станам ><— ><стійким ><або ><нестійким. ><При ><тиску ><P1 ><судина ><знаходиться ><в ><стійкому ><стані. ><При ><падінні ><тиску ><до ><Р><2>< ><судина ><переходить ><у ><нестійкий ><стан, ><вона ><звужується, ><виникає ><швидкісний ><напір, ><який ><призводить ><до ><переходу ><в ><стійкий ><стан. ><Судина, ><в ><результаті, ><може ><почати ><пульсувати.>
<10.2.4. ><Швидкість ><кровотоку>>
<<Лінійна ><швидкість ><кровотоку ><визначає ><швидкість ><переміщення ><частинок ><крові ><вздовж ><судини ><і ><дорівнює ><відношенню ><об'ємної ><швидкості ><до ><площі ><перерізу ><судини ><(10.2)>
<>
<Лінійна ><швидкість, ><яка ><визначається ><з ><цього ><співвідношення, ><є ><середньою ><швидкістю.>
<Як ><було ><показано ><(10.1), ><лінійна ><швидкість ><за ><висотою ><перерізу ><труби ><змінюється ><за ><параболічним ><законом: ><біля ><стінок ><труби ><швидкість ><течії ><дорівнює ><нулю, ><а ><на ><осі ><швидкість ><набуває ><максимального ><значення.>
<Висновок ><про ><параболічний ><закон ><розподілу ><швидкості ><рідини ><по ><профілю ><труби ><виконується ><за ><умови, ><що ><рідина ><є ><ньютонівською ><і ><відсутній ><ефект ><Фареуса-Ліндквіста. ><У ><крові ><за ><рахунок ><цього ><ефекту ><зменшується ><концетрація ><клітин ><біля ><стінок ><судин, ><що ><призводить ><до ><зменшення ><в'язкості ><біля ><стінок ><і, ><відповідно, ><там ><швидкість ><течії ><зростає, ><а ><на ><осі ><– ><зменшується. ><Крива ><розподілу ><швидкості ><крові ><у ><перерізі ><судини ><стає ><більш ><пологою. ><Ця ><зміна ><профілю ><призводить ><до ><зменшення ><гідродинамічною ><опору ><в ><судинах.>
<><><Відтік ><крові ><від ><серця ><дорівнює ><її ><припливу. ><Тому ><об'єм ><крові, ><який ><протікає ><за ><1 ><хв ><через ><будь-який ><загальний ><переріз ><судинної ><системи ><(всі ><артерії, ><всі ><артеріоли, ><всі ><капіляри ><і ><т. ><д.), ><є ><однаковим. ><Отже, ><лінійна ><швидкість ><крові ><в ><окремій ><судині ><буде ><обернено ><пропорційна ><до ><загальної ><площі ><перерізу ><розгалуженого ><русла. ><Найбільше ><розширення ><русла ><спостерігається ><у ><капілярній ><сітці: ><сума ><просвітів ><всіх ><капілярів ><у ><500-600 ><разів ><більша ><від ><просвіту ><аорти. ><Відповідно ><середня ><швидкість ><кровотоку ><в ><капілярах ><є ><в ><500-><600 ><разів ><меншою, ><ніж ><в ><аорті, ><і ><найнижчою ><в ><кровоносній ><системі ><(рис.10.7).>
<
<Рис.10.7.
><Лінійна
><швидкість
><кровотоку
><у
><різних
><частинах
><судинної
>системи.
<10.2.5. ><Швидкість ><розповсюдження ><пульсової ><хвилі>
<Систему ><кровообігу ><можна ><розглядати ><як ><одну ><пружну ><камеру, ><в ><яку ><під ><тиском ><з ><серця ><викидається ><порціями ><кров. ><Вздовж ><крупних ><судин ><артеріальної ><системи ><розповсюджується ><хвиля ><тиску.>
<Хвиля ><деформації, ><яка ><розповсюджується ><вздовж ><пружної ><артерії, ><отримала ><назву ><пульсова ><хвиля. ><Швидкість ><пульсової ><хвилі ><v><п>< ><відрізняється ><від ><швидкості ><течії ><v><ср>< ><і ><залежить ><від ><пружності ><артеріальної ><стінки, ><тому ><вона ><служить ><важливим ><показником ><її ><стану ><при ><різних ><захворюваннях.>
<Будемо ><розглядати ><достатньо ><довгу ><круглу ><пружнодеформовану ><трубу ><(артерію) ><з ><діаметром ><2r, ><товщиною ><стінки ><d ><і ><модулем ><Юнга ><Е, ><через ><яку ><тече ><кров ><густиною ><. ><Тиск ><в ><артерії ><на ><деякій ><віддалі ><х0 ><від ><серця ><змінюється ><так, ><як ><це ><показано ><на ><рис. ><10.8.>
<>
<Рис. ><10.8. ><Зміна ><тиску ><крові ><в ><артерії ><на ><віддалі ><х0 ><від ><серця.>
<>
<Рис. ><10.9. ><Розподіл ><тиску ><і ><швидкості ><вздовж ><артерії ><в ><момент ><часу ><х><0>< ></v><р><, ><після>
<початку ><скорочення ><серця.>
<У
><момент
><часу
t=><х><0></><v><р><
><відрахованого
><від
><початку
><скорочення
><серця,
><на
><масу
><крові,
><яка
><знаходиться
><між
><перерізами
><(х><0><
><-
><v><p>·<,)
><і
><х0
><вздовж
><осі
><артерії
><(рис.
