Reologické vlastnosti biologických struktur ****************************************************************************************** * ****************************************************************************************** Reologie se zabývá obecnými mechanickými vlastnostmi látek, vztahy mezi napětím, deformace deformace a z toho u kapalin vyplývajícími dalšími hydrodynamickými vztahy. Reologie je ob zabývající se deformací a tokem látek vlivem napětí, která na něj působí. Silově deformační charakteristika tkání, tkáňových struktur a orgánů charakterizuje základ vlastnosti (Obr. B-Ot-6-10 [ URL "FTVS-1391-version1-1.gif"] ) a z jejich časové závislost jejichzákladní reologické vlastnosti: viskositu, plasticitu, hmotnost a elasticitu (Obr. B "FTVS-1391-version1-2.gif"] ). Viskoelasticita je typickou vlastností, která modifikuje poddajnost biologických struktur Variabilita těchto vlastností je značně široká: od reálné nenewtonovské kapaliny (synoviál krev, lymfa, atd), přes různorodost měkkých tkání až po rozmanitost kostí (Obr. B-Ot-6-13 version1-3.gif"] ). Mechanický oscilátor je mechanická soustava, která díky kombinaci elasticity a hmotnosti m tendenci po vnějším mechanickém podnětu se rozkmitat na určitou, vlastní frekvenci. Lineár je uvedena na (Obr. B-Ot-6-4 [ URL "FTVS-1391-version1-4.gif"] ). Reologie kloubního spojení Reologie kloubu (Obr. B-Ot-6-3 [ URL "FTVS-1391-version1-5.gif"] ) je výrazně závislá na r vlastnostech intra a extraartikulárních tkáňových komponent. Dynamická stránka intraartiku extraartikulární složky poddajnosti má značný význam pro správnou funkci kloubu. Pasivní v artikulujících struktur pohybového aparátu jsou dány především intraartikulární tribologií Ot-6-8 [ URL "FTVS-1391-version1-6.gif"] ). Významným akumulátorem energie se stává sval p elastické vlastnosti. Děje se tak řízeným způsobem, v závislosti na stupni aktuální a násl Pojem tzv. mechanické impedance představuje poměr komplexního momentu (resp. síly) ke komp rychlosti (resp. rychlosti). Celková impedance extraartikulárních komponent je dána parale impedancí svalů, hmotností segmentů, vazivové tkáně, kůže aj.. Kloubní elastická složka pa je vyvolána zejména vazy, především v krajních polohách flexe a extenze. Kromě toho se upl tření s koeficientem tření 0,001 až 0,025. (obr BM30 [ URL "FTVS-1391-version1-7.gif"] , O "FTVS-1391-version1-8.gif"] ) Reologické modely Pro modelování reologických vlastností tkání používáme jednoduché prvky, které reprezentuj vlastnosti - elasticitu, plasticitu a viskozitu. Elasticita je charakterizována tuhostí ne modulem pružnosti, viskozita je charakterizována součinitelem kinematické vazkosti a koneč charakterizována součinitelem tření. (OBR BM 7 [ URL "FTVS-1391-version1-9.gif"] ) Popisujeme dva základní modely viskoelastických materiálů s jednoduchým uspořádáním dvou p a viskozity v sérii (Maxwellův model) a paralelně (Kelvinův model). Na těchto modelech můž zavedením jednotkové deformace nebo jednotkové tahové síly odezvu v čase, tedy tečení a re [ URL "FTVS-1391-version1-10.gif"] ) Komplexnější, tzv. standardní reologický model, v podstatě kombinace obou předcházejících, přibližuje vlastnostem reálných biomateriálů. Při odvození konstitutivní rovnice popisujíc odezvu na zatížení vycházíme z definice prvků a jejich vzájemného uspořádání. (OBR BM 9 [ version1-11.gif"] ) Zátěž a namáhání Mechanická zátěž je silově deformační vliv okolního prostředí na živý organismus, který ev jeho specifickou odezvu. Provokuje adaptační mechanismy, které mohou mít charakter regener revitalisačních procesů a na druhé straně mohou ve své negativní formě vést k patologické organismu, provokovat degenerativní procesy, způsobit orgánovou dysfunkci apod. Celková od pak může pohybovat v široké škále reakcí v jeho chování (reakce psychické, fysiologické, p či struktuře (reakce morfologické, biochemické, atd.). Podle úrovně zátěže, jejím časovém organismu pak hovoříme o zátěži podprahové, monotónní, silově rizikové, rázové, vibrační, Ot-6-7 [ URL "FTVS-1391-version1-12.gif"] ) Silová zátěž podle velikosti, časového průběhu a směru silového zátěžového pole vytváří rů druhy mechanického namáhání (Obr. B-Ot-6-14 [ URL "FTVS-1391-version1-13.gif"] , Obr. B-Ot [ URL "FTVS-1391-version1-14.gif"] ). Rozeznáváme pět základních druhů (OBR 4BM5 [ URL "FT version1-15.gif"] ) : tah a tlak představují spolu s ohybem zatížení, která vyvolávají nor napjatost. Při smyku a při krutu je vnitřní napjatost smyková. V reálných situacích zatíže tkáňových struktur je nejčastěji prostorovou kombinací více způsobů zatížení. V tomto příp shodné typy napjatosti působící ve stejném směru. Průběh napětí a jeho velikost závisí tak tvaru průřezu tělesa. Mechanické vibrace, které působí na organismus představují vibrační zátěž, která má specif na jednotlivé na jeho části. Působení může být celotělové (případ akustického podnětu) neb vyhraněných lokalit (Obr. B-Ot-6-22 [ URL "FTVS-1391-version1-16.gif"] ). Vnímavost k vibr především resonančními charakteristikami orgánů a orgánových struktur (Obr. B-Ot-6-18 [ UR version1-17.gif"] ). Deformační odezva tělesa Působení vnějších sil na jakékoliv těleso způsobuje uvnitř tělesa mechanické napětí. Obecn může představovat jak ojedinělou sílu, tak spojité zatížení na danou plochu či objem nebo sil (momentové zatížení). V libovolně vedeném myšleném řezu tělesem působí vektor napětí, být rozložen na normálovou a tečnou složku. V důsledku vnitřního napětí působícího v těles k příslušné deformační odezvě závisející na mechanických vlastnostech materiálu.(OBR 4BM1 version1-18.gif"] ) Tolerance organismu na zátěž je schopnost organismu odolávat a přizpůsobovat se do určité mechanické zátěže. Limity tolerance ohraničují pásmo "fysiologických" zátěží. Dolní limit práh citlivosti organismu na nutnou a potřebnou úroveň vnějších mechanických interakcí org jeho normální vývoj a funkci (viz. remodelace kosti, atrofie svalu z hypokinezy, atd.). Ho vyjadřuje práh tolerance a "fysiologické" adaptability organismu vůči mechanické zátěži ve positivních, nepatologických reakcí. Tyto limity jsou součástí kriterií řady ergonomických a hygienických norem. Jsou proměnné v průběhu života, mění se s biologickým věkem a jsou z charakteru a historii zátěže, době trvání, exposici atd. Konkrétní hodnoty vycházejí jedna hodnot charakteristických materiálových a reologických veličin tkáňových a orgánových stru pak z patofyziologických a klinických poznatků o vlivu zátěžové expozice na dysfunkci a st patologické změny.