Biofyzika tkanív a orgánov

Mechanické vlastnosti tkanív

Statické Dynamické

pružnosť (elasticita) Viskozita (vnútorné trenie)

rozťažnosť (distenzibilita)

tvárnosť (plasticita)

Rozdelenie látok podľa mechanických vlastností

- Elastické

- Plastické

- Viskózne

- kvapaliny newtonovské

- kvapaliny nenewtonovské

Biomechanika svalového sťahu

• úloha svalu - meniť energiu chemických väzieb na  mechanickú prácu – kontrakcia

• základná stavebná jednotka - svalové vlákno (dĺžka niekoľko cm, 50 μm)

štruktúra svalového vlákna

myofibrily →sarkomérypásma: A – anizotropné, I – izotropné

Filamenty - myozín - aktín

Svalová kontrakcia

Formy svalovej kontrakcie

• izometrická • izotonická

- aktivačné teplo - skracovacie teplo

Energia uvoľnená počas pracovnej fázy izotonického sťahu:

E = Qa + Qz + W

kde:Qa - aktivačné teploQz - skracovacie teploW - mechanická práca rovnajúca sa pracovnému zdvihu, t.j.

súčinu záťaže P a skrátenia

Biofyzika krvného obehu Krvný obeh - z hydrodynamického hľadiska je uzatvorený

systém (srdce, cievy a krv)

Mechanická práca srdca

• pri každom pohybe vytlačí srdce tlakom p objem kvapaliny ΔV:

Wp = p.ΔV

• kinetická energia systolického srdečného výdaja:

Ek = 1/2 ρ. v2. ΔVkde: ρ - hustota krvi,v - rýchlosť udelená krvi

Celková mechanická práca: W = Wp + Ek

Fyzikálne zákony prúdenia

zákon kontinuity

S1. v1 = S2. v2

Fyzikálne zákony prúdenia

Bernouliho zákon

Σ p + 1/2 ρ . v2 + ρ . h . g = konštanta

Prúdenie krvi

• laminárne• turbulentne

• Hagen – Poiseuillov zákon: prietokový objem (Q) je priamo úmerný štvrtej mocnine polomeru trubice a tlakovému spádu (Δp) a nepriamoúmerný viskozite kvapaliny (η) a dĺžke trubice:

l.

p.π.rQ

.8

4

Reynoldsovo číslo:

• kritická hodnota Reynoldsovho čísla - 1000

• kritická rýchlosť, kedy sa mení laminárne prúdenie na turbulentné:

η

v.rR

.

v k 1000.

.

r

Mechanické vlastnosti ciev

• zložky v stene cievy– vlákna elastínu– vlákna kolagénu– vlákna hladkého svalstva

• odpor, ktorý kladie cievne riečisko prietoku krvi

Q

ΔpR 4

8

π.r

l . η. R =

Prúdenie krvi v kapilárach

Meranie krvného tlaku

Krvný tlak

• systolický (sTK)- tlak krvi v artérii pri srdcovej systole

• diastolický (dTK)- tlak krvi v artérii pri srdcovej diastole

Meranie tlaku krvi

• Priama metóda - invazívna – katetrizácia

• Nepriama metóda - neinvazívna – Riva Roci (RR)

• Korotkovove fenomény -

- zvuky, ozvy počuteľné fonendoskopom v istej fáze znižovania tlaku v manžete stláčajúcej artériu

- indikátor sTK – objavenie sa oziev

- indikátor dTK – vymiznutie oziev

Princíp merania TK

• manžetu založíme na rameno 2-3 cm nad lakťovou jamkou (vo výške srdca, lakeť voľne opretý o podložku)• stlačíme artériu (a. brachialis, a. radialis) nafúknutím manžety na tlak vyšší ako sTK• fonendoskop umiestnime do lakťovej jamky• manžetu napumpujeme 30 mmHg nad očakávanú hodnotu• vzduch z manžety pomaly vypúšťame rýchlosťou asi 2-6 mm/s • fonendoskopom sledujeme Korotkovove ozvy