><10.9),
><буде
><діяти
><сила,
><пропорційна
><різниці
><тисків,
><прикладених
><до
><цих
><перерізів:><>
<Оскільки ><маса ><крові, ><яка ><знаходиться ><між ><цими >< >< ><перерізами, ><дорівнює:>
<то
><прискорення,
><яке
><отримає
><кров,><><знайдемо,
><використовуючи
><другий
><закон
><Ньютона>
<<>
<Якщо ><знехтувати ><середньою ><швидкістю ><руху ><крові, ><то ><маса ><крові ><поблизу ><точки ><х0 ><протягом ><часу ><, ><буде ><рухатися ><з ><додатнім ><прискоренням, ><після ><чого ><її ><швидкість ><почне ><гальмуватися ><з ><прискоренням>
<>
<За ><час ><(1 ><+ ><><2><) ><швидкість ><крові ><зросте ><від ><нуля ><до ><максимуму>
<,>
<після
><чого
><знову
><зменшиться
><до
><нуля.
><Кількість
><крові
><між
><перерізами
><><і
><х0
><за
><час
><<(1
><+
><><2>)
><лише><><
><збільшувалася
><><><за
><рахунок
><її
><припливу
><із
><середньою
швидкістю
<(відтоку
><крові
><в
><нашому
><випадку
>немає).
<Збільшення
>об'єму
><крові
><можна<><
<знайти
><за
><формулою:>><><>>
<><
><(10.7)>
<З
><іншого
><боку,
><збільшення
><об'єму
><на
><ділянці
><судини
><(рис.
><10.10)
><між
><перерізами
><
><><
><і
><
><
><х0
><
><
><можна
><
><
><знайти,
><
><
><якщо
><
><
><середнє
><
><
><значення>
<збільшення ><радіуса ><буде ><дорівнювати ><Аг ><і ><знехтувати ><(Дг)><2>< ><порівняно ><з ><г ><■ ><Аг.>
<>
<Рис. ><10.10. ><Схематичне ><зображення ><розширення ><ділянки ><судини.>
<Отже, ><збільшення ><об'єму ><дорівнює ><різниці ><об'ємів ><ділянки ><судини ><до ><і ><після ><її ><деформування>
<><
><(10.8)>
<Прирівнюючи ><вирази ><(10.7) ><і ><(10.8), ><отримаємо:>
<><
><(10.9)>
<Виразивши ><в ><(10.9) ><різницю ><тисків ><через ><співвідношення ><(10.5), ><отримаємо>
<><
><(10.10)>
<Ця ><формула ><носить ><назву ><Моенса-Кортевега ><на ><честь ><двох ><голландських ><вчених, ><які ><її ><опублікували ><у ><1878 ><р. ><Хоча ><вперше ><співвідношення ><для ><визначення ><швидкості ><розповсюдження ><пульсової ><хвилі ><було ><виведене ><у ><1809>
<Виміряти ><швидкість ><пульсової ><хвилі ><вдалося ><лише ><на ><початку ><XX ><століття. ><Середні ><значення ><пульсової ><швидкості ><лежать ><у ><межах ><5... ><10 ><м/с ><і ><є ><на ><порядок ><більшими ><від ><середньої ><швидкості ><течії ><крові ><в ><судинах. ><Швидкість ><розповсюдження ><пульсової ><хвилі ><залежить ><від ><розміру ><і ><пружності ><судини. ><В ><аорті ><вона ><дорівнює ><3...5 ><м/с, ><в ><артеріях ><середніх ><розмірів ><- ><7...9 ><м/с, ><а ><в ><дрібних ><артеріях ><кінцівок ><- ><15...40 ><м/с.>>
<<Швидкість ><пульсової ><хвилі ><в ><артеріях ><залежить ><в ><основному ><від ><модуля ><пружності, ><оскільки ><відношення ><товщини ><стінки ><до ><діаметра ><для ><судини ><різних ><типів ><є ><величиною ><порівняно ><постійною. ><Збільшення ><модуля ><Юнга ><може ><бути ><спричинене ><як ><патологічними, ><так ><і ><віковими ><змінами ><у ><судинах, ><внаслідок ><чого ><швидкість ><розповсюдження ><пульсової ><хвилі ><може ><зростати ><в ><декілька ><разів ><порівняно ><з ><нормою.>
<Співвідношення
><(7.10)
><не
><враховує
><загасання
><хвилі
><тиску
><вздовж
><артерії.
