какую форму имеет мениск в капилляре

Мениск (физика)

Мениск (физика)

Мени́ск (от греч. μενικος — полумесяц) — искривлённая свободная поверхность жидкости в месте её соприкосновения с поверхностью твёрдого тела. Образуется у стенок сосудов, в каналах-порах губчатых тел, пропитанных жидкостью, и т.д.

В тонкой трубке (капилляре) мениск имеет сферическую форму, в достаточно узком зазоре между плоскими пластинами — цилиндрическую. Кривизна мениска определяется соотношением сил межмолекулярного взаимодействия на границе трёх фаз — твёрдого тела, жидкости и газа.

Жидкость, смачивающая данную поверхность, образует вогнутый мениск, несмачивающая — выпуклый. В первом случае взаимное притяжение молекул жидкости (когезия) слабее их притяжения молекулами поверхности твёрдого тела (адгезии). Во втором, наоборот, силы когезии преобладают над силами адгезии. Давление паров над вогнутым мениском ниже, а над выпуклым выше, чем над плоской поверхностью жидкости. Этим объясняются, например, явление капиллярной конденсации, капиллярное всасывание жидкости в пористые и волокнистые материалы, поднятие или опускание жидкости по тонким трубкам.

Полезное

Смотреть что такое «Мениск (физика)» в других словарях:

Капилляр (физика) — Капиллярный эффект Капиллярность (от лат. capillaris волосяной), капиллярный эффект физическое явление, заключающееся в способности жидкостей изменять уровень в трубках, узких каналах произвольной формы, пористых телах. Поднятие жидкости… … Википедия

Жидкая среда — Механика сплошных сред Сплошная среда Классическая механика Закон сохранения массы · Закон сохранения импульса … Википедия

Жидкое состояние — Механика сплошных сред Сплошная среда Классическая механика Закон сохранения массы · Закон сохранения импульса … Википедия

Жидкости — Механика сплошных сред Сплошная среда Классическая механика Закон сохранения массы · Закон сохранения импульса … Википедия

Капиллярный эффект — Капиллярность (от лат. capillaris волосяной), капиллярный эффект физическое явление, заключающееся в способности жидкостей изменять уровень в трубках, узких каналах произвольной формы, пористых телах. Поднятие жидкости происходит в случаях… … Википедия

Линза — У этого термина существуют и другие значения, см. Линза (значения). Двояковыпуклая линза Линза (нем. Linse, от лат. … Википедия

ЖИДКОСТЕЙ ТЕОРИЯ — Каждый из нас без труда припомнит немало веществ, которые он считает жидкостями. Однако дать точное определение этого состояния вещества не так то просто, поскольку жидкости обладают такими физическими свойствами, что в одних отношениях они… … Энциклопедия Кольера

Кеплер, Иоганн — В Википедии есть статьи о других людях с такой фамилией, см. Кеплер. Иоганн Кеплер Johannes Kepler … Википедия

Иоганн Кеплер — Johannes Kepler Дата рождения: 27 декабря 1571 Место рождения: Вайль дер Штадт Дата смерти: 15 ноября 1630 Место смерти … Википедия

Кеплер И. — Иоганн Кеплер Johannes Kepler Дата рождения: 27 декабря 1571 Место рождения: Вайль дер Штадт Дата смерти: 15 ноября 1630 Место смерти … Википедия

Источник

1.3.2. Сферические мениски

Наиболее простой случай проявления капиллярности возможен при образовании мениска в капилляре круглого сечения с небольшим радиусом в приборе для определения поверхностного натяжения, схема которого приведена на рис. 1.6,а. В этом случае оба радиуса кривизны равны радиусу капилляра и уравнение Лапласа (1.1.37) записывают в виде

В случае полного смачивания стенки жидкостью, когда Q=0, а cosQ =1, используют уравнение

. (1.1.39)

Обозначим высоту мениска в капилляре над плоской поверхностью h. Нулевым считается уровень, для которого . Объемом жидкости в мениске (т.е. выше h) пренебрегают. Очевидно, что в равновесном состоянии капиллярное давление уравновешивается гидростатическим:

, (1.1.40)

где Dr – разность плотностей жидкости и газа.

Из этого уравнения

, (1.1.41)

где a – капиллярная постоянная.

