Biomeccanica (2° parziale)

Forzo assiale

Lo invece è pari alla pressione applicata al NP ma cambiata di segno perché per convenzione si considera P > 0 se entrante e > 0 se uscente.

Patologie

Degenerazioni del disco intervertebrale:

• Protrusione: rigonfiamento locale a causa del cedimento del tessuto per la pressione interna creando un punto debole in cui ho meno collagene (estroflessione) quando vado verso il canale midollare colpisce i nervi e ha le seguenti ricadute: dolore dal gluteo al piede, perdita di movimento e perdita di sensibilità del nervo nell'area interessata.
• Ernia: parte del liquido del nucleo polposo esce perché si fessura l'anulo fibroso e si ricava una strada verso l'esterno. Se va verso il canale midollare ho un forte dolore.

Malattie infiammatorie:

• Discite: malattia reumatica in cui sparisce il disco, si comprime la radice nervosa e bisogna inserire un distanziatore perché insorgono problemi motori.

VASI SANGUINEI

I vasi sanguinei

struttura piatta e sottile. Tunica media: è lo strato medio dei vasi ed è composto principalmente da cellule muscolari lisce e fibre elastiche. Questo strato conferisce ai vasi la capacità di contrarsi e dilatarsi, regolando così il flusso sanguigno. La quantità di cellule muscolari lisce e fibre elastiche varia a seconda del tipo di vaso: ad esempio, nelle arterie elastiche è presente una maggiore quantità di fibre elastiche rispetto alle arterie muscolari. Tunica esterna: è lo strato più esterno dei vasi ed è composto da tessuto connettivo. Questo strato fornisce sostegno e protezione ai vasi sanguigni. Inoltre, i vasi sanguigni possono essere classificati in base al loro diametro: - Arterie: sono vasi sanguigni di grosso diametro che trasportano il sangue dal cuore verso gli organi e i tessuti del corpo. Le arterie si dividono ulteriormente in arterie elastiche e arterie muscolari, a seconda della quantità di fibre elastiche e cellule muscolari lisce presenti nella tunica media. - Arteriole: sono vasi sanguigni di diametro più piccolo rispetto alle arterie. Le arteriole regolano il flusso sanguigno verso i capillari. - Capillari: sono i vasi sanguigni più piccoli e sottili, che collegano le arteriole alle vene. Attraverso i capillari avviene lo scambio di sostanze tra il sangue e i tessuti circostanti. - Vene: sono vasi sanguigni che trasportano il sangue dai tessuti verso il cuore. Le vene hanno un diametro maggiore rispetto ai capillari e alle arteriole e sono dotate di valvole che favoriscono il flusso del sangue verso il cuore. Ogni tipo di vaso sanguigno ha quindi caratteristiche strutturali e funzionali specifiche, che permettono al sistema vascolare di svolgere le sue importanti funzioni nel corpo umano.forma con increspature mentre si distende con sezione circolare quando vi è un flusso. Nel passaggio tra tunica intima e media si può notare una lamina fatta di elastina.

Tunica media: è uno strato intermedio ed è il più spesso, è formato principalmente da cellule muscolari lisce (avvolte ad elica lungo il vaso) e da una piccola parte di tessuto connettivo, collagene e elastina. Questa tunica grazie alle cellule muscolari ha la funzione meccanica di dilatare e contrarre il vaso.

Tunica avventizia: è lo strato più esterno costituito da collagene disposto in direzione longitudinale e in piccola parte da cellule muscolari lisce. La tunica avventizia è attraversata da fibre nervose e vasi linfatici e se le cellule di questo strato sono a una distanza dal flusso ematico > 25 si trovano anche piccoli vasi (vasa vasorum). La funzione di questa tunica è proteggere il vaso e ancorarlo al tessuto circostante, infatti questo

strato è spesso in continuità con i tessuti esterni favorendo l'integrazione. Elastina presente con concentrazione elevata vicino alla separazione tunica intima-media, minor quantità in tutta la media. Vi sono eccezioni che caratterizzano le grandi arterie che sono prevalentemente elastiche. L'elastina è cedevole ed è presente nei tessuti che devono reagire anche a piccole variazioni, piccole pressioni. Infatti, se la grande circolazione fosse in tubi rigidi allora tutto il sangue eiettato arriverebbe istantaneamente alla periferia. Invece le arterie essendo elastiche una parte viene trattenuta per dilatazione e l'altra arriva in periferia, così circa il 20-30% del sangue viene trattenuto dalle arterie elastiche in sistole e restituito in diastole. Questo permette che la pulsatilità del sangue si smorza arrivando a livello capillare dove vi è un flusso continuo. In un individuo adulto e sano la pressione oscilla tra 80-120 mmHg se

Continua a salire significa che le arterie si stanno irrigidendo.

Classificazione dei vasi

I vasi innanzitutto si differenziano a seconda della tipologia di sangue che trasportano, ovvero se ricco o meno di ossigeno e poi si differenziano a seconda delle dimensioni.

Arterie

Sono vasi che portano ossigeno alle varie parti corporee e li si può distinguere in base al loro diametro, troviamo infatti i seguenti vasi:

• Grandi arterie: sono l'aorta e le sue diramazioni, hanno un diametro inferiore al cm (7-8 mm). La particolarità è che hanno una parete molto spessa con una tunica media formata da elastina che permette a questi vasi di essere un secondo cuore pompando il sangue. La tunica avventizia invece è sottile e formata da collagene.
• Arterie muscolari: sono definite anche arterie di distribuzione, portano il sangue dal cuore ai distretti corporei e hanno un diametro che varia tra 100 e i 7-8 mm. La tunica media è molto spessa ed è composta da...

muscolatura liscia a spirale così che possa aumentare e ridurre il lume gestendo l'apporto di sangue in base alle richieste dei vari distretti. L'elastina si trova nella tunica media e man mano che ci si allontana dall'aorta scompare.

