Статьи журнала - Российский журнал биомеханики
Все статьи: 830
Статья научная
В работе представлена упругопластическая модель для изучения механического неупругого поведения трабекулярной кости. Вязкоупругий отклик ткани определяется с помощью линейной вязкоупругой модели. Упругопластическая модель с законом упрочнения используется для описания отклика ткани после предела упругости. При минимизации разности между результатами модели и экспериментальными данными находятся параметры, входящие в определяющее соотношение. В качестве экспериментальных данных используются результаты испытаний на костных образцах животных. Нахождение вязких параметров проводится с использованием данных экспериментов на сжатие при ползучести и пластичности с постоянной скоростью деформации. Для нахождения параметров пластичности проводились монотонные испытания на сжатие при уровне деформаций выше предела текучести. На диаграммах показаны графики, полученные по модели, и экспериментальные данные, что может служить оценкой надежности проведенного анализа.
Бесплатно
Исследование микроформовки SS316L как материала для биомедицинских применений
Статья научная
Процесс придания плоским металлическим листам необходимой формы без каких-либо изъянов называется производством листового проката. В настоящее время в связи с популярностью миниатюризации во многих отраслях промышленности растет спрос на микроизделия и микроустройства. Метод производства, известный как микроформовка, позволяет создавать миниатюрные компоненты для различных инженерных целей. Микроформовка применяется в различных областях, включая автомобильную, биомедицинскую и аэрокосмическую технику. Если в процессе микроформовки толщина листового материала соответствует его длине, то поведение при деформировании отличается от ожидаемого для макроскопического листового материала. Способность материала к формообразованию является одним из важнейших процессов, а одним из важнейших параметров, определяющих формуемость материала, является кривая предельного формообразования или, как ее еще называют, диаграмма предельного формообразования. Целью данного исследования является построение предельной кривой формования для конкретного биоматериала с помощью численного моделирования и эксперимента. Для определения предельных кривых формования в настоящем исследовании проведен контролируемый эксперимент с тонким листом SS316L толщиной 60 мкм с различными углами относительно направлений прокатки (0°, 45°, 90°). В соответствии со стандартом ASTM-2218-14 испытание Накаджимы на микродеформацию проводится на образце с одноосной, одноосной промежуточной, плоской, двухосной промежуточной и двухосной траекториями деформации для измерения предельных деформаций. Предельная диаграмма для SS316L формируется с помощью численного программного обеспечения Simufact Forming V15 , после чего полученные результаты сравниваются с результатами испытания по методу Накаджимы. Сравнение экспериментального метода с численным моделированием показало хорошее соответствие. Было выявлено, что кривые предела формирования ( FLC ), полученные с помощью численного моделирования являются безопасными, а также на 5%-12% меньше, чем в экспериментальном методе. Для изучения физики формирования листа также проводятся микроструктурные исследования испытуемого объекта до и после формования. Микроструктурные исследования объясняют поведение материала в процессе формообразования.
