8. Мягкие ткани и мышцы
Реологические свойства мягких тканей (стенки кровеносных сосудов, кожи, сухожилий, склеры и роговицы, головного мозга и т.д.) и их математическое описание. Особенности свойств опухолевых тканей. Основные методы измерений.
Реологические свойства и механизм сокращения поперечно-полосатых и гладких мышц. Методы измерения механических свойств мышц. Механика мышечной клетки. Постановка экспериментов на интактных и демембранизованных клетках. Одновременное измерение механических, электрических и химических параметров (кальциевая активация, электромеханическое сопряжение и АТФаза). Понятие о кинетической теории мышечного сокращения. Особенности летательных мышц насекомых и запирательных мышц моллюсков. Немышечные формы подвижности.
9. Твердые ткани
Реологические и электромеханические свойства твердых тканей (кость, зуб) и их математическое описание. Адаптация костной ткани к механической нагрузке; закон Вольфа. Хитиновый покров насекомых. Методы экспериментальных исследований.
10. Патологические изменения
Изменения реологических свойств биологических жидкостей и тканей при патологических состояниях (см. литературу, указанную в предыдущих разделах). Использование реологических параметров как диагностических показателей.
11. Гидродинамика крови
Движение вязкой жидкости в трубке. Режимы движения (ламинарный и турбулентный, стационарный и нестационарный и т.п.). Закон сохранения массы. Формулы Пуазейля и Бернулли как предельные случаи закона сохранения количества движения. Режимы движения крови в сосудистом русле.
Движение крови в крупных сосудах. Распространение пульсовой волны в артериях, формула Моенса-Кортевега. Измерение артериального давления методом Короткова, осциллометрия. Особенности течения в изогнутых и разветвляющихся сосудах, в венах и в сосудах малого круга кровообращения. Подходы к математическому моделированию движения крови.
Движение крови в системе микроциркуляции. Регуляторные реакции гладкой мускулатуры сосудов: эффект Бейлисса, чувствительность артерий к кровотоку. Влияние реологических свойств крови. Движение эритроцита по капилляру. Основы математического моделирования микроциркуляции. Массообмен между кровью и тканями. Модель Крога. Осмотические явления; формула Старлинга. Основные представления о движении лимфы.
Общая характеристика механических явлений в сердечно-сосудистой системе человека. Механика сердца и клапанов. Подходы к описанию течения крови в ветвящемся русле.
12. Механика дыхания
Общая характеристика механических явлений в дыхательных органах. Движение воздуха по воздухоносным путям и газообмен в легких. Механика альвеол; роль сурфактантной системы. Простейшие математические модели в механике дыхания. Осаждение частиц на стенках дыхательных путей и мукоцилиарный клиренс; кашель.
13. Органы чувств
Механические явления в органах слуха и равновесия; механика наружного и среднего уха, распространение волн в улитке внутреннего уха, движение жидкости в полукружных каналах, механика отолитового органа.
14. Перистальтические течения
Перистальтический механизм транспорта и перемешивания. Механические явления в пищеварительном тракте. Механика мочевого пузыря и мочевыводящих путей. Явление рефлюкса и захвата в мочеточниках.
15. Биотеплообмен
Основные представления о переносе тепла в тканях и органах; роль движения крови в сосудах и воздуха в легких; нульмерные модели. Внешний теплообмен организма.
16. Плавание и полет
Обтекание тел потоком жидкости; коэффициенты сопротивления и подъемной силы, присоединенная масса жидкости. Элементарные основы механики плавания и полета живых организмов. Движение одноклеточных, хемотаксис.
17. Рост и морфогенез
Объемный и поверхностный рост тканей, морфогенез; меры ростовой деформации. Влияние механических и химических факторов. Понятие о моделях растущих тканей и моделях типа Тьюринга. Механические процессы при росте опухолевых тканей. Общие представления о росте растений.
18. Механика травмы и механические повреждения
Механика черепно-мозговой травмы. Травмы и патологическое развитие позвоночника. Биомеханические задачи заживления переломов костей конечностей; аппараты для фиксации отломков. Проблемы защиты человека от ударных и вибрационных воздействий. Прикладные задачи стоматологии.
Основные биомеханические задачи авиакосмической биологии и медицины.
19. Искусственные органы и системы
Искусственные клетки и мембраны, липосомы. Требования к заменителям биологических тканей; протезирование опорно-двигательного аппарата. Протезы кровеносных сосудов и сердечных клапанов, проблема искусственного сердца. Аппараты искусственного дыхания, другие. искусственные массообменные системы.
20. Биологическое подобие
Основные положения теории размерностей и подобия, формулировка p-теоремы. Аллометрические соотношения. Приложение к анализу двигательных возможностей организма, внешнего теплообмена и к гидродинамическим задачам биомеханики.
Основная литература
Александер Р. Биомеханика. М.: Мир, 1980 г.
Биомеханика кровообращения, дыхания и биологических тканей. Рига: Зинатне, 1981 г.
Волькенштейн М.В. Молекулярная биофизика. М.: Наука, 1988 г.
Волькенштейн М.В. Общая биофизика. М.: Наука, 1978 г.
Глазер Р. Очерк основ биомеханики. М.: Мир, 1988 г.
Гурфинкель В.С., Левик Ю.С. Скелетная мышца: структура и функция. М.: Наука, 1985 г.
Зациорский В.М., Аруин А.С., Селуянов В.Н. Биомеханика двигательного аппарата человека. М.: Физкультура и спорт, 1981 г.
Каро К., Педли Т., Шротер Р., Сид У. Механика кровообращения. М.: Мир, 1981 г.
Левтов В.А., Регирер С.А., Шадрина Н.Х. Реология крови. М.: Медицина, 1982 г.
Проблемы космической биологии. Т. 31. М.: Наука, 1985 г.
Проблемы прочности в биомеханике. М.: Высшая школа, 1988 г.
Современные проблемы биомеханики. Т.1 – 6, Рига; т.7, Н. Новгород, т. 8–10, М.,1983-2000 г.
Шмидт-Нильсен К. Размеры животных: почему они так важны. М.: Мир, 1987 г.
Шмидт-Нильсен К. Физиология животных. Т.1 – 2. М.: Мир, 1982 г.
Шупляков В.С. В кн.: Анализ сигналов на периферии слуховой системы. М., 1981 г.
Громов А.П. Биомеханика травмы. М.: Медицина, 1979 г.
Бегун П.И., Шукейло Ю.А. Биомеханика. СПб.: Политехника, 2000 г.