Visco-elasticiteit

De Visco-elasticiteit combineert de elastische eigenschappen van stoffen en de stroperige eigenschappen van vloeistoffen en wordt, naast het bloed, in het menselijk lichaam aangetroffen, voornamelijk in de zachte weefsels. In het bloed neemt de viscositeit van de stof toe als onderdeel van het hyperviscositeitssyndroom. In de zachte weefsels kunnen aandoeningen van de visco-elasticiteit optreden in de context van neuromusculaire aandoeningen.

Wat is de visco-elasticiteit?

Materiaal kan zich op een aantal manieren gedragen. Een mogelijk materiaalgedrag is elasticiteit, waardoor weefsels na het uitoefenen van kracht in hun oorspronkelijke positie kunnen terugkeren. De viscositeit beschrijft de viscositeit van een vloeistof en komt daarmee overeen met een maat voor de vloeibaarheid van een vloeistof.

De visco-elasticiteit is een mengsel van het materiaalgedrag van de elasticiteit en het stroomgedrag van de viscositeit. Visco-elastische materialen vertonen dienovereenkomstig zowel viskeus als elastisch materiaalgedrag. Ze combineren bepaalde materiaaleigenschappen van vaste stoffen met materiaaleigenschappen van vloeistoffen.

Visco-elastische effecten zijn afhankelijk van factoren zoals temperatuur, tijd en frequentie. Visco-elastische eigenschappen van stoffen spelen een belangrijke rol in de biofysica. Bloed heeft bijvoorbeeld visco-elasticiteit. Hetzelfde geldt voor zachte weefsels en andere celassociaties.

In deze context is bloed bijvoorbeeld een niet-Newtoniaanse vloeistof en draagt ​​het zijn viscositeit (bloedviscositeit) niet als materiaalconstante, maar verandert het onder invloed van schuifkrachten.Newtoniaanse vloeistoffen vertonen daarentegen een lineair viskeus stromingsgedrag en hebben dus een belastingonafhankelijke viscositeit, terwijl visco-elastische vloeistoffen zoals bloed elastisch op bepaalde belastingen reageren.

Functie en taak

Zachte weefsels zijn zachte weefsels zoals vetweefsel, spierweefsel en bindweefsel. Ze bestaan ​​uit collageen, delen van elastine en de basissubstantie. Deze structuur wordt de extracellulaire matrix van het zachte weefsel genoemd. De basissubstantie bestaat voor een groot deel uit water, waarbij fibroblasten en chondroblasten de vezels en basissubstantie van het zachte weefsel produceren.

Visco-elasticiteit is een van de mechanische eigenschappen van zacht weefsel. Met relatief weinig spanning in de vorm van weinig rek zorgt het elastine in de stof voor stijfheid. De vervormingsenergie wordt opgeslagen in de elastine. De collageenvezels in het weefsel hebben in rust een golvende vorm en zijn relatief elastisch. Hoe meer het weefsel vervormt, hoe meer het uitrekt in de richting van de vervorming. Na relaxatie verhogen de vezels weer de weefselstijfheid.

Het stofgedrag is vergelijkbaar met een nylon kous. Het elastine neemt de rol van de nylon rubberen band over en het collageen vervult de functie van de nylonvezels. Collageen beperkt daarbij het uitrekken van het weefsel en beschermt zo tegen blessures.

Het zachte weefsel van de mens kan daardoor ernstig worden vervormd en toch terugkeren naar zijn oorspronkelijke vorm.

Fysieke visco-elasticiteit kan ook worden waargenomen in relatie tot het bloed. Chemisch gezien is bloed een suspensie van het Newtoniaanse vloeibare water en cellulaire, d.w.z. materiële componenten. Bloed is een niet-Newtoniaanse vloeistof en vertoont daarom andere stromingseigenschappen dan water. Vanwege de erytrocyten die het bevat, is de visco-elasticiteit van bloed verhoogd in vergelijking met plasma. De viscositeit neemt toe met de hematocrietwaarde en het debiet. Door de vervormbaarheid van rode bloedcellen (erytrocyten) lijkt het stromingsgedrag van bloed niet op dat van een celsuspensie wanneer het debiet toeneemt, maar verandert het in het stromingsgedrag van een emulsie.

Ziekten en aandoeningen

Neuromusculaire aandoeningen verhogen de visco-elasticiteit in spier- en fasciaweefsel. Deze toename in visco-elasticiteit van de fascia oefent druk uit op het myofasciale weefsel. De toename van de visco-elasticiteit in het myofasciale weefsel zelf is nog niet definitief onderzocht, maar lijkt verband te houden met disfunctie of onjuiste regulatie door het sympathische zenuwstelsel.

Neuromusculaire ziekten vormen een niet-homogene groep ziekten van de spiercellen, neuromusculaire transmissie of de perifere zenuwen. De neuromusculaire ziekten omvatten in het bijzonder myopathieën en neuropathieën. Myopathieën zijn niet-neurogene ziekten met structurele veranderingen of functionele beperkingen van de aangetaste spieren, die in de meeste gevallen de dwarsgestreepte skeletspieren aantasten. Spierdystrofie is een voorbeeld van een myopathie.

Neuropathieën zijn ziekten van de perifere zenuwen zonder traumatische oorsprong. Neuropathie kan enkele of meerdere zenuwen aantasten. Veel voorkomende symptomen zijn pijn of verlies van irritatie in het getroffen gebied. In een late episode treedt een slappe verlamming van de aangetaste spieren op. Myopathieën worden gekenmerkt door zwakte of degeneratie van spierweefsel, die terug te voeren zijn op relaties zoals genetische mutatie of mitochondriale insufficiëntie.

Visco-elastische stoornissen kunnen niet alleen optreden in het zachte weefsel van het lichaam. Een symptoomcomplex van het bloed dat wordt veroorzaakt door een verhoogde concentratie van paraproteïnen in het bloedplasma, staat bijvoorbeeld bekend als hyperviscositeitssyndroom. Door de verhoogde viscositeit wordt de stroombaarheid van het bloed verminderd. Het hyperviscositeitssyndroom komt vooral voor in de context van kwaadaardige ziekten, zoals multipel myeloom of de ziekte van Waldenström.

Goedaardige ziekten zoals het syndroom van Felty, lupus erythematosus of reumatoïde artritis kunnen ook in verband worden gebracht met de toename van de viscositeit. De patiënten hebben meestal last van vermoeidheid, zwakte en kortademigheid.

Bloedarmoede (bloedarmoede) wordt veroorzaakt door slijmvlies- en neusbloedingen. Het wordt begunstigd door een verminderde bloedplaatjesfunctie. De disfunctie van de bloedplaatjes is het gevolg van een obstructie van de stollingsreceptoren. De bloedplaatjes zijn bedekt met paraproteïnen en binden niet langer aan de receptoren, maar interageren in plaats daarvan met de vorming van fibrine. De resulterende symptomen zijn vergelijkbaar met die van microangiopathie. Het risico op trombose en trombo-embolie neemt significant toe.