Бесплатно
Статья научная
Целью статьи является анализ напряженно-деформированного состояния (НДС) съемного пластиночного иммедиат-протеза с напечатанным зубным рядом из полиметилметакрилата (ПММА) и базисом из полиэтилентерефталата (ПЭТ) при многофакторных условиях нагружения на основе принципов математического моделирования. При математическом моделировании НДС использовали программное обеспечение Comsol Multiphysics 5,6 ( Comsol Inc. , США), что предоставило числовые данные для аналитической интерпретации. Рассматривали плоскую 2 D -биомеханическую модель, состоящую из напечатанного монолитного зубного ряда и связывающего слоя из ПММА, базиса из ПЭТ, слизистой оболочки протезного поля и костной ткани челюсти. Определены поля напряжений по Мизесу ( VM ) и деформаций под действием нормальной, наклонной и касательной нагрузок (до 500 Н), локализация их максимальных значений и средняя величина внутри протезной конструкции и вне её (слизистой оболочке и костной ткани). Максимальные значения VM в слизистой оболочке сопоставлены с величиной болевого порога на основе известных литературных данных по алгезиометрии слизистой оболочки рта. Выполнена оценка критической длины микротрещины (КДМ) по Гриффитсу, которая ведет к образованию магистральной трещины с последующим хрупким разрушением конструкции. Методом фазового поля вычислена вероятность трещинообразования в рассмотренной модели ортопедической конструкции под действием статической нагрузки. Показано, что поломки при использовании иммедиат-протезов с напечатанными зубами из ПММА и базисом из ПЭТ могут быть обусловлены эффектом перегрузки областей базиса и вызваны процессом деформации внутри протезной конструкции. Максимальные напряжения в элементах протеза при нормальной нагрузке составили 5,8 МПа, при тангенциальной - 79 МПа, деформации - 0,01 и 0,47 мм соответственно. Величина болевого порога слизистой оболочки рта (0,35 МПа) не достигается при нормальных усилиях (0°), однако возникает при наклонных нагрузках (45°) выше 230 Н и касательных (90°) 170 Н. Коэффициент неоднородности НДС модели съемного пластиночного иммедиат-протеза 8,6. Критическая длина микротрещины по Гриффитсу l крит = 1,9…2,7 мкм. Методом фазового поля Comsol Multiphysics установлено, что вероятность образования крупной трещины в базисе протеза составила 6·10-3; 0,35; 0,73 % для нормальной, наклонной и сдвиговой нагрузки 500 Н, что является достаточным значением для эксплуатации съемных пластиночных протезов с напечатанными зубами из ПММА и базисом из ПЭТ в течение гарантийного срока эксплуатации.
Бесплатно
Исследование напряженно-деформированного состояния эндопротезированного тазобедренного сустава
Статья научная
В статье представлен обзор результатов исследований, выполненных авторами за последние пять лет по актуальной проблеме биомеханики - эндопротезированию тазобедренного сустава. Исследовано пространственное линейно-упругое напряженно-деформированное состояние тазобедренного сустава с установленным металлическим эндопротезом. Биомеханическая модель учитывает анизотропию и неоднородность упругих характеристик элементов конструкции кость- эндопротез. Определены нагрузки на тазобедренный сустав при ходьбе. Рассчитано напряженно-деформированное состояние костной ткани в наиболее нагруженные фазы шага. Проведен анализ влияния конструкции эндопротеза на распределение нагрузки в костной ткани.
Бесплатно
Статья научная
Рассматриваются модели стоматологических имплантатов цилиндрической, конусной, цилиндрической обратно-конусной и конусной обратно-конусной формы, установленные в центральную часть верхней челюсти. Модель челюсти выполнена в соответствии с размерами трёхмерного томографического снимка челюсти пациента. Исследуется напряжённо-деформированное состояние кортикальной и губчатой костей в зависимости от формы имплантата, а также степени минерализации кости. Рассматривается изотропная модель материала кости при нормальной и критической степени минерализации, которая зависит от возраста пациента. По результатам исследования установлено, что при критической минерализации кости использование обратно-конусной формы имплантатов существенно снижает напряжения не только в губчатой, но и в кортикальной кости, а также в имплантате.
Бесплатно
Исследование нелинейных динамических режимов нативной ДНК методами математического моделирования
Статья научная
Одной из основных проблем нелинейной динамики ДНК является идентификация физических механизмов, отвечающих за механические особенности её поведения. В качестве одного из таких механизмов может выступать образование и взаимодействие открытых состояний в структуре ДНК. В работе обсуждается математическая модель нативной ДНК, позволяющая описать её термодинамические и кинетические свойства с учетом коллективного поведения ансамбля открытых состояний. Вводятся понятие микроскопического открытого состояния в ДНК и ассоциированный с ним параметр - вектор смещения азотистых оснований. Путем осреднения векторов смещений оснований по ансамблю состояний определяется термодинамическая переменная, соответствующая представительному участку ДНК. Согласно статистической модели в приближении самосогласованного поля выводится структурный параметр термализации системы. Данный параметр отражает статистическую автомодельность в поведении ансамбля открытых состояний. Устанавливаются закономерности «критичности» для различных диапазонов структурного параметра и предлагается феноменологическое представление свободной энергии в рамках подхода Гинзбурга-Ландау. Выполнено численное моделирование динамики нативной ДНК для различных диапазонов структурного параметра, позволившее установить типы автомодельных решений и соответствующие им коллективные моды открытых состояний. Показано, что последние имеют природу конечно-амплитудных флуктуаций в виде мод бризерного и автосолитонного типа, а также диссипативных структур обострения. Проведено исследование чувствительности модели к начальным условиям, в ходе которого установлено влияние нелинейности, заложенной в модель, на результаты моделирования. Обсуждаются ограничения и перспективы использования предложенного в работе подхода к математичсекому моделированию нативной ДНК.
