Viskoelastība

Viskoelastība apvieno vielu elastīgās īpašības un šķidrumu viskozās īpašības un ir atrodams cilvēka ķermenī, papildus asinīm, galvenokārt mīkstajos audos. Asinīs vielas viskozitāte palielinās hiperviskozitātes sindroma kontekstā. Mīkstos audos viskoelastības traucējumi var rasties neiromuskulāru slimību kontekstā.

Kāda ir viskoelastība?

Materiāls var izturēties vairākos veidos. Viens no iespējamiem materiāla izturēšanās veidiem ir elastība, kas ļauj audumiem pēc spēka pielietošanas atgriezties sākotnējā stāvoklī. Viskozitāte raksturo šķidruma viskozitāti un tādējādi atbilst šķidruma plūstamības mēram.

Viskoelastība ir materiāla elastības un viskozitātes plūstamības izturības sajaukums. Attiecīgi viskoelastīgajiem materiāliem ir gan viskoza, gan elastīga izturēšanās. Tie apvieno noteiktas cietvielu cietās materiāla īpašības ar šķidrumu materiālajām īpašībām.

Viskoelastīgā iedarbība ir atkarīga no tādiem faktoriem kā temperatūra, laiks un biežums. Vielu viskoelastīgajām īpašībām ir liela nozīme biofizikā. Piemēram, asinīm ir viskoelastība. Tas pats attiecas uz mīksto audu un citām šūnu asociācijām.

Šajā kontekstā asinis, piemēram, nav šķidrums, kas nav ņūtonietis, un tā viskozitāti (asins viskozitāti) nenodrošina kā nemainīgu materiāla konstantu, bet gan maina to ar bīdes efektu. Ņūtona šķidrumi, no otras puses, uzrāda lineāri viskozu plūsmas izturību un tādējādi ir no slodzes neatkarīga viskozitāte, savukārt viskoelastīgie šķidrumi, piemēram, asinis, uz noteiktām slodzēm reaģē ar elastību.

Funkcija un uzdevums

Mīkstie audi ir mīkstie audi, piemēram, taukaudi, muskuļu audi un saistaudi. Tie sastāv no kolagēna, elastīna daļām un pamatvielas. Šo struktūru sauc par mīksto audu ārpusšūnu matricu. Pamata viela lielā mērā sastāv no ūdens, kurā fibroblasti un hondroblasti rada mīksto audu šķiedras un pamatvielu.

Viskoelastība ir viena no mīksto audu mehāniskajām īpašībām. Ar salīdzinoši nelielu stresu zemas stiepšanās veidā auduma elastīns nodrošina stingrību. Izkropļojumu enerģija tiek uzkrāta elastīnā. Kolagēna šķiedras, kas atrodas audos, miera stāvoklī ir viļņotas un ir salīdzinoši elastīgas. Jo vairāk audi deformējas, jo vairāk tie stiepjas deformācijas virzienā. Pēc relaksācijas šķiedras atkal palielina audu stīvumu.

Auduma izturēšanās ir līdzīga neilona zeķes. Elastīns uzņemas neilona gumijas joslas lomu, un kolagēns pilda neilona šķiedru funkciju. Šajā ziņā kolagēns ierobežo audu izstiepšanos un tādējādi aizsargā pret ievainojumiem.

Tāpēc cilvēka mīkstie audi var būt nopietni deformēti un joprojām atgriezties sākotnējā formā.

Fizisko viskoelastību var novērot arī attiecībā uz asinīm. Ķīmiski runājot, asinis ir Ņūtona šķidrā ūdens un šūnu suspensija, t.i., materiālie komponenti. Asinis ir šķidrums, kas nav ņūtonietis, un tāpēc tam piemīt atšķirīgas plūsmas īpašības nekā ūdenim. Tā kā eritrocīti tajā ir, asins viskoelastība ir palielināta, salīdzinot ar plazmu. Viskozitāte palielinās līdz ar hematokrīta vērtību un plūsmas ātrumu. Sarkano asins šūnu (eritrocītu) deformācijas dēļ asiņu plūsmas uzvedība neatgādina šūnu suspensijas izturēšanos, kad palielinās plūsmas ātrums, bet mainās uz emulsijas plūsmas izturēšanos.

Slimības un kaites

Neiromuskulāras slimības palielina muskuļu un fascijas audu viskoelastību. Šis fascijas viskoelastības pieaugums palielina spiedienu uz miofasciālajiem audiem. Pašu miofasciālo audu viskoelastības palielināšanās vēl nav pārliecinoši izpētīta, bet šķiet, ka tas ir saistīts ar simpātiskās nervu sistēmas disfunkcijām vai nepareizu regulēšanu.

Neiromuskulāras slimības veido neviendabīgu muskuļu šūnu, neiromuskulārās transmisijas vai perifēro nervu slimību grupu. Pie neiromuskulārām slimībām īpaši pieder miopātijas un neiropātijas. Miopātijas ir neiroģenētiskas slimības ar skarto muskuļu strukturālām izmaiņām vai funkcionāliem ierobežojumiem, kas vairumā gadījumu skar skeleta muskuļus. Muskuļu distrofija ir miopātijas piemērs.

Neiropatijas ir perifēro nervu slimības, kurām nav traumatiskas izcelsmes. Neiropatija var ietekmēt vienu vai vairākus nervus. Biežas izpausmes ir sāpes vai kairinājuma zudums skartajā zonā. Vēlā epizodē notiek skarto muskuļu pļāpīga paralīze. Miopātijām raksturīgi muskuļu audu vājumi vai deģenerācija, ko var izsekot tādām attiecībām kā ģenētiska mutācija vai mitohondriju nepietiekamība.

Viskoelastiski traucējumi var rasties ne tikai ķermeņa mīkstajos audos. Piemēram, simptomu komplekss asinīs, ko izraisa paaugstināta paraproteīnu koncentrācija asins plazmā, ir pazīstams kā hiperviskozitātes sindroms. Paaugstinātas viskozitātes dēļ samazinās asiņu plūstamība. Hiperviskozitātes sindroms īpaši rodas ļaundabīgu slimību, piemēram, multiplās mielomas vai Valdenstrēma slimības, kontekstā.

Labdabīgas slimības, piemēram, Felty sindroms, sarkanā vilkēde vai reimatoīdais artrīts, var būt saistītas arī ar viskozitātes palielināšanos. Pacienti galvenokārt cieš no noguruma, vājuma sajūtas un elpas trūkuma.

Anēmiju (anēmiju) izraisa gļotādu un deguna asiņošana. Tam dod priekšroku traucēta trombocītu funkcija. Trombocītu disfunkcija rodas asinsreces receptoru aizsprostojuma dēļ. Trombocīti ir pārklāti ar paraproteīniem un vairs nesaistās ar receptoriem, bet tā vietā mijiedarbojas ar fibrīna veidošanos. Iegūtie simptomi ir līdzīgi mikroangiopātijas simptomiem. Ievērojami palielinās trombozes un trombembolijas risks.