К основному контенту

Сообщения

Сообщения за апреля 21, 2024

НОВЫЕ ПУБЛИКАЦИИ

  Н ОВЫЕ ПУБЛИКАЦИИ РЕСУРСА      14 .05.2025 1791KleemannCN  Картина . Изображение обстоятельств и механизма травмы LCF.  14c.Sister_Haggadah . Миниатюра. Изображение обстоятельств и механизма травмы LCF.  14c.Rudolf_von_Ems  Миниатюра. Изображение обстоятельств и механизма травмы LCF.   1879GillA  Карикатура. Изображение обстоятельств и механизма травмы LCF.   1650StellaJ . Картина. Изображение обстоятельств и механизма травмы LCF.  18c.Fontebasso  Картина. Изображение обстоятельств и механизма травмы LCF.  1750WohlhaupterEJK  Картина. Изображение обстоятельств и механизма травмы LCF.  1805ScheffauerPJ . Барельеф. Изображение обстоятельств и механизма травмы LCF. 13 .05.2025 Модель эндопротеза без связок.   Публикация в группе faceboo k.  1610TilensJ  Картина. Изображение о бстоятельств и механизма травмы LCF. 17c.SwaneveltH   Картина. Изображение обстоятельств и механизма тра...

Рассуждение о морфомеханике. 6.2.2 Напряжения действующие в живых системах

 

6.2.2 Напряжения действующие в живых системах

Не только внешняя форма органа, но и его внутреннее строение находится в определенном соответствии с воздействующей нагрузкой. Вследствие этого логично предположить, что строение живой системы зависит от действующих в ней напряжений – интенсивности внутренних сил. Именно к ним происходит приспособление, выражающееся в трансформации органов и тканей. Причем, живые системы адаптируются как к величинам внутренних сил, так и к их векторам. Говорить о том, что трансформация происходит в соответствии с какими-то компонентами действующих напряжений не правомерно. Ткани в каждой своей точке в равной степени адаптированы и к нормальным, и касательным напряжениям.

Обращает на себя внимание тот факт, что все ткани, образующие тело человека, точно отвечают механическим требованиям, которые к ним предъявляют условия их функционирования. Поверхностный слой кожи – эпидермис приспособлен к давлению на него, изгибам, и к касательным силам. Форма клеток, соединение их между собой, постоянно протекающая регенерация и наличие на поверхности видоизмененных погибших клеточных элементов обуславливает специфические механические свойства эпидермиса. В областях, где нагрузка на поверхностный слой кожи особенно велика, его толщина увеличивается, появляется избыточное ороговение, что также является приспособительным явлением.

Соединение эпидермиса и дермы в полной мере адаптировано к касательным напряжениям, возникающим при попытке сдвига одного слоя кожи относительно другого. Сама же собственно кожа способна хорошо противостоять растягивающим нагрузкам, порождающим потоки внутренних сил параллельные ее слою. В соответствии с направлениями векторов напряжений, действующих в собственно дерме ориентированы ее волокнистые элементы. Участки кожи, испытывающие не только растягивающую нагрузку, но и сжатие утолщаются, тем самым, увеличивая ее локальную прочность.

Нечто подобное можно отметить и в отношении фасций. Расположение имеющихся в них волокон их общая толщина, находятся во взаимосвязи с потоками внутренних сил, возникающих в них. Сокращение подлежащей мышцы порождает в покрывающей ее фасции напряжения ориентирующие волокнистые элементы. Чем более мощную мышцу покрывает фасция, тем она толще, что позволяет достичь необходимой прочности фасциальному футляру.

Сухожилия и связки – яркий пример приспособления элементов живой системы к динамическим растягивающим и изгибающим нагрузкам. Последние обуславливают четко определенные по направлению потоки внутренних сил. Параллельно вектору растяжения в тканях располагаются упрочняющие их волокна. Чем больше величина действующих напряжений, тем более плотно упакованы волокна, в их расположении отмечается более выраженный порядок, больше поперечное сечение образованной ими структуры. Особенность волокнистого строения заключается еще и в том, что подобный элемент способен длительно испытывать циклическую изгибающую нагрузку. Свойства волокон и характер их соединения с возможностью ограниченного смещения друг относительно друга, предопределяют адаптацию к напряжениям, возникающим при изгибе.

В поперечнополосатой мышце назначение и расположение волокон также соответствует направлениям потоков внутренних сил, возникающих при сокращениях.

