Meko tkivo

Meko tkivo – u anatomiji – uključuje tkiva koja povezuju, podržavaju ili okružuju druge telesne strukture i organe, osimm tvrdog tkiva, kao što su kosti. Meka tkiva uključuju tetive, ligamente, fascije, kožu, vlaknasta tkiva, masti i sinovijalne membrana (koji su vezivno tkivo), kao i mišiće, živce i krvne sudove (koji nisu vezivno tkivo)^[1]^[2]^[3]^[4]

Ponekad se meko tkivo definiše i kao ono što ono to nije, kao npr. "neepitelni, vanskeletni mezenhim isključujući retikuloendotelni sistem i gliju".^[5]

Sastav

Karakteristične supstance unutar vanćelijskog matriksa ove vrste tkiva su kolagen, elastina i osnovna supstanca. Normalno meko tkivo je vrlo hidrirano zbog osnovne supstance. Fibroblasti su najčešće ćelije koje su odgovorne za proizvodnju vlakana mekih tkiva i osnovne supstance. Varijacije fibroblasta, kao što su hondroblasti, mogu također proizvesti ove supstance.^[6]

Mehaničke karakteristike

Pri malim istezanjima, elastina izaziva krutost tkiva i skladišti većinu energije istezanja. Kolagena vlakna su relativno nerastegljiva i obično su labava (talasasta, uvijena). Sa povećanjem istezanja tkiva kolagena se postepeno rasteže u smeru deformacije. Kada su zategnuta, ta vlakna proizvode snažan rast u krutost tkiva. Ponašanje kompozitnih materijala analogno je najlon čarapi, čije gumice imaju ulogu elastina, a ulogu najlona ima kolagen. U mekim tkivima kolagena ograničava istezanje i štiti tkiva od povrede.

Ljudska meka tkiva su visoko fleksibilna, a njihova mehanička svojstva znatno se razlikuju od jedne osobe do druge. Testiranje uticaja rezultiralo je nalazom da su krutost i prigušena otpornost tkiva ispitivanog subjekta u korelaciji sa masom, brzinom i veličinom objekta. Takva svojstva mogu biti korisna za forenzična istraživanja kod izazvanih kontuzija.^[7] Kada tvrdi predmet deluje na ljudska meka tkiva, energija udara se apsorbuje u tkivu što smanjuje efekat uticaja ili nivoa bola, pa osoba s debljim mekim tkivom apsorbira takve uticaje sa manje odbojnosti.^[8]

Meka tkiva imaju potencijal da se podvrgnu velikim istezanjima da se zatim vrate na početnu konfiguraciju kada se rasterete, odnosno njihova kriva stresnog istezanja je nelinearna. Meka tkiva su viskoelastična, nestiskljiva i obično anizotropna. Neka vidljiva svojstva visoke elastičnosti mekih tkiva su: opuštanje, puzanje i histereza.^[9]^[10]

Za opisivanje mehaničkih odgovora mekih tkiva, koristi se nekoliko metoda. Ovi metodi uključuju: hiperelastične makroskopske modele bazirane na energiji istezanja, matematička podešavanja u kojima se koriste nelinearne konstitutivne jednačine i strukturno zasnovani modeli u kome se odgovor linearnog elastičnog materijala modifikuje prema njegovim geometrijskim karakteristikama.^[11]

Pseudoelastičnost

Iako meka tkiva imaju viskoelastična svojstva, odnosno stres kao funkciju brzine istezanja može se aproksimirati na hiperelastičnom modelu poslije preduslova za obrazac opterećenja. Nakon nekoliko ciklusa unosa i odnošenja materijala, mehanički odgovor postaje nezavistan od brzine istezanja:

\mathbf {S} =\mathbf {S} (\mathbf {E} ,{\dot {\mathbf {E} }})\quad \rightarrow \quad \mathbf {S} =\mathbf {S} (\mathbf {E} )

Uprkost nezavisnosti brzine istezanja, preduslov mekih tkiva koji je i dalje prisutan je histereza, a mehanički odgovor može se modelirati kao hiperelastični sa različitim konstantama materijala na ulazu i izlazu. Ovim metodom, teorija elastičnosti se koristi za modeliranje neelastičnih materijala. Fung je Ovaj model nazvao kao pseudoelastičan model da bi istakao da materijal nije potpuno elastičan.^[10]

Preostala naprezanja

U fiziološkom stanju mehkih tkiva obično su prisutna preostala naprezanja koja mogu biti ispoljena kada je tkivo isečeno. U fiziologiji i histologiji mora se imati u vidu ta činjenica da bi se izbegle pogreške pri analizi izrezanog tkiva. To istezanje obično uzrokuje vizuelni artefakt.^[10]

