Tejido suave

Tejido del cuerpo que no se endurece por osificación.

Micrografía de un tendón . Tinción con hematoxilina y eosina .

El tejido blando es todo el tejido del cuerpo que no se endurece por los procesos de osificación o calcificación como los huesos y los dientes . ^[1] El tejido blando conecta , rodea o sostiene órganos internos y huesos, e incluye músculos , tendones , ligamentos , grasa , tejido fibroso , vasos linfáticos y sanguíneos , fascias y membranas sinoviales . ^{[1] [2]} 

A veces se define por lo que no es, como " mesénquima extraesquelético, no epitelial , exclusivo del sistema reticuloendotelial y la glía ". ^[3]

Composición

Las sustancias características del interior de la matriz extracelular de los tejidos blandos son el colágeno , la elastina y la sustancia fundamental . Normalmente el tejido blando está muy hidratado debido a la sustancia fundamental. Los fibroblastos son las células más comunes responsables de la producción de fibras y sustancia fundamental de los tejidos blandos. Variaciones de fibroblastos, como los condroblastos , también pueden producir estas sustancias. ^[4]

Características mecánicas

En deformaciones pequeñas , la elastina confiere rigidez al tejido y almacena la mayor parte de la energía de deformación . Las fibras de colágeno son comparativamente inextensibles y suelen estar sueltas (onduladas, rizadas). A medida que aumenta la deformación del tejido, el colágeno se estira gradualmente en la dirección de la deformación. Cuando se tensan, estas fibras producen un fuerte aumento de la rigidez del tejido. El comportamiento del compuesto es análogo al de una media de nailon , cuya banda elástica cumple la función de elastina, al igual que el nailon cumple la función de colágeno. En los tejidos blandos, el colágeno limita la deformación y protege los tejidos de lesiones.

El tejido blando humano es altamente deformable y sus propiedades mecánicas varían significativamente de una persona a otra. Los resultados de las pruebas de impacto mostraron que la rigidez y la resistencia a la amortiguación del tejido de un sujeto de prueba están correlacionadas con la masa, la velocidad y el tamaño del objeto que golpea. Estas propiedades pueden resultar útiles para la investigación forense cuando se indujeron contusiones. ^[5] Cuando un objeto sólido impacta un tejido blando humano, la energía del impacto será absorbida por los tejidos para reducir el efecto del impacto o el nivel de dolor; Los sujetos con mayor grosor de tejido blando tendieron a absorber los impactos con menos aversión. ^[6]

Gráfico de tensión lagrangiana (T) versus relación de estiramiento (λ) de un tejido blando preacondicionado.

Los tejidos blandos tienen el potencial de sufrir grandes deformaciones y aun así volver a la configuración inicial cuando no están cargados, es decir, son materiales hiperelásticos y su curva tensión-deformación no es lineal . Los tejidos blandos también son viscoelásticos , incompresibles y normalmente anisotrópicos . Algunas propiedades viscoelásticas observables en los tejidos blandos son: relajación , fluencia e histéresis . ^{[7] [8]} Para describir la respuesta mecánica de los tejidos blandos, se han utilizado varios métodos. Estos métodos incluyen: modelos macroscópicos hiperelásticos basados ​​en energía de deformación, ajustes matemáticos donde se utilizan ecuaciones constitutivas no lineales y modelos estructurales donde la respuesta de un material elástico lineal se modifica por sus características geométricas. ^[9]

Pseudoelasticidad

Aunque los tejidos blandos tienen propiedades viscoelásticas, es decir, la tensión en función de la tasa de deformación, se puede aproximar mediante un modelo hiperelástico después de una condición previa a un patrón de carga. Después de algunos ciclos de carga y descarga del material, la respuesta mecánica se vuelve independiente de la tasa de deformación.

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

A pesar de la independencia de la tasa de deformación, los tejidos blandos preacondicionados todavía presentan histéresis, por lo que la respuesta mecánica puede modelarse como hiperelástica con diferentes constantes del material en la carga y descarga. Mediante este método se utiliza la teoría de la elasticidad para modelar un material inelástico. Fung ha llamado a este modelo pseudoelástico para señalar que el material no es verdaderamente elástico. ^[8]

Estrés residual

En estado fisiológico, los tejidos blandos suelen presentar tensión residual que puede liberarse cuando se extirpa el tejido . Los fisiólogos e histólogos deben ser conscientes de este hecho para evitar errores al analizar los tejidos extirpados. Esta retracción suele provocar un artefacto visual . ^[8]

Material fungi-elástico.