Замена компоненты, связывающей волокна на более вязкую, изменяет общие механические свойства ткани. Это можно наблюдать на примере волокнистых хрящей. Их волокна, окруженные основным веществом не только способны противодействовать растяжению, изгибу и кручению, но и сжатию. В зависимости от направления векторов действующих напряжений в волокнистых хрящах возникают группы волокон сонаправленные им.

Сегментирование хряща увеличивает его способность противостоять силам сжатия. Призмы гиалиновых оболочек ориентированы в соответствии с нормальными напряжениями, возникающими при их сжатии. Это же направление имеет и основная масса имеющихся в гиалиновом хряще волокон. Однако на его поверхности ориентация волокон изменяется, в связи с тем, что в данной области превалируют касательные напряжения, возникающие при трении суставных поверхностей.

Не только характер нагрузки, но и величина возникающей под ее действием деформации отражается на строении органов. Так при амплитуде сдвига, превышающей пределы эластичности тканей возникают пластинчатые полости, в которых появляется особый, жидкий вид соединительной ткани – синовия. Физические свойства и нерегулярное строение синовии позволяют ей многократно деформироваться, подвергаться значительному по величине сжатию, при этом, не теряя своих биологических свойств. Синовия — это результат своего рода метаплазии - адаптации соединительной ткани к интенсивным напряжениям, значительным по амплитуде деформациям.

Ярким примером соответствия строения органа действующим напряжениям являются кости. Внешняя сила, порой даже незначительная по величине, но действующая длительно способна изменить внешнюю форму кости. Она зависит от направления локального потока внутренних сил. При обращении вектора действующего напряжения к поверхности кости возникает возвышение. Направленность его от поверхности, внутрь кости, приводит к образованию углубления. Кроме этого, наличие на определенном участке поверхности кости концентрации напряжений, влечет за собой утолщение компактного слоя. На поверхности кости концентрация напряжений при сжатии приводит к утолщению компактного слоя, а при растяжении к его разрыхлению и разрыву. Внутри кости следствием концентрации напряжений является появление на рентгенограммах зон просветления, а затем кист. По мере увеличения нагрузки происходит увеличение размеров кисты, склероз ее стенки. Внутреннее устройство кости, несомненно, находится в зависимости от потоков внутренних сил. В соответствии с векторами действующих напряжений, параллельно им, в губчатой кости выстраиваются костные трабекулы, а в компактной кости остеоны. Обращает на себя внимание то, что принципиальной разницы действия внутренних сил, возникающих при растяжении и сжатии кости не наблюдается. В том, и в другом случае костные пластинки ориентируются параллельно векторам действующих напряжений, подобно железным опилкам в магнитном поле.

Зависимость между напряжениями, существующими в органах и их строением, отмечается не только в элементах ОДС. Действующие напряжения организуют и строение подкожной жировой клетчатки. Ее зоны, подвергающиеся сжатию, характеризуются небольшим размером жировых долек и толстыми междольковыми перегородками. Связь стромы жировой клетчатки с окружающими органами еще больше увеличивает ее прочностные свойства. Присутствуя там, где части тела, подвергаются сжатию, жировая ткань выступает в роли демпфера, рассеивая потоки внутренних сил.

Соединительная ткань образует строму не только жировой клетчатки, но и многих полых и паренхиматозных органов. Волокна соединительной ткани, располагаясь вдоль векторов действующих напряжений, армируют органы, придают им необходимую прочность, упругость и эластичность.

Расположение волокнистых и кристаллических элементов тканей зуба строго соответствует действующим в них напряжениям. Аналогично можно отметить и в отношении строения мозга, ориентации отростков глиальных клеток, расположении оболочек. Как в наиболее прочных тканях человеческого тела, так и в тканях наименее прочных, строение зависит от ориентации потоков внутренних сил и их величин.


                                                                     

Автор:

Архипов С.В. – С.В. Архипов-Балтийский является псевдонимом, который использовался до начала 2006 года с целью более точной дифференцировки на научном поле.

Цитирование:

Архипов-Балтийский СВ. Рассуждение о морфомеханике. Норма. В 2 т. Т. 1. Гл. 1-4. - Испр. и доп. изд. Калининград, 2004. [aleph.rsl.ru]

Архипов-Балтийский СВ. Рассуждение о морфомеханике. Норма. В 2 т. Т. 2. Гл. 5-6. - Испр. и доп. изд. Калининград, 2004. [aleph.rsl.ru]

Примечания:

Первая крупная публикация автора, посвященная морфомеханике живых систем, биомеханике пояса нижних конечностей и связки головки бедра, ligamentum capitis femoris (LCF).