Для более точного расчета поверхностного натяжения необходимо учитывать массу жидкости в мениске. Существуют различные поправки, учитывающие также и отклонение формы мениска от сферической. Все эти поправки справедливы только при полном смачивании, т. е. приQ=0.

Одной из первых была предложена поправка для учета количества жидкости в сферическом мениске путем введения дополнительного слагаемого в уравнение (1.1.41):

. (1.1.42)

Решение задачи введения поправок на отклонение от сферичности для широких капилляров привело Рэлея к выводу, что для воды необходима трубка с диаметром 5 см, чтобы исключить капиллярное поднятие. Для капилляров промежуточного размера используют поправки Бешфорта и Адамса. Если рассматривать фигуру вращения, приведенную на рис. 1.6, в, в точке пересечения мениска с его осью, т.е. при капиллярном поднятии на его дне, то оба радиуса кривизны должны быть равны (r₁=r₂). Обозначим в точке z r₁=r₂=b.

. (1.1.45)

При z=0 DP=2s/b, а при любом другом значении z изменение давления DP=Dgz.

Бешфорт и Адамс для расчета поправок предложили использовать уравнения в безразмерной форме:

, (1.1.46)

, (1.1.47)

Числовые решения уравнения (1.1.46) были проведены Бешфортом и Адамсом и приведены в виде таблиц для различных b и j. Эти таблицы позволяют внести поправки при расчете поверхностного натяжения по экспериментально измеренным радиусам капилляров, плотности жидкостей и воздуха, высоте подъема жидкостей по капиллярам и уточнить значения радиуса кривизны мениска и поверхности натяжения.

Рис.1.7. Схема прибора для определения поверхностного натяжения методом Вильгельми (а), схема цилиндрического мениска у вертикальной пластинки (б), пластинка, подвешенная в жидкости (в).

Источник

Учебники

Журнал «Квант»

Общие

Капиллярные явления

Искривление поверхности жидкости у краев сосуда особенно отчетливо видно в узких трубках, где искривляется вся свободная поверхность жидкости. В трубках с узким сечением эта поверхность представляет собой часть сферы, ее называют мениском. У смачивающей жидкости образуется вогнутый мениск (рис. 1, а), а у несмачивающей — выпуклый (рис. 1, б). Так как площадь поверхности мениска больше, чем площадь поперечного сечения трубки, то под действием молекулярных сил искривленная поверхность жидкости стремится выпрямиться.

Силы поверхностного натяжения создают дополнительное (лапласово) давление под искривленной поверхностью жидкости.

Для расчета избыточного давления предположим, что поверхность жидкости имеет форму сферы радиуса R (рис. 2. а), от которой мысленно отсечен шаровой сегмент, опирающийся на окружность радиуса r = R sin α.

На каждый бесконечно малый элемент длины Δl этого контура действует касательная к поверхности сферы сила поверхностного натяжения, модуль которой \(

\Delta F = \alpha \Delta l\). Разложим вектор \(

\Delta \vec F\) на две составляющие силы \(

\Delta \vec F_2\). Из рисунка 2, а видим, что геометрическая сумма сил \(

\Delta \vec F_2\) для двух выделенных диаметрально противоположных элементов Δl равна нулю. Поэтому сила поверхностного натяжения направлена перпендикулярно плоскости сечения внутрь жидкости (рис. 2, в) и модуль ее равен

F = \sum \Delta F_1 = \sum \Delta F \sin \alpha = \sum \alpha \Delta l \frac rR = \frac<\alpha r> \sum \Delta l = \frac<\alpha r> \cdot 2 \pi r = \frac<2 \alpha \pi r^2> .\)

Избыточное давление, создаваемое этой силой\[

p = \frac FS\], где S = πr 2 — площадь основания сферического сегмента. Поэтому

Если поверхность жидкости вогнутая, то сила поверхностного натяжения направлена из жидкости (рис. 2, б) и давление под вогнутой поверхностью жидкости меньше, чем под плоской, на ту же величину \(

p = \alpha \left( \frac<1> + \frac<1> \right),\)

где R₁ и R₂ — радиусы кривизны двух любых взаимно перпендикулярных нормальных сечений поверхности жидкости. Радиус кривизны положителен, если центр кривизны соответствующего сечения находится внутри жидкости, и отрицателен, если центр кривизны находится вне жидкости. Для цилиндрической поверхности (R₁ = l; R₂ = ∞) избыточное давление \(

Если поместить узкую трубку (капилляр) одним концом в жидкость, налитую в широкий сосуд, то вследствие наличия силы лапласова давления жидкость в капилляре поднимается (если жидкость смачивающая) или опускается (если жидкость несмачивающая) (рис. 3, а, б), так как под плоской поверхностью жидкости в широком сосуде избыточного давления нет.

