Biofyzika

5.1.2 Deformace měkkých tkání

Měkké tkáně lidského těla mají vlastnosti viskózně elastické, neboť jejich deformace je funkcí nejen působícího napětí, ale také času. Jejich chování lze modelovat pomocí pružiny a pístu, pohybujícího se ve viskózní kapalině (viz obr. 5.1). Maxwellův prvek (obr. 5.1 a) sestává ze sériového zapojení pružného a viskózního členu. Při rychlém prodloužení dojde nejprve k protažení pružiny a vzniklá síla způsobí pohyb pístu v tlumícím členu, čímž se napětí v pružině zmenšuje při jejím současném zkracování. Napětí (síla na plochu) nebo při obráceném postupu tlak v takovémto systému klesá exponenciálně s časem. Voigtův prvek (obr. 5.1 b) sestává z paralelního zapojení pružiny a pístu. Proto neumožňuje náhlá prodloužení. Je-li však k němu v sérii zapojena další pružina, umožňuje tento systém modelovat okamžité prodloužení a napětí v něm neklesá na nulu. Tyto prvky plně nesimulují chování přirozeného svalu.
Významnou úlohu v dynamice krevního oběhu mají pružné deformace cévních stěn. Pružnost cév vyrovnává pulzní charakter toku krve v cévách. Část kinetické energie proudící krve se během systoly mění na potenciální energii roztažitelných vláken elastinu a kolagenu, které jsou pružnými komponentami v cévní stěně. Spolu s vlákny hladkého svalstva vytvářejí elastické napětí cévní stěny. Stěny artérií jsou elastická tělesa s anizotropními vlastnostmi (různá pružnost v různém směru). Proto je nutné rozlišovat ve válcové stěně trubice modul pružnosti v tangenciálním (obvodovém), podélném a radiálním směru. Z nich má pro závislost objem tlak a pro popis šíření vln po stěnách trubice největší význam tangenciální složka modulu pružnosti.