Бесплатно
Статья научная
Целью работы является исследование фазового перехода при термической денатурации ДНК методом количественного анализа рекуррентных диаграмм, являющегося наиболее современным и эффективным подходом для анализа сложных систем. Для достижения цели реализуется нелинейная динамическая модель процесса денатурации ДНК, основанная на подходе Пейрара - Бишопа - Доксуа, которая позволяет определять состояние пар оснований ДНК в произвольный момент времени. Далее проводится моделирование динамики ДНК при различных температурах, исследуется эволюция растяжения водородных связей при нагревании ДНК. Для анализа полученных результатов используется метод количественного анализа рекуррентных диаграмм, которые позволяют судить о характере протекающих в системе процессов и представляют особый интерес применительно к изучению нелинейной динамики ДНК, в частности фазовых переходов, поскольку на основе их анализа можно выявить состояния повторения и замирания (ламинарности), совершение экстремальных событий, наличие скрытой периодичности и цикличности. С помощью данного метода анализа производится расчет количественных мер в окне, сдвигаемом вдоль главной диагонали рекуррентной диаграммы. Данные меры количественно определяют мелкомасштабные структуры рекуррентной диаграммы. При расчетах выявляются наиболее чувствительные к анализу исследуемого процесса меры, с помощью которых определяются предвестники фазового перехода.
Бесплатно
Исследование прочности эндопротеза тазобедренного сустава из полимерного материала
Статья научная
Разработка индивидуализированных конструкций имплантатов в кратчайшие сроки является актуальной проблемой персонализированной медицины, что обусловливает применение передовых цифровых технологий в биомедицине. Несмотря на приемлемые результаты по эндопротезированию тазобедренного сустава, все еще существует ряд серьезных проблем, требующих дальнейшего изучения конструкции и материалов персонализированных имплантатов. В частности, при исследовании поведения системы при функциональных нагрузках возникает ряд вопросов, касающихся корректного задания нагрузок, которые учитывали бы взаимосвязь мышц и суставов, и выбора материала имплантата, который мог бы обеспечивать долгосрочную биосовместимость с живым организмом человека без длительной замены. В рамках решения проблемы были рассмотрены особенности создания персонализированных математических моделей на основе данных компьютерной томографии пациента, полученных из ФГБУ «НМИЦ травматологии и ортопедии имени Р.Р. Вредена» (Санкт-Петербург). Была разработана реалистичная конечно-элементная модель таза и исследовано напряженно-деформированное состояние костей таза и имплантатов при моделировании первичной и повторной операции эндопротезирования тазобедренного сустава. В ходе работы была проведена серия расчетов, отличающихся способами фиксации полимерного имплантата, а также проанализирована возможность применения персонализированной конструкции эндопротеза из полимерного материала.
Бесплатно
Статья научная
В настоящее время биоспеклы успешно применяются для изучения процессов, происходящих на поверхности и внутри различных биологических объектов: фруктов, овощей, зерен, кожи и сетчатки глаза пациента. Ранее были разработаны методика и установка для определения метаболической активности клеточных культур Vero, Л-41 и ЛЭЧ методом динамической спекл-интерферометрии. Параметрами, характеризующими активность клеток, являлись усредненное по времени цифровое значение интенсивности излучения в пикселе телекамеры и коэффициент корреляции двух спекловых изображений η. Получены хорошо воспроизводимые результаты при исследовании клеточных культур, зараженных вирусом простого герпеса первого типа. В данной статье рассмотрена оптическая методика, позволяющая по коэффициенту корреляции фрагмента спекловых изображений определять среднеквадратическое отклонение разности оптических путей волн σ u в малой области отдельной клетки либо в группе клеток. Объектом исследования являлась клеточная культура Л-41 в виде монослоя клеток на стеклянной подложке, помещенной в кювету с питательной средой. Кювету освещали излучением от лазерного модуля через матовый рассеиватель, спекловое изображение клеток формировали с оптическим увеличением, равным 11. Величину σ u использовали в качестве параметра, характеризующего активность физико-химических процессов в клетках. Показано, что в процессе увеличения температуры Т от 26 до 37 °C в течение часа имеют место значительные флуктуации величины σ u в пространстве и во времени. При стабилизации температуры в течение 30 минут флуктуации практически прекращаются, а при изменении температуры на десятые доли градуcов наблюдается хорошая корреляция между σ u и Т.