Явления изменения высоты уровня жидкости в капиллярах по сравнению с уровнем жидкости в широких сосудах называются капиллярными явлениями.

Жидкость в капилляре поднимается или опускается на такую высоту h, при которой сила гидростатического давления столба жидкости уравновешивается силой избыточного давления, т.е.

h = \frac<2 \alpha><\rho gR>\). Если смачивание не полное θ ≠ 0 (θ ≠ 180°), то, как показывают расчеты, \(

Капиллярные явления весьма распространены. Поднятие воды в почве, система кровеносных сосудов в легких, корневая система у растений, фитиль и промокательная бумага — капиллярные системы.

Литература

Аксенович Л. А. Физика в средней школе: Теория. Задания. Тесты: Учеб. пособие для учреждений, обеспечивающих получение общ. сред, образования / Л. А. Аксенович, Н.Н.Ракина, К. С. Фарино; Под ред. К. С. Фарино. — Мн.: Адукацыя i выхаванне, 2004. — C. 182-184.

Источник

Лечение повреждения внутреннего мениска коленного сустава

Автор статьи

Механизм развития

Механизм развития

Внутренний хрящ имеет более жесткую фиксацию связками, поэтому он чаще подвергается изменениям. Нарушение целостности реализуется за счет нескольких основных механизмов, к которым относится выраженный ушиб, падение на согнутую конечность (особенно часто хрящ травмируется при падении на твердую поверхность с острым краем – ступенька, бордюр), а также подворачивание (вращение голени при фиксированном бедре или наоборот). Повреждение преимущественно всего локализуется в области заднего рога, так как он обладает наименьшей прочностью.

Причины

Изменение структуры внутреннего хряща колена является полиэтиологическим процессом, который может развиваться вследствие воздействия нескольких провоцирующих факторов:

Выяснение причины патологического состояния необходимо для адекватной этиотропной терапии, направленной на устранения ее воздействия, а также чтобы предотвратить подобные травмы в будущем.

Для удобства достоверного обнаружения изменений, а также использования максимально целесообразного соответствующего лечения, все изменения внутреннего хряща классифицируются по нескольким характеристикам. По выраженности нарушений выделяется:

разрыва мениска виды

По расположению выделяют разрыв заднего (развивается наиболее часто), переднего рога и тела. Исходя из основного механизма развития и причинного фактора, классификация включает патологические процессы и травматические повреждения.

Клиника

Симптомы изменений, развивающихся вследствие травмы, появляются остро, их интенсивность пропорциональна степени нарушений. В их числе:

При патологических нарушениях, ведущих к дегенерации внутреннего хряща, симптоматика развивается постепенно в течение достаточно длительного периода времени. Боль вначале может отсутствовать, затем она появляется и усиливается при нагрузках на ногу. Движения могут сопровождаться характерными «щелчками» и «хрустом», что указывает на развитие дегенеративно-дистрофических процессов в хрящевой ткани.

Диагностика

Диагностика

МРТ обладает высокой диагностической ценностью, оно используется для проведения классификации нарушений по Stoller (классификация включает четыре степени тяжести, определяемые по определенным критериям).

Артроскопия является инвазивным методом диагностики, при котором проводится непосредственный осмотр структур на экране монитора за счет введения в полость сустава артроскопа, оснащенного видеокамерой с освещением.

Принципы лечения

Основной задачей терапевтических мероприятий является исправление нарушений хрящей колена, а также его функционального состояния. Они являются комплексными и направленными на все звенья патогенетического механизма, могут включать несколько направлений:

Определение объема проводимого лечения осуществляется лечащим специалистом на основании результатов клинического субъективного обследования и дополнительной инструментальной диагностики.

