Статьи журнала - Российский журнал биомеханики
Все статьи: 814
Первый шаг в направлении интегративной информации в кости
Статья научная
Если система внутриклеточной информации возникла в результате эволюции (например, в центральной нервной системе), то уместно предположить существование аналогичной системы внутри другой ткани. В данной работе делается попытка анализа костной ткани, при этом ставится задача понять форму такой интегративной клеточной информации в организме человека. Можно надеяться, что такое исследование будет полезно при рассмотрении возможных методов лечения применительно к различным патологиям. Если такая гипотеза подтвердится, то аналогичное рассмотрение может быть применено к изучению явлений динамики и взаимодействия в организме человека как целом.
Бесплатно
Перестройка структуры губчатой костной ткани: математическое моделирование
Статья научная
Костная ткань является неоднородным, анизотропным материалом и состоит из компактной и губчатой костных тканей. Структура губчатой костной ткани в различных отделах скелета неодинакова и подчиняется закону Вольфа: стремится стать оптимальной для действующей на соответствующую кость нагрузки, перестраивая себя посредством механизмов остеосинтеза и резорбции. Современные задачи биомеханики требуют изучения истории формирования костных структур во времени как при физиологических, так и при патологических нагрузках. Одной из наиболее подверженных внешнему и внутреннему изменению костей является нижняя челюсть. Она подвержена физиологическим изменениям, происходящим в процессе онтогенеза организма. Очень часто приходится сталкиваться с патологическими изменениями, вызванными неправильным нагружением различных участков костной ткани вследствие дисфункции зубного ряда, височно-нижнечелюстного сустава и т.п. Например, синдром Попова-Годона, связанный с потерей зуба, сопровождается патологической перестройкой окружающих костных тканей. Таким образом, математическое моделирование поведения губчатой костной ткани в зубочелюстной системе человека является актуальной задачей биомеханики и медицины. Структурные особенности губчатой костной ткани могут быть описаны посредством тензора структуры. Это возможно реализовать, имея как определяющее соотношение, связывающее тензор напряжений с тензорами структуры и деформации, так и кинетические уравнения, описывающие эволюцию тензора структуры и плотности костной ткани. В качестве таких уравнений были выбраны и подробно проанализированы феноменологические уравнения Cowin . Осуществлена постановка начально-краевой задачи о перестройке губчатой костной ткани, решение которой позволяет проследить изменение напряженно-деформированного состояния при формировании трабекулярной структуры согласно закону Вольфа. Разработаны эффективные численные алгоритмы ее решения, реализованные в виде пакетов проблемно-ориентированных программ, проведены верификация модели и идентификация её параметров. Все численные расчёты выполнялись с использованием программного продукта ANSYS . На ряде примеров показана эволюция губчатой костной ткани при изменении напряжённо-деформированного состояния. Результаты показывают различный характер влияния изменения нагрузки на процесс формирования структуры и соответствуют закону Вольфа.
Бесплатно
Перистальтическое течение патологической желчи при рубцовом стенозе большого дуоденального сосочка
Статья научная
Перистальтика - это волнообразное сокращение стенок полых органов (пищевода, желудка, кишечника, мочеточников и т.д.), способствующее продвижению их содержимого. В последнее время перистальтика привлекает большое внимание исследователей из-за важных медицинских применений, таких как движение химуса в кишечнике, перемещение яйцеклетки в маточной трубе, транспорт сперматозоидов, транспорт желчи в желчных протоках, циркуляция крови в мелких кровеносных сосудах. Объектом данного исследования является изучение особенностей перистальтического течения патологической желчи в ампуле фатерова сосочка как трубки с сужающимися стенками. Желчь - это биожидкость, продуцируемая печенью, способствующая перевариванию жиров в двенадцатиперстной кишке. В предыдущих исследованиях было показано, что патологическая желчь является неньютоновской тиксотропной жидкостью. В данной работе представлены результаты решения задачи о перистальтическом течении желчи как жидкости Каро в протоке с сужающимися стенками. С помощью метода возмущений получены аналитические решения для продольной скорости, расхода и давления. Созданная математическая модель может быть использована для изучения такой патологии, как холедохопанкреатический рефлюкс (т.е. патологический заброс пузырной желчи, поступающей из холедоха (общего желчного протока) через ампулу фатерова сосочка, в протоки поджелудочной железы вместо двенадцатиперстной кишки). Получены значения градиента давления, соответствующие условиям возникновения рефлюкса при варьировании амплитуды (φ). При увеличении амплитуды волны перепад давления увеличивается, особенно когда φ превышает 0,7. Величина продольной скорости возрастает при увеличении значения перепада давления. В дальнейшем планируется рассмотреть биомеханическую задачу об установке стента с памятью формы в ампулу фатерова сосочка для лечения холедопанкреатического рефлюкса.