Бесплатно
Статья научная
В опытах с использованием цельной крови и суспензий эритроцитов с разной концентрацией клеток (от 20 до 55%) было изучено влияние гематокрита (Hct) на текучесть крови и ее транспортный потенциал. Получены уравнения, удовлетворительно описывающие влияние изменений концентраций эритроцитов на текучесть крови и показывающие степень ее неньютоновости в этих условиях. Показано, что при низкой (Hct = 20%) и при высокой концентрации эритроцитов (Hct = 55%) клеточная суспензия проявляет при течении неньютоновские свойства и это течение хорошо описывается уравнением жидкости степенного закона. При исследовании крови с разной вязкостью плазмы было показано, что вклад последней в текучесть цельной крови был меньше, чем гематокрита (Hct = 43%) и составил 27%. Анализ влияния гематокрита и вязкости плазмы на текучесть крови и ее транспортные возможности показал, что наилучшим транспортным потенциалом обладала кровь при ее относительно низкой вязкости, со средней величиной гематокрита (43,5%), низкой вязкостью плазмы (1,72 мПа∙с) и хорошей деформируемостью эритроцитов. При моделировании разной вязкости суспензионной среды применением растворов декстрана 70 (в концентрации 1, 2 и 3%), было подтверждено, что наибольшим транспортным потенциалом обладает суспензия эритроцитов с самой низкой вязкостью среды (1% декстран). Течение суспензий с низкой, средней и относительно высокой вязкостью удовлетворительно описывается уравнением жидкости степенного закона с высокой степенью достоверности аппроксимации экспериментальных данных (99%). Установлено, что с повышением вязкости суспензионной среды увеличивается эффективность потоковой деформации эритроцитов.
Бесплатно
Статья научная
Представлены результаты экспериментальных исследований адгезионной прочности при статической нагрузке на разрыв стоматологических цементных соединений индивидуального фрезерованного трансдентального имплантата с твердыми тканями корня зуба. Образцы представляли собой композицию, составленную из конструкции конической формы (аналог трансдентального имплантата, изготовленного из титанового сплава и диоксида циркония), установленной в канал культи естественного зуба и фиксированного в нем цементной склейкой. Эксперименты проводились на ранее удаленных 78 зубах с резецированной верхушкой корня. В результате исследования были определены цементы, обеспечивающие наибольшую адгезионную прочность соединения «индивидуальный трансдентальный имплантат - стоматологический цемент - культя удалённого зуба» в образце. Для внутрикорневой фиксации имплантатов из титанового сплава рекомендован композитный цемент Multilink-N , а для имплантатов из диоксида циркония - стеклоиономерный цемент Fuji -1. На втором этапе исследовалось влияние искусственно сформированной шероховатости поверхности имплантата на адгезионные свойства цементного соединения «имплантат - зуб». С этой целью перед проведением экспериментов по вытягиванию штифтов поверхности в образцах были подвергнуты пескоструйной обработке гранулами оксида алюминия размером частиц 50; 150; 250 мкм. Для фиксации были использованы цементы, показавшие наиболее высокие адгезионные характеристики на предыдущем этапе. Оказалось, что увеличение размера шероховатости в диапазоне 50-250 мкм улучшает адгезионные параметры цементного соединения «имплантат - зуб» для всех испытанных цементов. Наличие шероховатости имплантатов позволяет выдерживать значительно бόльшую нагрузку по сравнению с гладким имплантатом, а увеличение значения шероховатости поверхности имплантата с 50 до 250 мкм также существенно (почти в 2,5 раза) повышает нагрузку.