Ключевые слова

ligamentum capitis femorisligamentum teres, связка головки бедра, анатомия, морфомеханика, биомеханика

СОДЕРЖАНИЕ РЕСУРСА

Биомеханика и морфомеханика

Рассуждение о морфомеханике. 6.2.1 Механический фактор внешней среды

  6.2 Напряжения в живых системах 6.2.1 Механический фактор внешней среды Человечество, как и все живое, возникло, существует, и обречено жить в обозримом будущем на планете Земля, Солнечной системы, галактики Млечного пути. Действие на нас Земли, центробежной силы ее вращения, а также тел Солнечной системы обуславливает наличие силы тяжести, которая неизменна многие тысячелетия. Эта сила существовала при появлении человека разумного (Homo sapiens) как вида. Именно под ее непосредственным влиянием, в значительной степени, и сформировался его современный облик. Кроме силы тяжести тело человека постоянно испытывает действие и других механических сил – силы атмосферного давления, аэродинамические силы, гидродинамические силы, силы трения, силы инерции, силы взаимодействия с окружающими телами, силы сокращения собственных мышц, давление содержимого полых органов. Условия обитания на Земле в течение последних нескольких тысячелетий меняются мало, при этом фенотип человека остает...

Рассуждение о морфомеханике. 6.1.21 Механика и морфология других систем

    6.1.21 Механика и морфология других систем Известно, что погибающие нейроны не восстанавливаются. Вместе с тем регенерация в нервной системе возможна. «Она осуществляется за счет восстановления целостности поврежденных нейронов, роста их отростков, размножения глиальных и шванновских клеток» (Бойчук Н.В. и соавт., 1997). Механическое воздействие на поврежденный периферический нерв стимулирует его регенерацию. Так дистракция сшитого нерва темпом 1 мм в сутки показала наличие активизации процессов регенерации в нем и стимуляции вставочного роста, что приводило к удлинению нерва (Щудло М.М. и соавт., 1995). Y . C . Fung (1990) и ряд других исследователей, обратили внимание, что напряжения влияют на мягкие ткани. В частности, было установлено, что диаметр кровеносного сосуда и толщиной его стенки находятся в зависимости от напряжений. В значительной степени реакция организма на острую кровопотерю есть не только реакция на масс-объемный дефицит крови, но и на изменен...

Рассуждение о морфомеханике. 6.1.20 О действии вибрации

    6.1.20 О действии вибрации Известно, что изменения в тканях и органах наблюдаются и при действии на них вибрации. Механическая энергия может быть передана телу посредством вибрации. Соответственно вибрацию следует рассматривать как полноправную составляющую механического фактора. «Под вибрацией понимается любое нарушение стационарности состояния сложной твердой, жидкой или газообразной среды в какой-то точке пространства, которое приводит к появлению возмущений, распространяющихся от этой точки и называемых волнами». В тканях имеется специфические рецепторы, воспринимающие широкий спектр колебаний от 20 до 1.5×10 5 Гц (Вибрационная биомеханика…, 1989). Думается, что вибрацию способны регистрировать и непосредственно клетки, прежде всего клетки ОДС. При этом на нее реагируют либо белки, находящиеся на мембранах, либо межклеточные контакты. Широкий спектр тканевых реакций на вибрацию только действием ее на нервные окончания объяснить затруднительно. В частности, ус...

Рассуждение о морфомеханике. 6.1.19 Кожа и механический фактор

  6.1.19 Кожа и механический фактор В литературе имеются свидетельства о влиянии механического фактора и на кожу. Установлено, что постоянное натяжение кожи по оси линейной раны значительно ускоряет ее заживление и приводит к образованию более прочного и малозаметного рубца (Мамедов Л.А., 1983). Путем растяжения кожи удается увеличить площадь кожного покрова для целей пластики ее дефектов (Филимонов А.А. и соавт., 1995; Лысенко А.П. и соавт., 1997; Малинкин Э.Д., 1997; Меркулов В.Н. и соавт.,1997). На этом свойстве основан метод дермотензии, применяющийся для закрытия дефектов кожных покровов (Меркулов В.Н., Соколов О.Г., 1994). Непрерывное дозированное сближение краев кожной раны позволяет увеличить площадь кожного покрова при дефектах кожи (Измайлов С.Г., Гараев В.Н., 1997). При дозированном растяжении кожи голени наблюдалось ее утолщение. В дерме уже через одну неделю после растяжения в коже отмечено образование новых клеток, волокон. Таким образом, растяжение стимулируе...