Лечение без операции

Если на основании проведенной комплексной диагностики было выявлено маловыраженное повреждение внутреннего мениска коленного сустава, лечение может включать только выполнение консервативных мероприятий без операции. К ним относятся:

Комплекс мероприятий консервативного лечения позволяет достичь неплохого терапевтического эффекта и обойтись без хирургической операции, но только в случае неполного разрыва внутреннего хряща.

Операция

Если имеет место полный разрыв, при котором изменения затрагивают весь медиальный мениск коленного сустава, лечение обычно включает проведение операции. Ее основной целью является пластика измененных структур или удаление части хряща при невозможности его восстановления. Современная операция выполняется при помощи 2-х основных методов:

Артроскопическая методика

Благодаря внедрению в клиническую практику артроскопической операции удалось достичь значительного снижения травматичности хирургического лечения, уменьшить длительность времени, необходимого для:

Послеоперационное восстановление

После проведения оперативных манипуляций, независимо от методики их выполнения пациент в течение определенного периода времени находится в стационаре медицинского учреждения. Назначается комплекс мероприятий, направленных на скорейшую регенерацию тканей области послеоперационной раны и профилактику осложнений:

Среднее время послеоперационного периода определяется методом выполнения операции. Оно варьирует от 3-5 до 10 дней.

Реабилитация

Реабилитация

По мере восстановления тканей амплитуда движений и нагрузка постепенно увеличиваются. Это дает возможность для адаптации хрящевой ткани к нагрузкам и последующему восстановлению функционального состояния колена.

Лечение дома

Проведение терапевтических мероприятий в домашних условиях возможно только при назначении безоперационного лечения. Если возникает необходимость парентерального (внутримышечного, подкожного или внутривенного) введения лекарственных средств, то пациент получает лечение в амбулаторных условиях. Для этого он посещает манипуляционный кабинет медицинского учреждения, где ему проводятся необходимые манипуляции.

Попытка самостоятельной терапии повреждения внутреннего хряща без прохождения необходимого комплекса диагностических исследований может стать причиной развития различных осложнений, включая ущемление части поврежденного мениска с его вклиниванием в суставную щель. Такие осложнения приводят к необходимости последующего выполнения хирургической операции.

Прогноз

Прогноз при правильной и своевременной терапии изменений медиального мениска в целом является благоприятным. После безоперационного лечения или хирургической операции с обязательным последующим выполнением восстановительных и общих рекомендаций обычно функции колена полностью восстанавливаются. Исключением является необходимость удаления части или всего хряща, с последующим выполнением имплантации.

Использование современных методик терапии в специализированных медицинских клиниках, включая артроскопическую операцию, позволило значительно сократить послеоперационный и реабилитационный период, а саму терапию сделать максимально комфортной для пациента.

Источник

Что такое разрыв мениска? Причины возникновения, диагностику и методы лечения разберем в статье доктора Сапунков С. А., травматолога со стажем в 9 лет.

Определение болезни. Причины заболевания

Разрыв мениска — это нарушение целостности ткани мениска коленного сустава.

Мениски — это С-образные прокладки из волокнистого хряща, которые расположены между мыщелками ( суставными поверхностями) бедра и голени. Медиальный (внутренний) мениск при этом имеет правильную форму окружности, а наружный — более вытянутую, полулунную форму.

Мениски так же, как мышцы и связки, дополняют костную структуру коленного сустава и обеспечивают нормальное взаимодействие всех компонентов коленного сустава во всём диапазоне движений. Они обеспечивают механическую поддержку и стабилизацию коленного сустава, перемешивают суставную жидкость и смазывают сустав. Кроме того, мениски являются частью комплекса проприоцептивной чувствительности, которая позволяет человеку воспринимать изменение пространственного положения коленного сустава. По функциям в структуре сустава внутренние и наружные мениски не отличаются.

Большая часть менисков (примерно 2/3 свободной части) аваскулярна, то есть не кровоснабжается или имеет очень слабое кровоснабжение. Это негативно сказывается на заживлении при травме, так как кровь не доставляет этим тканям достаточно питательных веществ и кислорода для восстановления.