Fungov elastični materijal

Yuan-Cheng Fung razvio je konstitutivnu jednačinu za prekondicionirano meko tkivo:

W={\frac {1}{2}}\left[q c\left(e^{Q}-1\right)\right]

sa

q=a_{ijkl}E_{ij}E_{kl}\qquad Q=b_{ijkl}E_{ij}E_{kl}

kvadratni oblik Green-Lagrangeovog istezanja $E_{ij}$ , $a_{ijkl}$ , $b_{ijkl}$ i $c$ materijalne konstante.^[10]

$W$ = funkcija energije istezanja po jediici zapremune, koja mehanička energija istezanja za datu temperaturu.

Izotropno pojednostavljenje

Fungov model, pojednostavljen prema hipotezi o izotropnosti (ista mehanička svojstva). Ovo se piše poštujući glavna istezanja ( $\lambda _{i}$ ):

W={\frac {1}{2}}\left[a(\lambda _{1}^{2} \lambda _{2}^{2} \lambda _{3}^{2}-3) b\left(e^{c(\lambda _{1}^{2} \lambda _{2}^{2} \lambda _{3}^{2}-3)}-1\right)\right]

,

gde su

a, b, c = konstante.

Pojednostavljenje za malo i veliko istezanje

Za mala istezanja, eksponencijalni obrazac je vrlo mali i tako zanemariv:

W={\frac {1}{2}}a_{ijkl}E_{ij}E_{kl}

Sa druge strane, linearni termin je zanemarljiv kada se analiza oslanja samo na velika istezanja:

W={\frac {1}{2}}c\left(e^{b_{ijkl}E_{ij}E_{kl}}-1\right)

Gentov elastični materijal

W=-{\frac {\mu J_{m}}{2}}\ln \left(1-\left({\frac {\lambda _{1}^{2} \lambda _{2}^{2} \lambda _{3}^{2}-3}{J_{m}}}\right)\right)

gde je:

$\mu >0$ = modul smicanja za beskrajno istezanje, a
$Jm>0$ = parametar ukrućivanja, u vezi sa ograničavajućim lancem rastegljivosti,^[12] Po ovom konstitutivnom model ne može se istezati i jednoosovinski naprezati van maksimalnog rastezanja $Jm$ , što je pozitivni koren iz:

\lambda _{m}^{2} 2\lambda _{m}-J_{m}-3=0

Remodelovanje i rast

Mehka tkiva imaju potencijal naa rast i prepravke reagirajeu dugoročnim hemijskim i mehaničkim promjenama. Stopa koju proizvode fibroblasti strukture tropokolagena je proporcionalna ovim nadražajima. Bolesti, povrede i promjene u nivou mehaničkog opterećenjea mogu izazvati remodeliranje. Primjer ovog fenomena su zadebljanja na rukama farmera. Remodeliranje (preuređenje) vezivnog tkiva je dobro poznato i kod kostiju prema Wolffovom zakonu (remodelovanje kosti).

Mehanobiologija je nauka koja proučava odnos između opterećenja i rasta na ćelijskom nivou.^[9] Rast i remodelovanja imaju važnu ulogu u etiologiji nekih uobičajenih bolesti mekih tkiva, kao što su arterijska stenoza i aneurizma^[13]^[14] i svaka fibroza mekog tkiva. Ostali primeri obnove tkiva su zadebljanje srčanog mišića kao odgovor na rast krvnog pritiska koji se otkriva na arterijskom zidu.

Tehnike obrade slike

Pri izboru tehnika snimanja za vizualizaciju komponente vanćelijskog matriksa mekih tkiva, trebalo bi imati u vidu određena pitanja, jer se preciznost analize slike oslanja na svojstva i kvalitet sirovih podataka i, prema tome, izbor tehnika snimanja mora biti zasnovan na kriterijumima kao što su:

Optimalna rezolucija za komponente od interesa;
Postizanje visokog kontrasta tih komponenti;
Održavanje niskog nivoa uračunatih artefakta;
Dovoljan obim prikupljanje podataka;
Vođenje niskog obima podataka;
Uspostavljanje jednostavnih i ponovljivih podešavanje za analizu tkiva.

Kolagena vlakna su debelia oko 1-2 μm. Dakle, tehnika rezolucije snimanja treba biti oko 0,5 mikrona. Neke tehnike omogućuju direktno pribavljanje dovoljnog volumena podataka, dok za druge treba rezanje iz uzorka. U oba slučaja, obim koji je dovijen mora biti u stanju u kojem se mogu pratiti snopovi vlakana celim obimom. Visoki kontrast čini lakšom segmentaciju slike, pogotovo kada je dostupna informacija putem boja. Osim toga, potrebno je rešiti fiksiranje boja. Utvrđeno je da fiksacija mekog tkiva u formaldehidu uzrokuje stezanje i mijenjanje strukture izvornog tkiva.