Рассуждение о морфомеханике. 6.1.18 Связки и механический фактор

  6.1.18 Связки и механический фактор Принципиальных отличий в строении сухожилий и связок нет. Близко к ним устройство и фасций. Зачастую, даже сложно провести грань, где кончается сухожилие и начинается фасция. Примером тому может служить подвздошно-большеберцовый тракт. В связи с этим закономерно ожидать, что реакция связок и фасций на механический фактор близка к таковой для сухожилий. Достаточно подробно экспериментально изучена реакция связок на медленное растяжение.* Выделяется четыре фазы реакции, первоначально волокна связок переходят из гофрированного состояния в распрямленное, удлиняясь, при этом, незначительно. С приростом напряжения ход волокон связки постепенно приближается к параллельному и появляются микроповреждения. Далее растяжение имеет текучий характер, возникают первые серьезные повреждения волокон, а удлинение происходит при меньшем напряжении. В четвертой фазе наступают грубые структурные изменения, приводящие к разрывам (Роднянский Л.Л. и соавт., 1...

Рассуждение о морфомеханике. 6.1.17 Сухожилия и механический фактор

  6.1.17 Сухожилия и механический фактор Реагируют на нагрузку не только мышцы, но и их вспомогательный аппарат. Здесь мы имеем в виду прежде всего сухожилия. Структура сухожилий в онтогенезе окончательно формируется под растягивающем действием мышц – это есть ведущий механический фактор. Строение сухожильных пучков определяется продольными силами, эндотения – радиальными натяжениями, перитенона – тангенциальными силами трения скольжения (Сорокин А.П., Ефимов А.П., 1980). По мнению А.П.Сорокина (1973) в зонах, где сухожилия испытывают давление со стороны костных блоков, клетки превращаются в хондроциты. «Если на соединительную ткань действует преимущественно давление, превращающееся в сжатие, а смещение почти отсутствует, то клетки трансформируются в остеоциты». При действии механического фактора давления без смещения формируется кость. Давление и смещение приводит к образованию хряща. Значительное смещение с давлением обуславливает появление эластического хряща. Давление с у...

Рассуждение о морфомеханике. 6.1.16 Мышцы и механический фактор

  6.1.16 Мышцы и механический фактор Мышцы активные элементы ОДС способные генерировать нагрузку. При этом они сами испытывают внешние воздействия, например, со стороны фасциальных футляров. Важно влияние на мышцы сил реакции сухожилий и кости, к которой они прикрепляются. Произвольная активизация мышечной деятельности также не проходит для них бесследно, как и бездействие. «Мышцы человеческого тела расположены в отношении основы его таким образом, что они в состоянии действовать с большей ловкостью и быстротой, проявляя при этом и возможно большую силу, при чем они действуют либо на основании большого поперечника и малой поверхности опоры или приложенной силы, либо при относительно малом поперечнике на основании большой поверхности опоры или приложенной силы». Ход и число мышечных волокон зависит от назначения мышцы и ее функции (Лесгафт П.Ф., 1968). «При длительном бездействии в мышце постепенно исчезают мышечные части за счет увеличения сухожильных компонентов, внутримышеч...

1855WalbaumCFE

  Автор сообщает о наличии кровеносных сосудов в ligamentum capitis femoris ( LCF ), и ее механической значимости во внутриутробном периоде. Кроме этого, Karl Walbaum отмечает наличие у LCF двух пучков, начинающихся от вырезки вертлужной впадины, а также участие связки в ограничении приведения бедра. Информация об авторе очень скудна. Все известное о нем почерпнуто из библиографической справки, имеющейся в диссертации. Walbaum C.F.E. De arteriis articulationis coxae: Diss. inaug. med. Lipsiae: B.G. Teubneri, 1855. [фрагменты] Цитата стр. 9-13 Venio nunc ad arterias acetabuli, ligamenti teretis, limbi cartilaginei et tegumentorum cartilagineorum; quantum ad telas cartilagineas articulationis eae arterias non habent ut reliquae cartilagines corporis; ceterae telae omnes arterias suas ex arteria obturatoria accipiunt. Arteria obturatoria normaliter ex arter. hypogastrica, anomaliter ex art. crurali vel epigastria oritur; priusquam foramen obturatorium transit ramos ad ossa pelvi...