Распространённость

Травма коленного сустава занимает первое место среди всех травм суставов: на неё приходится до 50 % обращений к травматологам-ортопедам. Травма мениска является наиболее частым повреждением внутренних компонентов коленного сустава. Именно она обычно вызывает болевой синдром в области коленного сустава, ощущение «заклинивания» в суставе, отёк и нарушение функции всей конечности.

О распространённости травм мениска у детей судить сложно, так как строение мениска у них отличается: кровеносные сосуды у детей могут достигать внутренней трети мениска, которая у взрослых не кровоснабжается. За счёт этого возможно самостоятельное заживление таких повреждений.

Кроме того, для детской травматологии и ортопедии травмы менисков являются большой диагностической проблемой, т. к. детям не всегда удаётся выполнить МРТ из-за особенностей его проведения: громкого звука, замкнутого пространства, необходимости долгое время оставаться в одной позе.

Причины

Повреждение мениска может возникнуть в результате практически любого действия, при котором сильно скручивается или поворачивается колено, например при внезапных остановках и поворотах, вставании со стула, резком приседании, мытье пола на коленях, игре в футбол, борьбе и т. д. Травматическое воздействие может быть не самым очевидным, особенно если в мениске уже есть изменения.

Факторы риска

Хронические заболевания не влияют на частоту травм менисков.

Симптомы разрыва мениска

Небольшие по объёму разрывы без значительных сопутствующих повреждений коленного сустава чаще возникают у людей, которые занимаются спортом с той или иной периодичностью. Обычно это люди среднего возраста. Пациенты могут ощущать лёгкий «щелчок» в суставе, испытывать периодические небольшие боли в суставе, отмечать возникновение отёчности в области сустава, особенно после физических нагрузок. По мере увеличения разрыва у таких пациентов развивается весь комплекс симптомов [5] :

Патогенез разрыва мениска

Зона соприкосновения мыщелков бедренной и большеберцовой костей не является статичной. При сгибании коленного сустава мениски выталкиваются вперед, проходя при этом разное расстояние: наружный мениск проходит около 12 мм, а внутренний — 6 мм. В силу жёсткой фиксации передних и задних рогов мениска их центральная часть деформируется, причём сильнее повреждается внутренний мениск, так как его рога значительно ближе, чем у наружного.

На перемещение менисков в коленном суставе оказывают влияние две основные группы факторов. К пассивным факторам относят мыщелки бедренной кости, которые выталкивают мениски вперед. Активные факторы — это тяга, осуществляемая при помощи мениск-надколенниковых волокон, мениско-бедренной связки, сухожилий полумембранозной и подколенной мышц. При нарушении работы этого сложного сухожильно-мышечного комплекса может произойти нарушение скольжения мениска по большеберцовой кости, и он может быть зажат между бедренной и большеберцовой костями. Чаще всего такой механизм травмы присутствует у спортсменов, играющих в футбол.

Другой тип повреждения более характерен для ротационного (вращательного) движения в коленном суставе. При этом внутренний мениск оказывается близко к центру коленного сустава, и дальнейшее разгибание, а с точки зрения биомеханики — выталкивание мениска вперед, приводит к продольным разрывам мениска. В тяжёлом случае возможен отрыв мениска от места его прикрепления к капсуле.

Классификация и стадии развития разрыва мениска

По отношению к зонам кровоснабжения и возможности самостоятельного восстановления выделяют:

По формированию и пространственной ориентации выделяют:

Разрыв со смещением фрагмента мениска:

МР-классификация по Stoller (Штоллеру) основана на том, какую интенсивность имеет сигнал при проведении магнитно-резонансной томографии (МРТ): чем она выше, тем серьёзнее поражение тканей и тяжелее дегенеративный процесс:

Осложнения разрыва мениска

Основным прогнозом при нелеченом разрыве мениска коленного сустава является прогрессирование повреждения хряща коленного сустава из-за потери амортизационной функции мениска. Это может привести к развитию артроза и болевому синдрому в суставе, которые зачастую заканчиваются для пациентов эндопротезированием сустава.

Кроме того, хронический и острый болевой синдром в области коленного сустава зачастую вынуждают пациентов отказаться от привычного им образа жизни.

Диагностика разрыва мениска

Диагноз разрыва мениска может быть трудным даже для опытного травматолога-ортопеда. Определить травму мениска помогает тщательный сбор анамнеза, клиническое обследование функции сустава, стандартная рентгенограмма, ультразвуковое исследование (УЗИ) и магнитно-резонансная томография (МРТ).