Бесплатно
Статья научная
Аддитивные технологии при правильном проектировании позволяют производить решетчатые импланты, обладающие удовлетворительными несущими свойствами и малым весом. Применение же решетчатой структуры и биоматериалов позволяет решить главную проблему артропластики - сохранение импланта после операции в теле пациента, однако на сегодняшний день биоматериалы не обладают необходимыми прочностными характеристиками. Несмотря на это, множество исследований направлено на развитие методов проектирования, проведения натурных испытаний и контроля качества решетчатых структур. Данная статья посвящена исследованию потери устойчивости решетчатых конструкций при одноосном сжатии с синхронной съемкой рентгеновским компьютерным томографом. В работе проведено экспериментальное исследование решетчатых конструкций двух видов. Элементарной ячейкой у образцов выступали ребра гексагональной бипирамиды. Распределение элементарных ячеек у первого типа конструкции являлось равномерным, у второго - неравномерным. Исследуемые образцы изготавливались методом лазерной стереолитографии. Решетчатые конструкции нагружались поэтапно продольной сжимающей нагрузкой. Совместно с нагружением образцов производилась их съемка рентгеновским компьютерным томографом. В результате были получены поля перемещений конструкций на каждом этапе нагружения. Выявлена общая и локальная потеря устойчивости решетчатых конструкций. Общая потеря устойчивости возникала на втором шаге нагружения у каждого типа конструкции. Локальная потеря устойчивости наблюдалась на третьем шаге нагружения. Выявлено влияние архитектуры решетчатых структур на процесс потери устойчивости. У образца с неравномерным распределением элементарных ячеек наблюдался эффект прерывания процесса потери устойчивости, ввиду чего конструкция продолжила работать на сжатие. Другими словами, архитектура решетчатого изделия «погасила» изгибные составляющие вектора перемещений.
Бесплатно
Пластика митрального клапана полоской из аутоперикарда. Конечно-элементное моделирование
Статья научная
В настоящее время одним из методов лечения ишемической митральной недостаточности, приводящей к регургитации крови, является проведение операции аннулопластики. В медицинской практике распространение получили процедуры MitraClip и установка различного вида колец, обеспечивающих надежность, биосовместимость и высокую технологичность операции. В настоящей работе рассматривается модифицированная аннулопластика с использованием полоски перикарда. Общей проблемой проведения таких операций является прогнозирование их результатов в зависимости от параметров коррекции. Для решения данной задачи используется конечно-элементное моделирование. В рамках проведенного исследования разработана конечно-элементная модель митрального клапана в среде программного продукта LS - DYNA , позволяющая проводить имитацию пластики полоской перикарда. Модель построена с использованием элементов оболочки и включает створки клапана, фиброзное кольцо и хорды. Изменение усилий натяжения хорд и дилатация фиброзного кольца осуществляются соответственно наложением кинематических и силовых граничных условий, которые сохраняются и после проведения операции пластики. Полоска перикарда, пришиваемая к задней части фиброзного кольца, моделируется элементами гибкой нити с возможностью реализации предварительного натяжения. Механические свойства перикарда, использованные при проведении компьютерного моделирования, получены по результатам испытания образцов на растяжение. Представлены результаты вычислительного эксперимента влияния процедуры пластики полоской перикарда на восстановление кооптации створок клапана при наличии дилатации задней части фиброзного кольца. После коррекции по данным диагностики конкретного пациента модель может быть использована для выбора необходимых размеров полоски при проведении операции пластики митрального клапана.
