网站首页  词典首页

请输入您要查询的字词:

 

字词 生物组织的弹性力学
类别 中英文字词句释义及详细解析
释义
生物组织的弹性力学

生物组织的弹性力学

生物组织的弹性力学是一门用固体力学的观点和方法研究生物组织应力与应变关系的科学。研究生物组织弹性力学的重要性在于掌握生物组织运动的基本规律,从而进一步了解这些组织器官生理性和病理性活动的本质。
人体内有许多组织和器官(肠系膜、肌肉、血管、输尿管 心脏、膀胱、肺和骨骼等)都具有弹性。即使象股骨、胫骨等长骨,在受到重力应力作用时,也会产生压缩的负性应变。平卧或去除负荷后,即恢复原有的长度。对人体软组织弹性力学的研究尤为重要,因为许多疾病都表现出力学性质的改变。例如心肌和血管壁的弹性性质是构成血液在循环系统内运行的动力学基础。动脉硬化症就是因胆固醇、粘多糖等物质在血管壁内沉积甚至钙化而使管壁弹性变小或者刚性增大所致,并由此可造成血液动力学的改变,如脉压增大、血管的顺应性改变、脉管波幅变小、传播速度加快、血压增高和外周阻力增大等。
非生物弹性物体受到

图 非弹性体 (a)和生物组织(b)的应力-应变曲线 (注: 生物组织系狗的股动脉段,应力是血管内压强,应变是轴向长度改变)

延伸应力后,发生延伸应变。物体的截面积几乎无变化,其应力-应变关系在该物体的弹性限度内呈线性关系 (如图直线a)。生物组织则不同,它们是各向异性的和不均一的物质,其应力-应变关系呈指数曲线(图中曲线b)。
生物组织发生应变时,形状有明显的改变,因此,在计算应力时,要考虑组织横截面的变化。以长条形组织为例:

式中σ为应力,1为组织长度、q为延伸体的横截面积,E为弹性模量(表示物体弹性行为的参数,单位为dyne/cm2)。生物组织的弹性行为由组织所含成分的种类 (胶原纤维、弹性纤维或肌纤维等)和量的多少决定的。以血管为例,血管壁是由胶原纤维、弹性纤维和平滑肌纤维组成的。在生理条件下,血管壁稳定的弹性张力主要由胶原纤维和弹性纤维维持,而平滑肌对总的弹性张力贡献很少。弹性纤维的弹性行为呈线性关系,其弹性模量E=3×106dyne/cm2。胶原纤维的弹性行为呈非线性关系,其弹性模量E=1×109dyne/cm2
平滑肌纤维静息时,弹性模量E=1×105dyne/cm2,收缩时即产生主动性张力,此时它的弹性模量E=2×106dyne/cm2
血管的弹性性质随着管壁的组织结构、年龄和病理状态的不同而异:
❶主动脉壁内弹性纤维/胶原纤维比例最大,所以它的弹性模量也较小,E=4~5×106dyne/cm2。随着血管系向周围延伸,血管壁内弹性纤维量逐渐减少,在小动脉壁仅存一薄层,同时,平滑肌含量逐渐增多,弹性模量也逐渐增大,如股动脉的E=10×106dyne/cm2;
❷血管弹性随着年龄增长而减弱,弹性模量也随之增大。例如20岁青年胸腔段主动脉的E=4~5×106dyne/cm2,而60岁老人的胸腔段主动脉的E可高达20×106dyne/cm2。这是因为随着年龄增长,管壁内胶原纤维量增多,并且纤维之间的交叉粘连点也增多,以致胶原纤维之间的松弛度减小;
❸当血压增高时(高血压症)弹性模量增大,血管的刚性增高;
❹动脉粥样硬化时,管壁内有胆固醇沉着,钙化和弹性纤维变性等病理变化,刚性增高,因此弹性模量也会增大。
心室肌与乳头肌的弹性行为与血管壁类似,但心室或全心脏的弹性力学问题就更加复杂。心脏在活动时,不仅心室肌纤维变形、心室腔的几何形状也有改变、心肌纤维排列的方向也不一般,因而在计算应力和应变时非常复杂。生物组织弹性行为复杂化的另一原因是生物组织具有粘弹性质。生物组织中以平滑肌的粘弹性最为显著。
生物组织的粘弹性质有下列三个特征:
(1) 当负载加到一个完全弹性物体上时,形变迅速地达到稳定状态,去除负载后,物体也迅速地回复原状。但当负载加到粘弹性物体上时,开始形变也是迅速的,随后继续有缓慢的形变过程,最后才达到稳定状态。去除负载后,形变过程缓慢,可能或不可能回复到原状。这种现象称为蠕变或塑性变形。
(2)如要维持粘弹性物体一定的形变,初始加的应力要大些,然后可以逐渐减小。这种现象称为应力弛豫。(3) 当一个周期性的应力作用于粘弹性物体时,它所产生应变频率与应力频率相同,只是振幅变小,并出现时相差异。
研究周期性应力作用下生物组织的弹性力学时,不能用线性弹性参数,而应该用动态模量(Edyn)加以表征。心脏的搏动力就是一种周期性的应力。如果加到血管壁上的周期性应力频率 (ω) 和振幅 (S) 经过测量为已知,则血管产生的周期性应变的振幅和时相差可以相应地用S/和η0/Edyn作近似估计,η0为有效粘度。通过实验得知应变振幅及相差值,即可求出Edyn和η0值。
☚ 血液流变学   生物电 ☛
00018767
随便看

 

文网收录3541549条中英文词条,其功能与新华字典、现代汉语词典、牛津高阶英汉词典等各类中英文词典类似,基本涵盖了全部常用中英文字词句的读音、释义及用法,是语言学习和写作的有利工具。

 

Copyright © 2004-2024 Ctoth.com All Rights Reserved
京ICP备2021023879号 更新时间:2025/8/12 3:20:29