Анамнез

Заподозрить травму мениска можно уже на первичном приёме. Для этого врачу необходимо уточнить обстоятельства, предшествующие травме, выяснить характер и интенсивность болевого синдрома, сравнить коленный сустав со здоровой конечностью. Однако нужно понимать, что дегенеративные (возрастные) разрывы, как правило, не сопровождаются развёрнутой клинической картиной.

Осмотр

Проба Апли (Эпли) проводится в положении лежа на животе с согнутым коленным суставом. Врач давит на стопу и поворачивает голень. Возникший болевой синдром считается положительным завершением.

Тест на приседания считается положительным, если во время приседания пациент чувствует боль в боковом или внутреннем отделе сустава.

Осмотр всегда должен включать тесты на сопутствующую патологию связок: тест Лахмана и тест «смещения оси вращения» для оценки недостаточности передней крестообразной связки, оценка вальгусной и варусной устойчивости коленного сустава (отклонение суставов кнаружи и кнутри).

Инструментальная диагностика

Следующим этапом диагностики является визуализация разрыва. Чаще всего для этого применяются рентгенография, УЗИ и МРТ обследование сустава.

Исследование безопасно для большинства пациентов и не несёт лучевой нагрузки. Желательно выполнить МРТ на томографе мощностью минимум 1,5 Тл и записать исследование на диск, чтобы лечащий врач мог его изучить.

Лечение разрыва мениска

Оперативное лечение

Этот метод позволяет выполнить большой объём вмешательств на коленном суставе: частичное и полное удаление мениска (менискэктомия и парциальная резекция мениска), шов мениска, фиксацию корня мениска, протезирование мениска.

Объём оперативного лечения зависит от того, в какой зоне кровоснабжения находится повреждение. Кроме того, важен возраст, наличие у пациента лишнего веса, уровень физической активности пациента и давность возникновения травмы.

Чаще всего выполняют парциальную резекцию мениска — частичное удаление повреждённой части мениска. Подобная операция в случае невозможности восстановления мениска меняет биомеханику сустава. Со временем давление бедренной кости на большеберцовую увеличивается, из-за этого повреждается хрящевое покрытие сустава и развивается тяжёлый остеоартроз коленного сустава. Поэтому современная тенденция артроскопической хирургии — максимально сохранить ткани мениска.

Восстановительные методики оперативного лечения

Если рассматривать восстановительные методики оперативного лечения травм менисков, то наиболее клинически применимым является сочетание краевой резекции мениска с рефиксацией повреждённой части мениска (шов мениска). Показанием для артроскопического шва мениска являются полные продольные разрывы, паракапсулярные разрывы по типу «ручки лейки». Самым благоприятным сроком для шва является острый временной период (первые насколько дней после травмы), однако восстановление возможно и в более поздние сроки (до нескольких месяцев после разрыва). Технически известны несколько методик шва мениска:

Чаще всего применяются методики «все внутри» и «изнутри наружу». Техника операции сводится к подготовке ложа (обработке его специальными ложками до появления капель крови), прошивание ткани мениска специальными иглами и затягивание лигатур (нитей).

Реже выполняется артроскопическая префиксация корня мениска. Это технически сложная процедура, для которой необходимо большое количество дорогостоящих имплантов. В большинстве случае методика сопряжена с формированием каналов в кости и требует больших сроков восстановительного лечения.

Осложнения

Наиболее неприятным последствием операции является недостаточный объём удалённого мениска. В таком случае происходит ущемление части мениска с формированием паракапсулярного воспаления и стойкого болевого синдрома. Может потребоваться повторная операция. Как в большинстве случаев, связанных с хроническим болевым синдромом, решение обговаривается с каждым конкретным пациентом индивидуально.

Восстановительное лечение после операции на мениске

Лечение разрыва мениска у детей

Прогноз. Профилактика

Прогноз

Артроскопическое лечение является малотравматичным вмешательством, которое позволяет давать раннюю нагрузку на конечность и существенно снижает сроки нетрудоспособности у пациентов с травмой мениска.

Профилактика

Чтобы избежать травмы мениска, необходимо:

Источник