Полная версия

Главная arrow Медицина arrow Биомеханика. Основные понятия. Эндопротезирование тканей и органов

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТКАНЕЙ КРОВЕНОСНЫХ СОСУДОВ

Основой стенок артерий является коллагено-эластиновый каркас. В стенках крупных артерий выделяют три основных слоя: внутренний (интиму), средний (медию), наружный (адвентицию).

Внутренний слой выстилает сосуд изнутри, покрыт со стороны его просвета плоскими клетками эндотелия. Он состоит из эндотелия, подэндотелиального слоя и внутренней эластической мембраны. Эндотелий не только обеспечивает беспрепятственный ток крови и поддерживает ее в жидком состоянии, но также в капиллярах некоторых органов улавливает из крови вредные вещества и взвешенные частицы, обезвреживая их. Подэндотелиальный слой состоит из тонких эластиновых и коллагеновых волокон, соединительно-тканных клеток и основного вещества.

Внутренняя эластичная мембрана состоит из эластиновых волокон, скрепленных между собой тонкими коллагеновыми и эластиновыми волокнами.

Каркас средней оболочки образуется 40...60 соединяющимися между собой концентрическими эластическими мембранами. Однослойные и многослойные мембраны формируются эластиновыми волокнами с регулярной направленностью. Расщепление мембран придает каркасу зубчатую структуру с незначительными полостями, заполненными гликозаминогликанами, различными волокнами и клетками. К эластическим мембранам прикреплены гладкие миоциты. Волокна гладкомышечной ткани образуют спирали, закрученные вправо и влево. Каждый миоцит оплетен коллагеновыми волокнами по спирали (рис. 7.1). Такая пружинообразная структура обеспечивает возврат сосудистой стенки к исходному состоянию после ее растяжения пульсовой волной крови.

Наружная эластическая мембрана состоит из продольно-ориентированных толстых эластиновых волокон и расположенных по спирали пучков коллагеновых фибрилл, объединенных сетью поперечных коллагеновых волокон. При изменении нагрузки на стенку артерии угол подъема спирали изменяется. На рис. 7.1 показаны модели спиралей различных частей аорты.

В норме соотношение толщины внутренней и средней оболочек составляет 1:10.

Наруэ/сная оболочка образована соединительной тканью. В ее внешних (поверхностных) слоях обычно располагаются крупные и средние пучки эластиновых волокон с многочисленными взаимными связями, а во внутренних - самостоятельно расположенные эластино- вые пучки и отдельные волокна.

По морфологическому строению стенок кровеносные сосуды разделяют на эластические (преобладает эластическая ткань), смешанные и мышечные.

Структура стенки аорты

Рис. 7.1. Структура стенки аорты:

  • 1 - спираль гладкомышечной ткани; 2 - волокна эластина;
  • 3 - коллаген; I - 111 отделы аорты (I - восходящий;

II - грудной; 111 - брюшной); ф - угол подъема спирали

К сосудам эластического вида относят аорту, легочный ствол и легочные артерии, брахиоцефальный ствол, подключичную, общую сонную артерии.

Ко второму (смешанному) типу относятся наружная и внутренняя подвздошные артерии, наружная и внутренняя сонные артерии, бедренная артерия и артерии внутренних органов.

К мышечному типу относятся: позвоночная, поверхностная височная, плечевая, лучевая, подколенная артерии и все артерии мозга, а также вены (большая подкожная, бедренная и подколенная).

Сосуды мышечного типа, в том числе крупные вены, стареют медленнее, и это происходит после 40 лет. Большая часть расстройств мозгового кровообращения связана с поражением внечерепных отрезков сонных и позвоночных артерий либо внутричерепных отделов магистральных сосудов.

Рассмотрим структурные особенности различных сосудов. Стенки венечных артерий, наряду с коллагеновыми и эластиновыми, содержат и аргирофильные (ретикулярные) волокна. При этом адвентиция левой венечной артерии толще, чем правой.

Все артерии головного мозга относят к сосудам мышечного типа, в которых отсутствует или очень слабо развита наружная эластическая мембрана, а средняя оболочка чисто мышечная. Соединительная ткань в средней оболочке служит каркасом, скрепляющим пучки мышечных волокон. Стенки мелких артерий и артериол в мозге имеют толстый мышечный слой и являются основным исполнительным звеном в регулировании мозгового кровотока. С возрастом эластиновые элементы крупных артерий замещаются коллагеновыми.

