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 →sarkoméry
pásma:
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 teplo
Qz - skracovacie teplo
W - 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:

W

p = p.ΔV

• kinetická energia systolického srdečného výdaja:

Ek = 1/2 ρ. v2. ΔV

kde:
ρ - hustota krvi,
v - rýchlosť udelená krvi

Celková mechanická práca:

W = Wp + Ek

Fyzikálne zákony prúdenia

zákon kontinuity

S

1. 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.r

Q







.

8

4



Reynoldsovo číslo:

• kritická hodnota Reynoldsovho čísla - 1000

• kritická rýchlosť, kedy sa mení laminárne prúdenie

na turbulentné:

η

v.r

R



.



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

Δp

R



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