Бесплатно
Статья научная
Подошвенное давление - важнейший биомеханический параметр для оценки и моделирования условий послеоперационного лечения пациентов с деформацией первого луча стопы. Современная хирургия стопы предполагает раннюю активизацию пациента после операции. Универсальность и надежность такого подхода после хирургической коррекции вальгусной деформации первого пальца стопы вызывает сомнения. В связи с этим проводятся исследования, позволяющие определить количественные параметры подошвенного давления в обычных условиях и при использовании послеоперационной обуви, используемой для его снижения в переднем отделе стопы. Установлена взаимосвязь тонуса икроножной мышцы с подошвенным давлением в переднем отделе стопы. Не проводилось исследований, определяющих влияние тонуса икроножной мышцы на эффективность разгрузки переднего отдела стопы при помощи послеоперационной обуви. Экспериментально изучено подошвенное давление, в том числе с учетом влияния тонуса икроножной мышцы. Разработан и апробирован экспериментальный стенд: с его помощью исследовано распределение давления под стопой у 26 здоровых лиц в положении стоя на платформе и в послеоперационной обуви. Проведена количественная оценка тонуса икроножной мышцы у тех же испытуемых. Сопоставлены подошвенное давление у лиц в послеоперационной обуви и амплитуда тыльного сгибания голеностопного сустава при выпрямленном и согнутом под углом 90 градусов коленном суставе. Средняя величина снижения нагрузки в послеоперационной обуви составила 57%, медиана 60%. Измерение тонуса икроножной мышцы можно применять для предсказания того, уменьшится ли нагрузка на передний отдел стопы при применении специальной обуви. В качестве критерия нужно использовать угол тыльного сгибания стопы: если он превышает 10 градусов, велика вероятность снижения нагрузки на передний отдел. Для показателя тыльной дорсифлексии стопы, измеренной в выпрямленном состоянии коленного сустава, вероятность прогноза эффективности послеоперационной обуви составляет 79%. Аналогичная вероятность при использовании в качестве критерия прогноза амплитуды тыльного сгибания стопы, измеренной при согнутом под углом 90 градусов коленном суставе, оказалась равной 66%.
Бесплатно
Исследование сжимаемости брюшного содержимого
Статья научная
Создание биомеханической модели брюшной полости, позволяющей прогнозировать величину внутрибрюшного давления при различных физиологических и патологических состояниях, является актуальной задачей. Разработка такой модели тесно связана с природой внутрибрюшного давления. В научной литературе можно встретить работы, в которых утверждается, что брюшную полость можно представить как контейнер, наполненный несжимаемой жидкостью. Однако степень сжимаемости брюшного содержимого до сих пор не изучена. Представленная работа посвящена экспериментальному исследованию, в котором сделана попытка определения величины сжатия объема полости живота при сокращении мышц переднебоковой брюшной стенки (брюшного пресса). В качестве исходных данных использовались компьютерные томограммы брюшной полости испытуемого в расслабленном состоянии и при сокращении брюшного пресса. В дальнейшем эти томографические изображения анализировались с помощью приложения, созданного в программной среде пакета Matlab. Обработка экспериментальных данных выявила уменьшение объема брюшного пространства испытуемого всего на 2 %. Полученный результат позволяет сделать вывод о том, что содержимое брюшной полости можно считать несжимаемым. Это доказывает справедливость ранее упомянутого утверждения о том, что в качестве модели брюшной полости человека можно рассматривать контейнер, наполненный несжимаемой жидкостью.
