ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КОЖИ И МЫШЦ И МЕТОДЫ ИХ ОЦЕНКИ

1.3.1. Физические свойства кожи и мышц

Характер взаимодействия физических факторов с кожей и мышечной тканью оп­ределяется их физическими свойствами: электромагнитными, оптическими, механи­ческими и теплофизическими. На основе параметров этих свойств можно рассчитать силовые характеристики физических полей в тканях и количественно оценить про­цессы, происходящие при воздействии на кожу и мышцы физических факторов.

Электропроводность кожи определяется концентрацией ионов в ее клетках и их подвижностью. Из-за малого количества межклеточной жидкости и значитель­ного количества органелл в цитозоле, существенно ограничивающих подвижность содержащихся в нем ионов, удельная электропроводность кожи значительно меньше, чем других тканей. Она зависит от её толщины, плотности дериватов и содержания воды в кератиноцитах. В поверхностном слое содержание воды со­ставляет 10%, а в нижележащих слоях достигает 70% от массы клеток. Плотность сальных желез волосяных фолликулов на разных участках тела также неодинако­ва. С учетом этих особенностей удельная электропроводность отдельных участков кожи существенно различается и составляет 10-3-2-10-2 См-м-1. Известно, что сухая кожа является плохим проводником электрического тока, тогда как влажная про­водит его хорошо.

Диэлектрическая проницаемость характеризует способность к пространствен­ному смешению структур тканей и образованию объемного дипольного момента (поляризации). Она обусловлена преимущественно связанными зарядами, поляр­ными и неполярными макромолекулами различных линейных размеров и диполя­ми воды. Диэлектрическая проницаемость кожи для постоянного электрического поля составляет 103 -106 отн. ед, и незначительно уменьшается с увеличением час­тоты воздействующего электромагнитного поля. Мышечная ткань, содержащая значительное количество диполей связанной воды, обладает выраженной диспер­сией диэлектрической проницаемости, которая на частотах 109 -1011 Гц составляет 100 отн. ед. Кожа и мышечная ткань относится к диамагнетикам и ослабляют внешнее магнитное поле в очень малой степени (порядка 10-5).

Различные слои кожи неодинаково поглощают оптическое излучение разной длины волны. Глубина проникновения света нарастает при переходе от ультра­фиолетового излучения до красного с 0,7-0,8 до 3 мм. В ближнем диапазоне ин­фракрасного излучения (длина волны 950 нм) проникающая способность дости­гает максимума и составляет 60-70 мм, а в среднем и дальнем диапазонах резко снижается до 0,3-0,5 мм. Магнитная проницаемость клеток кожи составляет 0,99995. Коэффициент отражения оптического излучения слабопигментирован — ной кожей достигает 43-55% и зависит от многих причин. Так, например, у муж­чин он на 5-7% ниже, чем у женщин. Пигментированная кожа отражает свет на 6-8% слабее. Нарастание угла падения света на поверхность кожи увеличивает коэффициент отражения до 90%.

По плотности и типу пространственной структуры кожу и мышцы относят к мягким тканям. Плотность кожи составляет 1048-1066 кг-м-3, скорость звука 90­100 м-с-1, а модуль упругости 109 Па. Соответствующие величины для мышечной ткани составляют соответственно 1041-1100 кг-м-3, 150м-с-1 и (2-7,6)-102 Па.

Нелинейный характер зависимости деформаций кожи от приложенного на­пряжения в диапазоне его малых и средних величин обусловлен наличием в ее составе коллагеновых волокон. Они способны к значительным деформациям и имеют высокий модуль упругости — до 1010 Па. У другого структурного компо­нента — эластических волокон — модуль упругости существенно ниже — 105-107 Па — и их деформации происходят по линейному закону.

Деформации кожи имеют выраженный нелинейный характер, который обу­словлен растяжением коллагена, содержание которого в коже составляет 75%. тогда как эластин составляет всего 4% от ее сухой массы. Большинство коллаге­новых нитей беспорядочно ориентированы в пространстве. Их деформации в физиологических условиях невелики (~10%) и возникают только под действием значительных механических напряжений. Сеть максимальных напряжений в коже пространственно совпадает с линиями Лангера.

Нелинейность возникающих деформаций также присуща скелетным мыш­цам. Кроме того, для них характерна релаксация напряжения при растяжении. Активный характер мышечного сокращения существенно влияет и на их меха­нические свойства. Так, у расслабленных мышц модуль Юнга составляет поряд­ка 104 Па, а при сокращении он увеличивается в десятки раз.

Теплоёмкость Су (количество теплоты, которое необходимо сообщить еди­нице массы ткани, чтобы нагреть его на один градус) кожи составляет 2926-3444 Дж-кг-1-° С-1, величина теплового потока через них при изменении температуры на единичном расстоянии на 1°С (теплопроводность X) у кожи составляет 0,31-1,5, а у мышц — 0,6-0,7 Вт-м-ь°С-1. Скорость изменения температуры при прохожде­нии теплового потока (коэффициент температуропроводности а) через кожу и мышцы составляет (8-20)-10-8 м2-с-1.

Комментарии запрещены.

Свежие комментарии