Бесплатно
Поведение пульсаций кожного кровотока при локальном нагреве поверхности кожи
Статья научная
Нарушение системы микроциркуляции играет важную роль при развитии различных заболеваний. Разработка методов диагностики и выявления динамики нарушений представляет собой актуальную задачу, решаемую в рамках междисциплинарных физико-медицинских исследований. При этом значительное внимание уделяется неинвазивным методам оценки функционального состояния микрососудов in vivo. В работе представлены результаты экспериментального исследования реакции микроциркуляторной системы кожи человека на локальный нагрев, полученные при помощи лазерного допплеровского флоуметра. Часовой протокол исследования, выполняемый при помощи стандартного программного обеспечения комплекса для изучения микроциркуляции крови человека Moor Instruments, включал в себя непрерывную запись кровотока: базального (10 мин), при нагреве 42 ºС (40 мин) и после снятия нагрузки (10 мин). Запись кровотока проводилась на предплечье, в исследовании приняли участие 12 здоровых добровольцев. При помощи оргинальных алгоритмов вейвлет-анализа было проведено исследование записей, полученных при экспериментальном исследовании. Выявлено достоверное увеличение мощности пульсаций кровотока при нагреве в пяти частотных диапазонах, связанных с факторами регуляции течения крови в микрососудах. Воспроизведен известный результат, связанный с тем, что при продолжительном нагреве (40 мин и более) на графиках сигналов лазерной допплеровской флоуметрии существуют две области увеличения кровотока, вызванного разными физиологическими механизмами. Показано, что пульсации кровотока во время второй фазы, вызванной синтезом оксида азота NO в эндотелии, остаются практически неизменными.
Бесплатно
Статья научная
Работа посвящена исследованию биомеханического поведения сегмента грудного отдела позвоночника с компрессионным оскольчатым переломом тела позвонка Th11, а также с различными вариантами фиксации поврежденного позвоночно-двигательного сегмента (ПДС). Рассмотрены следующие варианты фиксации: короткосегментарная транспедикулярная система (ТПС); короткосегментарная ТПС, дополненная промежуточным винтом, введенным в поврежденный позвонок; короткосегментарная ТПС, дополненная промежуточными винтами, введенными в поврежденный позвонок. Модели сегментов позвоночника с повреждением тела позвонка построены на основе данных компьютерной томографии пациента в ПО Mimics Materialise, 3-Matic Materialise и SolidWorks. Модели фиксирующих элементов, а также их внедрение в модель сегмента позвоночника выполнены в SolidWorks. Материалы, назначенные моделям, считались линейными, упругими, изотропными. Граничные условия и нагружение моделей выполнены в КЭП ANSYS 19.2. Нагружение моделей соответствовало положению человека стоя, сгибанию, разгибанию, боковым наклонам и осевому вращению. Численное решение задачи теории упругости проведено в КЭП ANSYS. Расчитаны поле полных перемещений в моделях, эквивалентные напряжения по Мизесу в фиксирующих конструкциях и позвонках. Измерен диапазон движения в позвоночно-двигательном сегменте, включающем поврежденный позвонок. Выявлено перераспределение эквивалентных напряжений по Мизесу, снижающее нагрузку на поврежденный позвонок, а также снижение подвижности поврежденного позвонка при установке ТПС, дополненной промежуточным винтом, независимо от стороны его установки.