><Для
><характеристики
><загасання
><пульсувої
><хвилі
><вводиться
><безрозмірний
><параметр
><Уомерслі
><а><>
<де ><т><— ><частота ><пульсацій.>
<При ><а ><> ><З ><загасання ><практично ><відсутнє ><(аорта ><- ><а ><- ><16...21, ><стегнова ><артерія ><- ><а ><- ><3).>>
РУХОВИЙ АПАРАТ БІОМЕХАНІЧНОЇ СИСТЕМИ ЛЮДИНИ
Складові частини.
1. Кістки: 1. Череп
2. Хребет – шийний, грудний, поперековий, крижовий і куприковий відділи.
-
Верхня кінцівка = рука : кисть, передпліччя (ліктьова і променева кістка), плечова кістка.
-
нижня кінцівка = нога: ступня, кістки гомілки (велико- і малогомілкова кістки), стегнова кістка.
-
Плечовий пояс : ключиця, лопатка,
-
Тулуб = грудна клітина: ребра, грудинка.
-
Таз.
2. Суглоби, скріплені зв’язками.
Рука: 1. Плечовий,
2. Ліктьовий
3. Променево-кистьовий
4. Пальців кисті
Нога: 1. Кульшовий,
2.Колінний
3. Гомілково-стоповий
4. Суглоби ступні.
Суглоби – це рухомі, переривчасті сполучення кісток скелета, які характеризують наявність між кістками, що з‘єднуються, щілини і в зв‘язку з цим можливість переміщення (рухів) окремих кісткових важелів одного відносно другого.
Основними елементами суглобів вважають:
-
суглобові поверхні (кінці) кісток, що з‘єднуються;
-
суглобові сумки;
-
суглобові порожнини.
При дослідженні суглобів відмічають в першу чергу:
-
форму суглобових поверхонь;
-
число осей обертання;
-
число ступенів свободи, що визначають ступінню рухомості, основні рухи в тому чи іншому суглобі.
Якщо форми суглобових поверхонь кісток, що з‘єднуються в суглобі відповідають одна одній, то їх називають к о н г р у е н т н и м и. В інших випадках суглобові поверхні визначають як н е к о н г р у є н т н і.
По формі суглобових поверхонь розрізняють:
-
кулеподібний (плечовий), різновидністю якого являється горіхоподібний суглоб (кульшовий):
-
еліпсоїдний або яйцеподібний (променево-зап‘ясний);
-
сідлоподібний (суглоб між трапецієподібною і 1-ю п‘ясною кісткою);
-
циліндричний обертальний (дистальний і проксимальний променевої суглоби;
-
блокоподібний шарнірний, різновидністю якого є гвинтовий (між плечовою кісткою і ліктьовою вирізкою);
-
плоский – суглоби ступні.
По числу обертових осей суглоби розділяються на багатоосьові (головним чином – триосьові), двоосьові і одноосьові.
Суглобові поверхні можуть утворюватися однією або двома і більше суглобовими поверхнями кісток. Перші є простими, другі – складними суглобами (наприклад, простий – плечовий, складний – променево-зап‘ястний).
По степні рухомості – вільно рухливі, мало рухливі.
3. М‘язи = м‘язова система разом з кістками створюють біомеханічну систему людин, що здійснює рухову функцію організму в цілому і його окремих частин (ланок).
Дві основні групи м‘язів: поперечносмугасті і гладкі.
Нараховують в людському організмі біля 600 поперечносмугастих м‘язів (скелетних), що складають від 35 до 40% маси тіла дорослих людей (у жінок трохи менше), у стариків – до 30%, у атлетів – більше 50%.
М‘язи тулуба, голови, кінцівок.
М‘язи є довгі, короткі, широкі, кругові і ті, що запирають = запираючі, замикаючі.