Бесплатно
Статья научная
Статья представляет методику и результаты расчетов пульсирующего течения кровеимитирующей жидкости в трех персонифицированных моделях проксимального анастомоза бедренной артерии после операции бедренно-подколенного шунтирования, проводимой с использованием синтетических протезов. Персонифицированные модели построены по данным компьютерной томографии и ультразвуковым измерениям расходной скорости кровотока в общей бедренной артерии и в шунте. Характеристики пульсирующего течения кровеимитирующей жидкости рассчитаны посредством численного решения трехмерных нестационарных уравнений Навье-Стокса. Сравнение расчетного поля скорости, полученными для одной из персонифицированных моделей с данными клинических измерений методом ультразвуковой высокоскоростной векторной визуализации (с применением технологии V Flow , реализованной в сканере Mindray ) показало удовлетворительное согласование результатов. Дается сопоставительный анализ структуры течения в двух персонифицированных моделях, построенных для второго пациента через один и семь месяцев после операции. Установлено, что обнаруженное через семь месяцев сужение проходных сечений сосудистого русла, обусловленное нарастание неоинтимы в общей бедренной артерии (непосредственно перед анастомозом) и на начальном участке шунта, привело к значительному росту градиентов скорости в потоке и осредненных по циклу сдвиговых напряжений на стенке в области анастомоза; при этом величина индекса колебаний напряжения трения на стенке по всей области анастомоза уменьшилась. Обнаружено также, что на расстоянии нескольких калибров от анастомоза в шунте формируется одновихревое слабо-закрученное течение, направление закрутки в котором определяется индивидуальной геометрией области анастомоза.
Бесплатно
Исследование структуры ходьбы больных детским церебральным параличом
Статья научная
Аннотация. Рассмотрены биомеханическая и иннервационная структура ходьбы больных с диплегической формой детского церебрального паралича. Установлены основные биомеханические особенности ходьбы: сокращение длительности переносной фазы, сгибательная установка нижних конечностей, ограничение движений в суставах, редукция и деформация кривых составляющих опорной реакции. Выявлен высокий уровень электрической активности мышц, измененный ЭМГ-профиль с пролонгированием активности из зоны М (максимальной активности) в зону У (умеренной активности) или в зону Н (низкоамплитудной активности). Дана биомеханическая и нейрофизиологическая интерпретация полученных фактов, согласно которой изменение кинематики и динамики ходьбы отражает действие патологических факторов, способствующих формированию неправильной позы тела больного, тогда как трансформация электрической активности мышц имеет преимущественно приспособительный характер.
Бесплатно
Статья научная
Представлены результаты применения полупроводникового лазерного автодина для оценки упругих свойств глазного яблока на модели и in vivo. Оценка проводилась в результате определения параметров движения участка сферического упругого тела под действием пневмоимпульса. Неизвестные параметры движения были определены из решения обратной задачи, которая заключается в нахождении минимума функционала, определяемого как сумма квадратов отклонений экспериментальных и теоретических величин автодинного сигнала на различных временных интервалах. Полученные результаты позволили установить, что отношение величины прогиба и ускорения участка тела слабо зависит от давления пневмоимпульсов и расстояния от их источника до поверхности объекта исследований. Использование этой закономерности позволяет исключить ошибки измерений, связанные с непостоянством пневмодавления и расстояния до глаза, и тем самым повысить точность измерений внутриглазного давления с помощью полупроводникового автодина. Упругие свойства объекта определялись в результате анализа восстановленной функции движения участка сферического упругого тела. Для восстановления функции движения был использован метод, в котором функция движения объекта восстанавливается с помощью прямого и обратного вейвлет-преобразования на основе функции Гаусса. Анализ позволил показать связь упругости тела с внутренним давлением, измеренным по методу Маклакова. Значение модуля упругости определяли в результате механических испытаний на одноколонной универсальной испытательной машине. Показана возможность применения полупроводникового лазерного автодина для измерения упругих свойств глаза под действием пневмоимпульса, проведено сопоставление полученных результатов с величиной внутриглазного давления.