Бесплатно
Подвижность дентальных имплантатов: новые возможности известного прибора
Статья научная
Исследовались классические винтовые дентальные имплантаты фирмы Conmet (Россия) и мини-имплантаты фирмы 3М ESPE (США), закрепленные в аналогах костной ткани из липы и полиуретана, имеющие различные геометрические параметры. Для мониторинга стабильности дентальных имплантатов с момента их установки, уровня остеоинтеграции и определения допустимых функциональных нагрузок, особенно в начальный период их использования как искусственных опор для зубных и челюстных протезов, используются приборы Periotest ( Medizintechnik Gulden, Германия) и Osstell Mentor (Швеция). Благодаря постоянному техническому совершенствованию удалось значительно улучшить последние версии этих приборов ( Periotest M и Osstell ISQ ), хотя предыдущие версии содержали ряд недостатков. Здесь необходимо подчеркнуть, что результаты измерения прочности крепления в костной ткани оба прибора дают в некоторых условных единицах, не имеющих физического смысла, поэтому рекомендации, которые даются на основе только этих измерений, недостаточно обоснованы и убедительны. В данной работе проведено исследование последней версии прибора Periotest M и дана интерпретация измеряемых этим прибором параметров как коэффициентов демпфирования. Для достижения бóльшей точности предложена методика измерения этих коэффициентов через специальное устройство для определения подвижности зубов или имплантатов. В численном эксперименте методом конечных элементов получено распределение вертикальных перемещений дентального имплантата с использованием виртуальной модели натурного стенда, которое хорошо согласуется с физическим экспериментом. По результатам лазерного тестирования и численного эксперимента получена простая линейная зависимость между коэффициентами демпфирования и податливости, позволяющая для данного дентального имплантата, закрепленного в аналоге костной ткани, на основании показаний прибора Periotest M определять величину его перемещения в зависимости от продольных и поперечных нагрузок.
Бесплатно
Подвижность дентальных имплантатов: приборы и методы диагностики
Статья научная
Исследуются характеристики известных зарубежных приборов Periotest и Ostell Mentor, использующихся в качестве индикаторов готовности имплантатов нести функциональную нагрузку путем сравнения их оценок прочности крепления имплантатов в аналогах костной ткани со значениями коэффициентов поперечной жесткости, определяемых на основе прямых измерений по методике лазерного тестирования, разработанной Институтом механики Московского государственного университета совместно с Московским государственным медико- стоматологическим университетом. Значительная часть измерений коэффициентов стабильности была проведена в Гётеборге на приборах фирмы Ostell AB.
Бесплатно
Статья научная
Эндодонтическое лечение зуба предполагает эффективное устранение инфекционного процесса, локализованного в полости зуба и корневых каналах. Процесс обработки корневых каналов осуществляется с использованием специализированных роторных инструментов (файлов). В настоящей работе предложен подход для оценки эффективности обработки корневых каналов с использованием системы файлов ProTaper Next ex vivo с использованием компьютерного рентгеновского микротомографирования и программного обеспечения VGSTUDIO MAX 3,5. Данный подход предполагает сопоставление трехмерных моделей зуба до и после эндодонтической процедуры инструментации, сегментацию, расчет объема корневых каналов с использованием программных средств по специально разработанному протоколу, а также исследование их микрогеометрии. В качестве примера использования подхода представлено исследование особенностей инструментации корневых каналов двух- и трехкорневого моляров человека. Разработанный подход продемонстрировал высокую эффективность в процессе исследования зубов человека, при этом эндодонтическая процедура оказалась результативна как для двух-, так и для трёхкорневого моляра с точки зрения удаления внутреннего биологического содержимого каналов, что свидетельствует о надежности применяемого метода. Разработанный подход может быть применен для оценки эффективности жидких стоматологических материалов и антибактериальных препаратов, используемых в ходе эндодонтического лечения зубов.
Бесплатно
Подходит ли OpenSim для анализа жевательной системы?