За Лесгафтом П.Ф. (1892) м‘язи можна розділити на дві групи: сильні (по сучасній термінології – статичні і спритні (динамічні).
Статичні (сильні) м‘язи прикріплюються далеко від точки опори і до великих площ; складаються в основному з коротких пучків м‘язових волокон, що ідуть косо. Дія їх уповільнена.
Динамічні (спритні) м‘язи, навпаки, характеризуються швидкістю дій. Вони прикріплюються близько до точки опори, місця прикріплення невеликі, скорочуються з великою напругою, тому швидко стомлюються. Пучки м‘язових волокон переважно довгі і проходять паралельно довжині м‘язів.
Класифікують м‘язи також за характером дії:
-
ті м‘язи, що зближують вентральні поверхні розділені одним чи кількома суглобами, називають з г и н а ч а м и, а самий рух – з г и н а н н я м.
-
м‘язи, що зближують дорзальні поверхні, називають р о з г и н а ч а м и, а саму дію – р о з г и н а н н я м.
-
Приближення до середньої площини тіла виконують п р и в і д н і (ті, що приводять) м‘язи, а рух , що вони здійснюють називають п р и в е д е н - н я м.
-
Віддалення від середньої площини тіла проводять м‘язи, що відводять, а рух називають в і д в е д е н н я м
-
Обертання кінцівки всередину здійснюють м‘язи п р о н а т о р и, а дія – п р о н а ц і я
-
Обертання м‘язів назовні проводять с у п і н а т о р и, а дія – с у п і - н а ц і я.
Крім цього, є м‘язи, що обертають р о т а т о р и, а дія їх – р о т а ц і я .
М‘язи, що н а п р у ж у ю ть, с т и с к у ю т ь, р о з ш и р ю ю т ь (дилатація), ті, що п і д н і м а ю т ь, ті, що о п у с к а ю т ь.
Існує взаємозв‘язок між м‘язами і суглобами. Так, в області циліндричних суглобів (блокоподібні) знаходяться флексури і екстензори,
-
у тих суглобів, що обертаються – пронатори і супінатори;
-
біля складних суглобів – флексури групуються з пронаторами, екстензори з супінаторами.
Варто пам‘ятати, що м‘язи звичайно не функціонують поодинці: в роботу кожного м‘яза втягуються і другі діючі співдружньо з ним м‘язи, тобто с і - н е р г і с т и, а також м‘язи протилежної дії – а н т а г о н і с т и.
Разом з тим дійсного антагонізму в роботі м‘язів немає, так як під час скорочення м‘яза його антагоніст як би сприяє тому, щоби рухи здійснювались легко і плавно. Без участі антагоністів рух був би напруженим і поривчастим.
Як будь-який м‘яз при певних умовах може змінювати свою дію, так і синергісти для даного руху можуть стати антагоністами для другого руху. Наприклад, при згинанні і розгинанні кисті (в променево-зап‘ястковому суглобі) діють відповідно згинач і розгинач, які є м‘язами антагоністами; але при приведені кисті, яке здійснюють ліктьові згинач і розгинач кисті, ці м‘язи стають синергістами.
Невід‘ємним елементом рухів є нервова система, а саме: безумовно рефлекторна і умовно рефлекторна координація рухів.
<<7.1. ><Основи ><біомеханічної ><класифікації ><рухового ><апарату ><людини>
<Руховий ><апарат ><людини, ><з ><точки ><зору ><біомеханіки, ><це ><системи ><біокінематичних ><ланцюгів, ><всі ><біоланки ><якої ><об'єднані ><в ><біокінематичні ><пари ><і ><мають ><між ><собою ><зв'язки, ><які ><визначають ><їх ><зовнішню ><свободу ><рухів.>
Кістки скелета, наприклад, нижньої кінцівки з‘єднані між собою в єдину систему (кістки, суглобові хрящі і сумки, зв‘язки, м‘язи, судини і нерви) , яка з точки зору теорії механізмів і машин1 являється б і о к і н е м а т и ч н и м л а н -ц ю г о м, тобто сукупністю зв‘язаних між собою т в е р д и х т і л. Кожне із цих твердих тіл представляє собою л а н к у кінематичного ланцюга.
<Біокінематичний ><ланцюг ><– ><це ><зв'язані ><між ><собою ><біокінематичні ><пари ><з ><врахуванням ><їх ><природного ><розміщення ><в ><опорно-руховому ><апараті ><і ><ролі ><в ><організмі >людини. Д в і з в ‘я з а н і між собою л а н к и кінематичного ланцюга створюють б і о к і н е м а т и ч н у п а р у. Зв‘язок ланок здійснюється з допомогою спеціальних утворень - с у г л о б і в. Наприклад, колінний суглоб зв‘язує в кінематичну пару стегно і гомілку. Отже, б і о к і н е м а т и ч н а п а р а – це рухоме (кінематичне) з‘єднання двох кісткових ланок, в якому можливості рухів визначаються його будовою і керованою дією м‘язів.