Fung desarrolló una ecuación constitutiva para tejidos blandos preacondicionados que es

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

con

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

formas cuadráticas de deformaciones de Green-Lagrange y constantes materiales. ^[8] es la función de energía de deformación por unidad de volumen, que es la energía de deformación mecánica para una temperatura determinada. ${\displaystyle E_{ij}}$ ${\displaystyle a_{ijkl}}$ ${\displaystyle b_{ijkl}}$ ${\displaystyle c}$ ${\displaystyle W}$

Simplificación isotrópica

El modelo de Fung, simplificado con hipótesis isotrópica (mismas propiedades mecánicas en todas las direcciones). Esto escrito respecto de los tramos principales ( ): ${\displaystyle \lambda _{i}}$

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

donde a, b y c son constantes.

Simplificación para tramos pequeños y grandes.

Para deformaciones pequeñas, el término exponencial es muy pequeño y, por tanto, insignificante.

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

Por otro lado, el término lineal es insignificante cuando el análisis se basa únicamente en grandes deformaciones.

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

Material suave y elástico

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

donde es el módulo de corte para deformaciones infinitesimales y es un parámetro de rigidez asociado con la limitación de la extensibilidad de la cadena. ^[10] Este modelo constitutivo no se puede estirar en tensión uniaxial más allá de un estiramiento máximo , que es la raíz positiva de ${\displaystyle \mu >0}$ ${\displaystyle J_{m}>0}$ ${\displaystyle J_{m}}$

${\displaystyle \lambda _{m}^{2}+2\lambda _{m}-J_{m}-3=1}$

Remodelación y crecimiento

Los tejidos blandos tienen el potencial de crecer y remodelarse reaccionando a cambios químicos y mecánicos a largo plazo. La velocidad a la que los fibroblastos producen tropocolágeno es proporcional a estos estímulos. Enfermedades, lesiones y cambios en el nivel de carga mecánica pueden inducir la remodelación. ^{[11] [12]} Un ejemplo de este fenómeno es el engrosamiento de las manos de los agricultores. La remodelación de los tejidos conectivos es bien conocida en los huesos mediante la ley de Wolff ( bone remodeling ). La mecanobiología es la ciencia que estudia la relación entre el estrés y el crecimiento a nivel celular. ^[7]

El crecimiento y la remodelación tienen un papel importante en la causa de algunas enfermedades comunes de los tejidos blandos, como la estenosis arterial y los aneurismas ^{[13] [14] y cualquier} fibrosis de los tejidos blandos . Otro ejemplo de remodelación tisular es el engrosamiento del músculo cardíaco en respuesta al aumento de la presión arterial detectado por la pared arterial .

Técnicas de imagen

Hay ciertas cuestiones que deben tenerse en cuenta al elegir una técnica de imagen para visualizar los componentes de la matriz extracelular (MEC) de tejidos blandos. La precisión del análisis de imágenes depende de las propiedades y la calidad de los datos sin procesar y, por lo tanto, la elección de la técnica de imágenes debe basarse en cuestiones tales como:

1. Tener una resolución óptima para los componentes de interés;
2. Lograr un alto contraste de esos componentes;
3. Mantener bajo el recuento de artefactos;
4. Tener la opción de adquisición de datos de volumen;
5. Mantener bajo el volumen de datos;
6. Establecer una configuración fácil y reproducible para el análisis de tejidos.

Las fibras de colágeno tienen aproximadamente 1-2 μm de espesor. Por tanto, la resolución de la técnica de imagen debe ser de aproximadamente 0,5 μm. Algunas técnicas permiten la adquisición directa de datos de volumen, mientras que otras necesitan cortar la muestra. En ambos casos, el volumen que se extrae debe poder seguir los haces de fibras a lo largo del volumen. El alto contraste facilita la segmentación , especialmente cuando hay información de color disponible. Además, también debe abordarse la necesidad de fijación . Se ha demostrado que la fijación de los tejidos blandos en formalina provoca una contracción, alterando la estructura del tejido original. Algunos valores típicos de contracción para diferentes fijaciones son: formol (5% - 10%), alcohol (10%), bouin (<5%). ^[15]

Métodos de imágenes utilizados en la visualización ECM y sus propiedades. ^{[15] [16]}

Significación clínica

Los trastornos de los tejidos blandos son afecciones médicas que afectan los tejidos blandos. Las lesiones de tejidos blandos son algunas de las afecciones más dolorosas y difíciles de tratar porque es muy difícil ver lo que sucede debajo de la piel con los tejidos conectivos blandos, la fascia, las articulaciones, los músculos y los tendones. ^{[ cita necesaria ]}

Los especialistas musculoesqueléticos, terapeutas manuales, fisiólogos neuromusculares y neurólogos se especializan en el tratamiento de lesiones y dolencias en las áreas de tejidos blandos del cuerpo. Estos médicos especializados a menudo desarrollan formas innovadoras de manipular el tejido blando para acelerar la curación natural y aliviar el misterioso dolor que a menudo acompaña a las lesiones de los tejidos blandos. Esta área de especialización se conoce como terapia de tejidos blandos y se está expandiendo rápidamente a medida que la tecnología continúa mejorando la capacidad de estos especialistas para identificar áreas problemáticas. ^{[ cita necesaria ]}

Un nuevo método prometedor para tratar heridas y lesiones de tejidos blandos es mediante el factor de crecimiento derivado de plaquetas . ^[17]

Existe una estrecha superposición entre el término "trastorno de los tejidos blandos" y reumatismo . A veces se utiliza el término "trastornos reumáticos de los tejidos blandos" para describir estas afecciones. ^[18]

Los sarcomas de tejidos blandos son muchos tipos de cáncer que pueden desarrollarse en los tejidos blandos.