Neke tipske vrednosti za različite kontrakcije fiksacije su: formalin (5% - 10%), alkohol: (10%), Bouin: (<5%).^[15]

Metode snimanja koje se koriste za vizuelizaciju vanćelijskog matriksa i njihova svojstva^[15]^[16]
Pokazatelj	Transmisijsko osvetljenje	Konfokalno	Multifotonski fluorosventni nadražaj	Druga harmonijska generacija	Optička koherentna tomografija
Rezolucija	0.25 μm	Aksijalna: 0,25-0,5 μm Lateralna: 1 μm	Aksijalna: 0.5 μm Lateralna: 1 μm	Aksijalna: 0,5 μm Lateralna: 1 μm	Aksijalna: 3-15 μm Lateralna: 1-15 μm
Kontrast	Veoma visok	Nizak	Visok	Visok	Umeren
Probojnost	N/A	10 μm-300 μm	100-1000 μm	100-1000 μm	Do 2–3 mm
Troškovi snimanja	Visoki	Niski	Niski	Niski	Niski
Fiksacija	Potrebna	Potrebna	Nepotrebna	Nepotrebna	Nepotrebna
Ugradnja	Potrebna	Potrebna	Nepotrebna	Nepotrebna	Nepotrebna
Bojenje	Potrebno	Nepotrebno	Nepotrebno	Nepotrebno	Nepotrebno
Ukupna cena	Niska	Umerena do visoka	Visoka	Visoka	Umerena

Vidi još

Tkivo

Izvori

^ Definition atNational Cancer Institute
^ Sofradžija A., Šoljan D., Hadžiselimović R. (2004). Biologija 1. Svjetlost, Sarajevo. ISBN 9958-10-686-8.
^ Guyton, Arthur C.; Hall, John Edward (2006). Textbook of medical physiology (11th ed изд.). Philadelphia: Elsevier Saunders. ISBN 978-0-7216-0240-0.
^ Međedović S., Maslić E., Hadžiselimović R. (2002). Biologija 2. Svjetlost, Sarajevo. ISBN 9958-10-222-6.
^ Skinner, Harry B. (2006). Current diagnosis & treatment in orthopedics. Stamford, Conn: Lange Medical Books/McGraw Hill. стр. 346. ISBN 0-07-143833-5.
^ Junqueira, L.C.U.; Carneiro, J.; Gratzl, M. (2005). Histologie. Heidelberg: Springer Medizin Verlag. стр. 479. ISBN 3-540-21965-X.
^ Mohamed, Amar; Alkhaledi, K.; Cochran, D. (2014). „Estimation of mechanical properties of soft tissue subjected to dynamic impact”. Journal of Eng Research. 2 (4): 87—101. doi:10.7603/s40632-014-0026-8.
^ Alkhaledi, K., Cochran, D., Riley, M., Bashford, G., and Meyer, G. (2011). The psycophysical effects of physical impact to human soft tissue. ECCE '11 Proceedings of the 29th Annual European Conference on Cognitive Ergonomics Pages 269-270
^ ^а ^б Humphrey, Jay D. (2003). The Royal Society, ур. „Continuum biomechanics of soft biological tissues” (PDF). Proceedings of the Royal Society of London A. 459 (2029): 3—46. Bibcode:2003RSPSA.459....3H. S2CID 108637580. doi:10.1098/rspa.2002.1060.
^ ^а ^б ^в ^г Fung, Y.-C. (1993). Biomechanics: Mechanical Properties of Living Tissues. New York: Springer-Verlag. стр. 568. ISBN 0-387-97947-6.
^ Sherman, Vincent R. (2015). „The materials science of collagen”. Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials. 52: 22—50. PMID 26144973. doi:10.1016/j.jmbbm.2015.05.023.
^ Gent, A. N. (1996). „A new constitutive relation for rubber”. Rubber Chemistry & Technology. 69: 59—61. doi:10.5254/1.3538357.
^ Humphrey, Jay D. Springer-Verlag, ур. „Vascular adaptation and mechanical homeostasis at tissue, cellular, and sub-cellular levels”. Cell Biochemistry and Biophysics. 50 (2): 53—78. PMID 18209957. S2CID 28632366. doi:10.1007/s12013-007-9002-3.
^ Holzapfel, G.A.; Ogden, R.W. The Royal Society, ур. „Constitutive modelling of arteries”. Proceedings of the Royal Society of London A. 466 (2118): 1551—1597. Bibcode:2010RSPSA.466.1551H. S2CID 30366912. doi:10.1098/rspa.2010.0058.
^ ^а ^б Elbischger Pierre J; Horst, Bischof; Holzapfel Gerhard A; Peter, Regitnig (2005). „Computer vision analysis of collagen fiber bundles in the adventitia of human blood vessels”. Studies in Health Technology and Informatics. 113: 97—129. PMID 15923739.
^ Irene, Georgakoudi; Rice William L; Hronik-Tupaj Marie; Kaplan David L (2008). „Optical Spectroscopy and Imaging for the Noninvasive Evaluation of Engineered Tissues”. Tissue Engineering Part B: Reviews.