Статья научная
Программное обеспечение OpenSim представляет собой средство для анализа скелетно-мышечных систем, которое дает пользователям мощные инструменты анализа: кинематики, изменения длины мышц и сухожилий с течением времени, изменения плечей мышечных сил и т.д. Однако главный недостаток OpenSim проявляется при обработке замкнутых контуров, он присутствовал и в данном случае, так как нижняя челюсть прикреплена к височным костям двумя височно-нижнечелюстными суставами. Эта тема обсуждалась пользователями OpenSim, и окончательная идея состояла в том, что пользователю следует написать свои собственные уравнения движения, а не использовать обработчик динамики пакета OpenSim. И, наконец, результаты OpenSim являются обнадеживающими, однако модель очень чувствительна к точкам прикрепления мышц и физиологическим свойствам мышц. Кроме того, результатом решения обратной задачи динамики являются не действующие на суставы реакции, а результирующие силы и моменты, представляющие собой суммы всех сил и всех моментов, действующих на сустав. Для валидации представленной модели необходимо сделать запись электромиограммы синхронно с записью кинематики нижней челюсти.
Бесплатно
Статья научная
До и на этапах лечебно-реабилитационного процесса проведено исследование опорных реакций стоп у 24 пациентов с односторонним деформирующим артрозом коленного сустава в возрасте от 31 до 65 лет. Всем пациентам была выполнена санационная артроскопия коленного сустава с корригирующей остеотомией костей голени с целью разгрузки сустава и коррекции биомеханической оси конечности. Оценка статических и динамических параметров ходьбы производилась с помощью комплекса «ДиаСлед-Скан» (г. Санкт-Петербург), а максимальные моменты силы мышц бедра - сгибателей и разгибателей голени определялись с помощью разработанного в Российском научном центре «Восстановительная травматология и ортопедия» динамометрического стенда. Качественные и количественные показатели подограмм у пациентов после лечения гонартрозов 2-3-й степени методиками корригирующей остеотомии в сочетании с артроскопической санацией сустава имеют четкую положительную динамику. Темп ходьбы увеличивается в среднем на 10-20%. Асимметрия всех временных показателей цикла шага также уменьшается в 2-3 раза. Симметричность ходьбы не нарушена.
Бесплатно
Статья научная
Заметное увеличение случаев ожирения, происходящее в последние десятилетия в промышленно развитых странах, часто сопровождающееся высокой заболеваемостью и высоким уровнем смертности, сделало ожирение проблемой глобального здравоохранения. Бариатрическая хирургия - наиболее эффективный способ лечения тяжелой степени ожирения. Однако многие проблемы, связанные с хирургическими процедурами, еще не решены. Проведение экспериментов, основанных на новом рациональном подходе с использованием методов биоинженерии, может значительно улучшить хирургические методы, избавляя их от характерных недостатков и осложнений. Целью данной работы является построение персонифицированных компьютерных моделей резецированных желудков после рукавной гастропластики, предназначенных для воспроизведения структурно-механического поведения тканей желудка человека. Применен комбинированный экспериментально-вычислительный подход. Экспериментальные инсуффляционные тесты выполнены на девяти желудках после проведения рукавной гастропластики. С помощью метода обратного проектирования разработаны девять численных персонифицированных моделей. Для вычислительного эксперимента выбран двухслойный, армированный волокном анизотропный гиперупругий материал. Полученные результаты показали, как измененяется давление в зависимости от объема резецированных желудков. Сравнение экспериментальных и численных результатов позволило получить набор определяющих параметров, в том числе данные о напряженно-деформированном состоянии в интересующей области. Реализованный инженерный подход позволяет охарактеризовать механическое поведение тканей желудка человека. Предполагается, что полученные численные модели будут использоваться для понимания биомеханики человеческого желудка и станут клиническим инструментом, призванным помочь медицинскому персоналу оптимизировать бариатрические процедуры.
