Механические свойства сосудов

Сосуды являются важными элементами в целостном организме. В зависимости от морфологического строения стенок кровеносные сосуды делятся на эластические (с преобладанием эластической ткани), мышечные (с преобладанием гладкомышечной ткани) и смешанные.

Диаметр кровеносных сосудов и тканевой состав их стенок раз­личны в зависимости от типа сосуда (рис. 17.9). Как правило, в стенках артерий больше эластической ткани и меньше коллагено-вых волокон, чем в стенках вен; вены же, напротив, более богаты коллагеновыми волокнами. Капилляры имеют эндотелиальный слой, но их стенки лишены мышечной и соединительной ткани. Стенки всех крупных артерий имеют три оболочки: внутреннюю, среднюю и наружную.

Эндотелиальные клетки, выстилающие сосуд изнутри, играют важную роль в гемодинамике, нарушение их целостности ведет к риску возникновения тромбов.

Лимфатические сосуды, выполняющие особую функцию, по строению сходны с венами, отличаясь от них меньшей толщиной и большей проницаемостью. Лимфатические сосуды пронизывают

почти все органы, за исключением кожи, волос, роговицы и неко­торых других.

Лимфатическая система образована преимущественно околове­нозными, т. е. идущими вдоль вен (а также вдоль артерий) лимфа­тическими сосудами. Эти сосуды бывают глубокими и поверхност­ными и по структуре напоминают вены, отличаясь от них меньшей толщиной стенки и большей проницаемостью. Как и вены, они име­ют клапаны, препятствующие обратному току лимфы.

В среднем ток лимфы у человека составляет 1,4 мл/кг веса в 1 ч, или около 2 л за сутки. Каждый 24 ч в лимфу переходит от 1 /4 до половины всех белков плазмы крови.

Току лимфы способствуют как сокращения мышц, так и сокра­щения непосредственно самих лимфатических сосудов. На него влияют также изменения давления в тканях и капиллярах.

Закупорка (или сдавление) лимфатических сосудов в результа­те воспалительных процессов вызывает заболевание, называемое слоновостью, характеризующееся прекращением оттока лимфы и непомерным увеличением и утолщением тканей конечности.

Так же как и в венах, в лимфатических сосудах существует гра­диент давления, направленный от периферии к центральным сосу­дам (грудному и правому лимфатическим протокам).

Стенки кровеносных сосудов постоянно подвергаются перио­дическому нагружению пульсирующим давлением. В материале стенок, рассматриваемом как линейно-вязкоупругий (Y. Fung, 1981) и подверженным действию периодического напряжения, изменяющегося по определенному закону, результирующие де­формации будут запаздывать на определенную фазу Д^, величина которой зависит от свойств исследуемого материала. Комплекс­ный динамический модуль упругости для такого материала оп­ределяется как £_дин = Е' + jE'. Здесь Е' — упругий модуль, а Е" — модуль потерь, определяемые по формулам £" = Е cosA^ и Е" - Е sinA^?, где Е — модуль упругости.

Динамический модуль упругости при частоте выше 1—2 Гц практически не изменяется, его увеличение происходит только при более низких частотах. Угол запаздывания относительно мал и со­ставляет менее 10°. В пределах физиологических давлений при час­тоте 2 Гц отношение Е"/ Е' < 0,123, что указывает на малую вязкую компоненту по сравнению с упругой. При периодическом измене­нии давления в пределах 2,5—15,0 кПа (20—120 мм рт. ст.) про­являются вязкоупругие свойства стенки сосуда — образуется вы­раженная петля гистерезиса.

Прочность на разрыв стенки артериального сосуда определя­ется двумя характеристиками: разрушающими напряжениями и деформацией, которые в конечном счете зависят от скорости де­формирования перед разрывом. С увеличением скорости дефор­мирования разрушающие напряжения увеличиваются по сравне­нию со статическим напряжением, а разрушающие деформации могут достигать 100%. С возрастом механические свойства артери­альных сосудов человека изменяются. Разрушающие напряжения к 60-ти годам уменьшаются в 2—2,5 раза по сравнению с двадца­тилетним возрастом, а разрушающие деформации — на 20—30% в зависимости от типа сосуда.