Б і о к і н е м а т и ч н и й л а н ц ю г - це послідовне з’єднання ряду кінематичних пар. З‘єднання в кінематичному ланцюзі бувають або незамкнутими, або замкнутими. В незамкнутих ланцюгах є вільна кінцева ланка, що входить лиш в одну пару. Прикладом незамкнутого ланцюга є вільно висяча верхня кінцівка, в якій можливі ізольовані рухи у всіх суглобах руки (променево-зап‘ястковому, ліктьовому, плечовому).
<><Ланцюги ><бувають ><складними ><і ><простими, ><залежно ><від ><того, ><скільком ><кінематичним ><парам ><належать ><їх ><біоланки. ><В ><простому ><біокінематичному ><ланцюзі ><кожна ><ланка ><є ><елементом ><не ><більше ><двох ><бІокінематичних ><пар, ><складний ><ланцюг ><містить ><біоланки, ><які ><входять ><у ><три ><і ><більше ><біокінематичнІ ><пари.>
<Як ><прості, ><так ><і ><складні ><рухомі ><ланцюги ><можуть ><бути ><замкненими ><і ><незамкненими. ><Замкнені ><ланцюги ><- ><це ><такі, ><біоланки ><яких ><входять ><не ><менше ><ніж ><у ><дві ><біокінематичнІ ><пари. ><Незамкнені ><ланцюги ><містять ><біоланки, ><які ><входять ><лише ><в ><одну ><біокінематичну ><пару.>
<Назва ><біокінематичного ><ланцюга ><складається ><з ><абревіатури ><ВКС ><(bios, ><Kinesis, ><catena ><- ><біологічний ><рухомий ><ланцюг) ><і ><Індексу, ><що ><складається ><з ><латинської ><букви ><Р ><(pars ><- ><частина) ><і ><першої ><букви ><латинської ><назви ><частини ><тіла ><або ><скелета: ><голови, ><тулуба ><(хребтового ><стовпа, ><грудної ><клітки), ><пояса ><верхніх ><кінцівок ><(плечовий), ><вільних ><верхніх ><кінцівок, ><пояса ><нижніх ><кінцівок ><(таз) ><і ><нижніх ><кінцівок. ><Наприклад, ><біокінематичний ><ланцюг ><вільної ><верхньої ><кінцівки ><записують ><так: ><ВКС><рш><, ><де ><"ms" ><- ><membrum ><superius ><(верхня ><кінцівка).>
<Все ><тіло ><людини ><можна ><розглядати ><як ><єдиний ><кінематичний ><ланцюг: ><BKC><S><hs ><, ><де ><"shs" ><- ><soma ><(тіло) ><homo ><sapiens ><(людина ><розумна). ><Для ><позначення ><бІокінематичних ><пар ><в ><абревіатурі ><ВКС ><останню ><букву ><замінюють ><на ><"Р". ><Наприклад, ><для ><позначення ><однієї ><з ><пар ><хребтового ><стовпа ><позначення ><буде ><таким: ><ВКР^ю, ><де ><"cv" ><- ><columna ><vertebralis ><(хребтовий ><стовп), ><10 ><- ><номер ><пари, ><яку ><складають ><два ><хребці.>
<Біоланки ><голови. ><Скелет ><голови ><- ><череп ><- ><складається ><з ><багатьох ><кісткових ><утворень, ><але ><значні ><переміщення ><можливі ><тільки ><в ><скроне-><нижньощелеповому ><суглобі. ><Він ><утворює ><біокінематичну ><пару ><BKP><C><.><S>< ><,яка ><складається ><з ><мозкового ><і ><частини ><лицевого ><черепа ><(одна ><біоланка) ><і ><нижньої ><щелепи ><(друга ><біоланка).>
<Хребтовий ><стовп ><- ><це ><багато ><ланковий ><біокінематичний ><ланцюг ><(BKCcv), ><який ><складається ><з ><26 ><пар ><(зокрема ><BKP><cv><.j, ><що ><утворена ><ланкою ><черепа ><і ><першим ><шийним ><хребцем ><- ><атлантопотиличне ><з'єднання). ><Остання ><пара ><(cv-26) ><містить ><біоланки ><хрестця ><і ><копчика.>