Бесплатно
Исследование упругих свойств стопы человека
Статья научная
Объектом исследования послужили механические характеристики стоп 175 юношей и 315 девушек Волгоградского государственного медицинского университета в возрасте 17-21 года, не имеющих какой-либо патологии опорно-двигательного аппарата. Целью работы явилось получение данных об упругих характеристиках стопы в естественных условиях у лиц обоего пола юношеского возраста. Исследование морфофункционального состояния стопы осуществлялось при помощи компьютерного плантографического комплекса и включало также системный анализ и графоаналитическую расшифровку цифрового изображения стопы. В зависимости от задаваемой нагрузки на стопу, равной 50 и 80% массы тела, проводилось сканирование подошвенной поверхности стопы и одновременно измерялась высота её продольного свода. Вычисляли коэффициенты деформации, упругости и Пуассона, а также модуль Юнга. В ходе проведенного исследования было выявлено, что наибольший коэффициент деформации у лиц обоего пола отмечен вдоль вертикальной оси стопы, а наименьший - вдоль ее сагиттальной оси. Наибольший коэффициент Пуассона у лиц обоего пола был вдоль фронтальной оси стопы, при этом его значение у девушек было больше по сравнению с юношами. Модуль Юнга был выше у юношей. Полученные данные об упругости стопы человека позволяют охарактеризовать ее амортизирующую функцию в норме и степень ее потери при различных деформациях. Разработанный программно-компьютерный комплекс и программная реализация диагностики анатомо-функциональных параметров позволяют проводить оценку упругости стопы человека. Показатели стопы (модуль Юнга, коэффициенты Пуассона, упругости и деформации) характеризуют ее рессорную функцию и способность сопротивляться действию нагрузок. Таким образом, для юношеского возраста выявлена половая дифференциация упругих специфичных характеристик стопы. Разработанный метод целесообразно использовать для исследования упругих свойств стопы у лиц различных возрастных групп, спортивных специализаций, а также у больных с различными заболеваниями стоп.
Бесплатно
Статья научная
Представлены результаты исследований биомеханики микроциркуляции крови и транскапиллярного обмена, достигнутые неинвазивным лазерным высокочувствительным методом. Получены новые экспериментальные факты о перемещениях стенок микрососудов и связи их с сократительной деятельностью гладкомышечных элементов. Выявлено, что интенсивность сокращений мышечных клеток регулируется скоростью кровотока за счет специфического электрического взаимодействия движущихся эритроцитов со стенками микрососудов. Обнаруженная связь частоты колебаний стенок артериол и венул со скоростью кровотока в них и существующие противоречия в традиционных представлениях о транскапиллярном обмене позволили сформулировать новую концепцию о его механизмах, основанных на принципах биоэлектричества.
Бесплатно
Исследование эффективности фазы действия толчковой ноги при толкании ядра
Статья научная
Целью данной работы является изучение механических аспектов толкания ядра в фазе действия толчковой ноги и оценка его эффективности. Исследования проводились на основе анализа двух выступлений Арси Харью (Arsi Harju) в Кирёскоски (Kyroskoski), результаты которых различались на 1,43м: 4 июля 1998г., 6 попыток, результат-20,90м; 22 июля 2000г., 6 попыток, результат-19,47м. На основе проведенных измерений [1-2] определены эффективность фазы действия толчковой ноги и определяющие её факторы. В работе сделан более точный анализ такого спортивного движения на основе полученного математическими методами уравнения траектории центра масс толкателя ядра. Вычисления, выполненные с помощью этого уравнения, показали увеличение как скорости движения центра масс, так и силы, действующей на него, в фазе отталкивания опорной ноги. Эффективность этой фазы оценивалась величинами скорости и силы. В основу исследований положены данные, опубликованные в отчетах [5, 7, 8].
Бесплатно
Итоги и перспективы использования методов биомеханики в детской стоматологии
Статья научная
Дается обзор работ в области биомеханического моделирования в стоматологии, проведенных сотрудниками кафедры детской стоматологии Пермской государственной медицинской академии и кафедры теоретической механики Пермского государственного технического университета. Жевательный аппарат человека рассматривается как многоблочная, полимодальная биомеханическая система. Особое внимание обращается на роль механического давления как важного фактора в процессе филогенеза и онтогенеза зубочелюстной системы. Анализируются биомеханические модели различных элементов системы в норме и при патологических процессах (лечение врожденной расщелины неба у детей, функции периодонта как двухфазной биомеханической системы, вопросы оптимального проектирования ортодонтического лечения зубочелюстных аномалий). В заключение обсуждаются перспективы исследования вопросов искусственного вскармливания детей, в частности, акта сосания как биомеханического процесса.
Бесплатно
