Mechanické vlastnosti tkání – úvod

Mechanické vlastnosti tkaní jsou často popisované ve dvou rovinách:

1. v rovině strukturálních vlastností, které charakterizují vlastnosti tkáně v jeho nedotknuté, in vivo, podobě.
2. v rovině mechanických vlastností látek, z kterých jsou dané tkáně složené.

Pod mechanickými vlastnostmi látek rozumíme takové vlastnosti, které souvisí s deformací tělesa z dané látky působením vnějších sil. Pokud těleso po ukončení působení těchto sil nabude povodních vlastností (tvar a objem), hovoříme o elastické deformaci. V případě, že se tak nestane, jedná se o deformaci plastickou.

Z biofyzikálního hlediska jsou tedy kromě pevnosti, teda schopnosti materiálu odolat vnější anebo vnitřní síle bez toho, aby byly porušeny, nejdůležitější následující statické vlastnosti:

• Elasticita – schopnost tělesa vrátit se po elastické deformaci do původního tvaru. 
• Distenze – poddajnost látky vůči působení deformující sily. 
• Plasticita – schopnost látky měnit vplyvem vnější síly trvale jej tvar.
• Viskozita – dynamická vlastnost, která se projevuje jako odpor proti změně tvaru látky. 

Pevnost

Ve fyzice se rozlišuje pevnost v tahu, ohybu, tlaku a v rotaci. Je evidentní, že hodnoty meze pevnosti, která udává maximální hodnotu konvenčního napětí, které možno dostáhnout při zatěžovaní materiálu až do jeho porušení, se budou při jednotlivých druhů pohybů značně lišit.

Mezi pevnosti je pro různé materiály různá a určuje se experimentálně. Označuje se R_m a udává se v Pascalech [Pa].

R_m = F/A

R_m – mezi pevností [Pa]

F – sila působící na těleso [N]

A – průřez tělesa, na které daná sila působí[mm²]

Mezi nejpevnější tkáně v lidském těle patří kostní dřeň, které pevnost odpovídá pevnosti mosazi, litiny anebo kujného železa – tedy je schopná odolávat mechanickému napětí až 100–200 MPa.

Elasticita

Elastické látky vykazují pod mezí pružnosti lineární průběh deformace, která odpovídá Hookovu zákonu.

ε = σ / E

ε – poměrná deformace materiálu

σ – mechanické napětí v tahu [Pa]

E – modul pružnosti v tahu [Pa]

Mezi mezí proporcionality a mezi pružnosti se lineární průběh deformace mění na nelineární, avšak po ukončení působení napětí se materiál ještě stále vrací do původního stavu.

Elastická žlutá vlákna jsou shluky proteinu elastinu v extracelulárně matrix, které mají schopnost se elasticky prodloužit až na 150 % jejich původní délky. Toto umožňuje mnohým tkáním přizpůsobovat se a kompenzovat působení vnějších anebo vnitřních sil bez poškození.

Plasticita

Plastické látky vykazují deformaci až při určité hodnotě působícího napětí. I po odstranění působení externí síly si zachovávají maximální dosahující deformaci.

Viskozita

Viskózní látky jsou tekutiny, které podle závislosti rychlosti deformace na deformující síle rozdělené na dvě skupiny – newtonovské kapaliny, při kterých se rychlost deformace mění lineárně s působícím napětím a nenewtonovské kapaliny, při kterých je tato závislost obecně nelineární.

U krve je tato viskozita poměrně významná vlastnost, protože při její hyperviskozitě, např. v případě polycytemie, rapidně roste riziko kardiovaskulárních incidentů.

Odkazy

Související články

• Mechanické vlastnosti tkání - Opěrný a pohybový systém
• Mechanické vlastnosti tkání - Cévní systém
• Mechanika dýchání
• Mechanické vlastnosti tkání - Trávicí systém
• Mechanické vlastnosti tkání - Vylučovací systém
• Mechnické vlastnosti tkání - Lidský hlas a tvorba lidského hlasu

Externí odkazy

• Mechanické vlastnosti tuhých látok

Použitá literatura

• ČIHÁK, Radomír. Anatomie 1. 3. vydání. Praha : Grada, 2011. 552 s. ISBN 978-80-247-3817-8.

• HRAZDIRA, Ivo a Vojtěch MORNSTEIN. Lékařská biofyzika a přístrojová technika. 1. vydání. Brno : Neptun, 2001. 396 s. ISBN 80-902896-1-4.