Ver también

• Biomaterial
• Biomecánica
• ley de davis
• Reología

Referencias

1. "Tejido blando" . Consultado el 13 de julio de 2020 .
2. "Tejido blando". Diccionarios del NCI . en el Instituto Nacional del Cáncer .
3. Skinner HB (2006). Diagnóstico y tratamiento actual en ortopedia . Stamford, Connecticut: Lange Medical Books/McGraw Hill. pag. 346.ISBN​ 0-07-143833-5.
4. Junqueira LC, Carneiro J, Gratzl M (2005). Histología . Heidelberg: Springer Medizin Verlag. pag. 479.ISBN​ 3-540-21965-X.
5. Amar M, Alkhaledi K, Cochran D (2014). "Estimación de propiedades mecánicas de tejidos blandos sometidos a impacto dinámico". Revista de investigación en ingeniería . 2 (4): 87-101. doi : 10.7603/s40632-014-0026-8 .
6. Alkhaledi K, Cochran D, Riley M, Stentz T, Bashford G, Meyer G (agosto de 2011). "Los efectos psicofísicos del impacto físico en los tejidos blandos humanos". Actas de la 29ª Conferencia Europea Anual sobre Ergonomía Cognitiva . págs. 269-270. doi :10.1145/2074712.2074774. ISBN 9781450310291. S2CID  34428866.
7. Humphrey JD (2003). "Biomecánica continua de tejidos biológicos blandos". Actas de la Royal Society de Londres A. 459 (2029): 3–46. Código Bib : 2003RSPSA.459....3H. doi :10.1098/rspa.2002.1060. S2CID  108637580.
8. Fung YC (1993). Biomecánica: propiedades mecánicas de los tejidos vivos . Nueva York: Springer-Verlag. pag. 568.ISBN​ 0-387-97947-6.
9. Sherman VR, Yang W, Meyers MA (diciembre de 2015). "La ciencia de los materiales del colágeno". Revista del comportamiento mecánico de materiales biomédicos . 52 : 22–50. doi : 10.1016/j.jmbbm.2015.05.023 . PMID  26144973.
10. Caballero AN (1996). "Una nueva relación constitutiva del caucho". Química del caucho. Tecnología . 69 : 59–61. doi : 10.5254/1.3538357.
11. Saini K, Cho S, Dooling LJ, Discher DE (enero de 2020). "La tensión en las fibrillas suprime su degradación enzimática: un mecanismo molecular para 'úsalo o piérdelo'". Biología matricial . Biomecánica matricial. 85–86: 34–46. doi :10.1016/j.matbio.2019.06.001. PMC 6906264 . PMID  31201857. 
12. Topol H, Demirkoparan H, Pence TJ (1 de septiembre de 2021). "Colágeno fibrilar: una revisión del modelado mecánico de la rotación enzimática mediada por cepas". Revisiones de Mecánica Aplicada . 73 (5): 050802. Código bibliográfico : 2021ApMRv..73e0802T. doi : 10.1115/1.4052752. ISSN  0003-6900. S2CID  244582251.
13. Humphrey JD (2008). "Adaptación vascular y homeostasis mecánica a nivel tisular, celular y subcelular". Bioquímica y Biofísica Celular . 50 (2). Springer-Verlag: 53–78. doi :10.1007/s12013-007-9002-3. PMID  18209957. S2CID  25942366.
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15. Elbischger PJ, Bischof H, Holzapfel GA, Regitnig P (2005). "Análisis por visión por computadora de haces de fibras de colágeno en la adventicia de vasos sanguíneos humanos". Estudios en Tecnología e Informática de la Salud . 113 : 97-129. PMID  15923739.
16. Georgakoudi I, Rice WL, Hronik-Tupaj M, Kaplan DL (diciembre de 2008). "Espectroscopia óptica e imágenes para la evaluación no invasiva de tejidos diseñados". Ingeniería de tejidos. Parte B, Reseñas . 14 (4): 321–340. doi :10.1089/ten.teb.2008.0248. PMC 2817652 . PMID  18844604. 
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18. Meleger AL (junio de 2022). Isaac Z, Caso SM (eds.). "Descripción general de los trastornos reumáticos de los tejidos blandos". A hoy .

enlaces externos

• Medios relacionados con los tejidos blandos en Wikimedia Commons