Spoljašnje veze

Molimo Vas, obratite pažnju na važno upozorenje
u vezi sa temama iz oblasti medicine (zdravlja).

[1] Definition atNational Cancer Institute

[Sofradzija-2] Sofradžija A., Šoljan D., Hadžiselimović R. (2004). Biologija 1. Svjetlost, Sarajevo. ISBN 9958-10-686-8.

[3] Guyton, Arthur C.; Hall, John Edward (2006). Textbook of medical physiology (11th ed изд.). Philadelphia: Elsevier Saunders. ISBN 978-0-7216-0240-0.

[Međedović-4] Međedović S., Maslić E., Hadžiselimović R. (2002). Biologija 2. Svjetlost, Sarajevo. ISBN 9958-10-222-6.

[isbn0-07-143833-5-5] Skinner, Harry B. (2006). Current diagnosis & treatment in orthopedics. Stamford, Conn: Lange Medical Books/McGraw Hill. стр. 346. ISBN 0-07-143833-5.

[Junqueira-6] Junqueira, L.C.U.; Carneiro, J.; Gratzl, M. (2005). Histologie. Heidelberg: Springer Medizin Verlag. стр. 479. ISBN 3-540-21965-X.

[7] Mohamed, Amar; Alkhaledi, K.; Cochran, D. (2014). „Estimation of mechanical properties of soft tissue subjected to dynamic impact”. Journal of Eng Research. 2 (4): 87—101. doi:10.7603/s40632-014-0026-8.

[8] Alkhaledi, K., Cochran, D., Riley, M., Bashford, G., and Meyer, G. (2011). The psycophysical effects of physical impact to human soft tissue. ECCE '11 Proceedings of the 29th Annual European Conference on Cognitive Ergonomics Pages 269-270

[Humphrey-9] а ^б Humphrey, Jay D. (2003). The Royal Society, ур. „Continuum biomechanics of soft biological tissues” (PDF). Proceedings of the Royal Society of London A. 459 (2029): 3—46. Bibcode:2003RSPSA.459....3H. S2CID 108637580. doi:10.1098/rspa.2002.1060.

[Fung-10] а ^б ^в ^г Fung, Y.-C. (1993). Biomechanics: Mechanical Properties of Living Tissues. New York: Springer-Verlag. стр. 568. ISBN 0-387-97947-6.

[11] Sherman, Vincent R. (2015). „The materials science of collagen”. Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials. 52: 22—50. PMID 26144973. doi:10.1016/j.jmbbm.2015.05.023.

[12] Gent, A. N. (1996). „A new constitutive relation for rubber”. Rubber Chemistry & Technology. 69: 59—61. doi:10.5254/1.3538357.

[Humphrey2-13] Humphrey, Jay D. Springer-Verlag, ур. „Vascular adaptation and mechanical homeostasis at tissue, cellular, and sub-cellular levels”. Cell Biochemistry and Biophysics. 50 (2): 53—78. PMID 18209957. S2CID 28632366. doi:10.1007/s12013-007-9002-3.

[Holzapfel_Ogden-14] Holzapfel, G.A.; Ogden, R.W. The Royal Society, ур. „Constitutive modelling of arteries”. Proceedings of the Royal Society of London A. 466 (2118): 1551—1597. Bibcode:2010RSPSA.466.1551H. S2CID 30366912. doi:10.1098/rspa.2010.0058.

[:0-15] а ^б Elbischger Pierre J; Horst, Bischof; Holzapfel Gerhard A; Peter, Regitnig (2005). „Computer vision analysis of collagen fiber bundles in the adventitia of human blood vessels”. Studies in Health Technology and Informatics. 113: 97—129. PMID 15923739.

[16] Irene, Georgakoudi; Rice William L; Hronik-Tupaj Marie; Kaplan David L (2008). „Optical Spectroscopy and Imaging for the Noninvasive Evaluation of Engineered Tissues”. Tissue Engineering Part B: Reviews.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]