Arteriole: sono vasi con un diametro superiore ai 20 e minore ai 100. Hanno una tunica media e intima di spessore inferiore agli altri vasi e con solo uno o due strati di muscolo liscio oltre che poche fibre elastiche, in generale vi è continuità con il tessuto circostante.

Le arterie in generale poi vedono una biforcazione così che possano raggiungere tutti i distretti, vi è un solo caso di unione di tre arterie, il circolo di Wills nel cervello, che è un particolare sistema che garantisce il corretto apporto di sangue al cervello.

Capillari: sono i vasi più sottili del corpo, hanno una dimensione inferiore ai 20 (confrontabile con i globuli rossi). Lo strato di cellule muscolari

scompare e rimangono solo la sottile lamina basale e le cellule endoteliali che hanno delle fenestrature utili per garantire il passaggio di sostanze attraverso il vaso. Il diametro così ridotto comporta la disposizione dei globuli rossi in fila che vedono la perdita della forma a disco diventando ovoidali, questo schiacciamento dei globuli rossi contro le pareti è fondamentale perché permette lo scambio di sostanze soprattutto ossigeno. I capillari possono essere divisi in tre tipologie:

• Capillari continui: cellule endoteliali disposte in direzione del flusso e compatte, fanno da barriera che impedisce lo scambio di sostanze (es. capillari del cervello).
• Capillari fenestrati: strato di cellule endoteliale con fenestrature di 20-120 nm che permettono il passaggio di sostanze.
• Capillari sinusoidi: parete endoteliale con poche giunzioni, formano spazzi intracellulari che permettono il passaggio di grosse sostanze.

I capillari si diramano a partire da un'arteriola.

Costituiscono un letto di capillari che è una rete tridimensionale che penetra nel tessuto e permette lo scambio di sostanze. Il sangue deossigenato viene raccolto poi dalle venule che si collegano al sistema venoso e lo riportano ai polmoni. In mezzo al letto di capillari è presente anche una meta-arteriola collegata alla venula che permette di bypassare il letto nel caso in cui sia necessaria perfusione accentuata, i capillari legati a questa meta-arteriola sono dotati di sfinteri che si aprono e chiudono regolando il flusso nei capillari. I capillari al passaggio di liquido creano un valore di resistenza idraulica come il rapporto tra gradiente di pressione del liquido e la portata. La resistenza offerta dai capillari è legata al raggio di questi, più sono piccoli maggiore è la resistenza che offrono al passaggio di flusso.

∆P 8 μl = R = H * Q / (4 * π * R)

La forte dipendenza dalla resistenza dal raggio è evidente, infatti, una diminuzione del 10% del raggio

Causa una resistenza quasi doppia. Il letto di capillari si può poi approssimare ad un // di resistenze tutte uguali.

Sono i vasi che vanno a raccogliere il sangue deossigenato dai capillari e lo riportano ai polmoni. Rispetto alle arterie hanno una pressione minore e quindi pareti molto più sottili, avendo un lume più ampio contengono il 65% del sangue totale, hanno un minor contenuto d'elastina e la tunica avventizia è più spessa della media (media ha solo 4-5 strati di cellule). Sono fenestrate a livello di venule e vene piccole. A causa di questo spessore molto basso possono collassare a causa di pressioni esterne elevate.

Si possono dividere seguendo diverse classificazioni, a seconda del calibro (piccole, medie o grandi), a seconda della posizione (superficiali o profonde) e a seconda del flusso (recettive (attive) e propulsive (passive)). Le vene recettive sono quelle che stanno sopra il diaframma e che quindi hanno un flusso che non risente

della gravità. Le propulsive sono quelle che risentono della gravità e proprio per questo hanno sviluppato una tunica media con cellule muscolari che spingono il sangue verso l'alto, queste presentano anche valvole semilunari che (ripiegamenti della tunica intima) impediscono il reflusso. Composizione dei vasi La composizione di un vaso varia a seconda della funzione che il vaso stesso deve svolgere. Le grandi arterie (aorta) hanno un elevatissimo contenuto di elastina che permette loro di fungere da secondo cuore, nelle altre arterie c'è una grande quantità di cellule muscolari perché la loro funzione è quella di regolare l'apporto di sangue agli organi. Si nota inoltre come il contenuto di elastina decresce man mano che diventano piccole. Le vene invece hanno una struttura più omogenea e meno specializzata di quella arteriosa con un contenuto simile di tutti i componenti e aumenta all'aumentare del diametro del vaso. I capillari

All'imbocco hanno una composizione simile alle arteriole mentre la parte terminale è costituita da un sottile strato endoteliale.

Test meccanici

Sui vasi si possono condurre due tipologie di test meccanici di trazione uniassiale, ognuna di queste tipologie di test sfrutta provini ricavati in metodi differenti:

• Test di striscia: il provino viene tagliato dalla parete del vaso ed ancorato alla macchina di prova, si possono condurre test nelle varie direzioni a seconda che il provino venga tagliato in direzione longitudinale o trasversale. Tagliando il vaso si può però danneggiare la parete e ottenere un comportamento diverso da quello fisiologico.
• Test ad anello: la sezione circolare del vaso rimane intatta quindi ottengo risultati più simili a quelli fisiologici ma si può testare il provino solo in direzione circonferenziale.