В артериях кровь двигается от сердца со значительным избыточным давлением, и поэтому их стенка обладает высокой упругостью. В свою очередь стенки вен такими свойствами не обладают, что делает их более уязвимыми для заболеваний, связанных с нарушением кровотока. Так как давление по мере отдаления от сердца падает, в капиллярах оно практически равно атмосферному, тока крови не создается, поэтому существует целая система приспособлений для «проталкивания» крови по венам: во-первых, это клапаны вен, которые позволяют крови течь только в одну сторону - к сердцу, иначе клапаны заполняются встречной кровью и движения не происходит; во-вторых, это специальный венозный пульс (волна сокращений вен), к тому же движение крови может осуществляться и мускулатурой сосудов. В результате изменения положения диафрагмы при дыхании, параллельно с растягиванием легких происходит растягивание вен грудной области и всасывание крови из сосудов верхних и нижних конечностей, отчего диафрагму называют иногда венозным сердцем. В венах головы и шеи меньше клапанов, чем в периферических венах. В неудобной позе венозный отток замедляется, возможно накопление крови больше, чем нужно в венозном русле, от этого происходит расширение вен.

Вены мышечного типа способны изменять свой диаметр и длину (сокращение достигает 25 % от исходной длины). Рассмотрим структуру вены на примере нижней полой вены (наиболее крупная вена).

У нижней полой вены развит мощный продольный мышечный слой в адвентиции, а средняя оболочка содержит большое количество циркулярных гладкомышечных клеток. Средняя оболочка и адвентиция имеют разную направленность соединительно-тканных элементов: в средней оболочке преобладает циркулярное направление, в адвентиции - продольное - вдоль оси сосуда. Гладкомышечные клетки сплетены тонкими ретикулярными (аргирофильными) волокнами, которые прикрепляются к коллагеновым волокнам. Эластиновые и коллагеновые волокна сформированы в толстые пучки, которые переплетаются и образуют сложную решетчатую структуру, в которой расположены гладкомышечные клетки. Различное направление мышечных пучков и фиброзно-эластиновых компонентов в стенке вен (спиральное, косое, вертикальное) позволяет венозной стенке сокращаться в различных направлениях.

Центры регулирования сердечно-сосудистой системы стремятся поддерживать рабочее значение деформации сосудов в упругом, близком к линейному диапазоне. В табл. 7.1 приведены усредненные значения механических параметров магистральных сосудов (возраст 39 - 40 лет): разрушающего напряжения Оь разрушающего относительного удлинения в продольном направлении Е; касательного модуля упругости в продольном направлении ?* (h0 - начальная толщина стенки сосуда).

Таблица 7.1

Механические характеристики магистральных сосудов

Кровеносный

сосуд

к*

мм

*

<*1»

МПа

е1

Ei , МПа при aj, МПа

0,05

0,1

0,2

0,4

Аорта:

передняя стенка задняя стенка

  • 2,35
  • 2,26
  • 1,11
  • 0,71
  • 0,455
  • 0,419
  • 0,84
  • 1,0
  • 1,36
  • 1,72
  • 2,52
  • 2,44
  • 3,89
  • 3,45

Артерия: общая сонная внутренняя сонная общая подвздошная бедренная

  • 1,66
  • 1,59
  • 1,63
  • 1,89
  • 1,99
  • 1,56
  • 1,86
  • 1,32
  • 0,607
  • 0,524
  • 0,390
  • 0,400
  • 0,78
  • 0,82
  • 0,97
  • 1,01
  • 1,25
  • 1,31
  • 1,7
  • 1,68
  • 2,49
  • 2,51
  • 3,11
  • 3,14
  • 4,24
  • 4,22
  • 5,65
  • 5,36

Большая подкожная вена ноги

1,52

3,92

0,373

2,13

2,13

5,3

8,5

Касательные модули упругости Ef при напряжениях Oj описывают состояние материала при напряжениях в стенках сосудов, при этом наибольшие по модулю напряжения приходятся на области изгибов артерий, которые демпфируют преимущественную часть пульсаций волны кровяного давления. Предельная деформация сосудов Sj зависит от содержания гладкомышечной ткани в сосудистой стенке. Из табл. 7.1 видно, что эта величина обратно пропорциональна расстоянию от кровеносного сосуда до сердца [5, 10, 11, 15].

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>