Бесплатно
Постановка начально-краевой задачи о перестройке трабекулярной костной ткани
Статья научная
Костная ткань является неоднородным анизотропным материалом; cтруктурные особенности трабекулярной костной ткани могут быть описаны посредством тензора структуры. Задачи биомеханического моделирования требуют изучения истории формирования костных структур во времени как при физиологических, так и при патологических нагрузках. Это можно реализовать, имея как определяющее соотношение, связывающее тензор напряжений с тензорами структуры и деформации, так и кинетические уравнения, описывающие эволюцию тензора структуры и плотности костной ткани. В качестве таких уравнений были подробно проанализированы соотношения ( S.C. Cowin ) для трабекулярной костной ткани, в которых устранены некоторые неточности и недочеты. Осуществлена постановка начально-краевой задачи о перестройке трабекулярной костной ткани, решение которой позволяет проследить изменение напряженно-деформированного состояния при формировании трабекулярной структуры согласно закону Ю. Вольфа.
Бесплатно
Статья научная
В работе рассматривается один из возможных численных подходов к описанию процессов деформирования гетерогенных сред под действием внешних нагрузок, основанный на моделировании структуры расчетной области с учетом данных ее компьютерной томографии. Предлагаемый подход позволяет моделировать поведение пористой среды с учетом ее структурных свойств на основе методов неразрушающего контроля. На первом этапе исследования методом компьютерной томографии проводится сканирование расчетного образца, далее полученные данные оцифровываются, после чего цифровой прототип структуры образца с соответствующими весами вносится в конечно-элементный алгоритм расчета на этапе формирования локальных матриц жесткости расчетной области, интегрирование которых проводится методом центральных прямоугольников. В работе проведена оценка влияния данных томографического исследования на сходимость предложенной численной методики, решены тестовые задачи. Приведены результаты решения модельной задачи для участка диафиза бедренной кости. Полученные численные результаты отображают влияние точности аппроксимации геометрии образца, а также иллюстрируют зависимость поля перемещений от структуры материала.
Бесплатно
Построение негомогенной конечно-элементной модели по данным компьютерной томографии
Статья научная
Целью исследования является создание методики построения расчетной конечно-элементной модели по данным томографии. Для оценки модели проводились расчеты бедренной кости. Актуальность данного исследования продиктована необходимостью считывать в расчетах распределение механических свойств костного органа по объему, что позволяет индивидуализировать подход к моделированию. Численные исследования выполнены с помощью метода конечных элементов в пакете Ansys , обработка данных компьютерной томографии проводилась в пакете Avizo . В работе рассматривалась задача линейного негомогенного упругого тела. Для определения модуля Юнга и предельного напряжения использовались степенные функции от оптической плотности, в свою очередь оптическая плотность определялась по линейным соотношениям в зависимости от чисел Хаунсфилда. Для конечно-элементной дискретизации производилось распределение механических свойств материала по каждому элементу согласно данным томографии. После решения задачи напряженно-деформированного состояния в каждом узле определялся коэффициент запаса с учетом свойств материала по данным томографии. В работе для рассматриваемого образца были проведены расчеты трех модельных задач в приведенной постановке и для осредненных значений механических параметров. Численные результаты в данных задачах наглядно иллюстрируют значимые различия в результатах напряженно-деформированного состояния органа и позволяют судить о локальной прочности костной ткани.
Бесплатно
Статья научная
Моделирование отдельных органов человека и организма в целом открывает дополнительные возможности в выявлении патологий, назначении оптимальных медицинских воздействий и прогнозировании их последствий. Для реализации этого подхода необходим геометрический образ органа. Преимущественно он представляет собой конечно-элементную сетку, поскольку реализация моделей, описывающих физико-механические процессы, протекающие в органе, осуществляется численно и в большинстве случаев методом конечных элементов. В настоящей работе рассматривается построение конечно-элементного образа сердца человека. Процесс построения основан на результатах мультисрезовой рентгеновской томографии, полученных in vivo. Исходная томограмма обрабатывается специально разработанным морфологическим фильтром, который позволяет сглаживать границу органа, устранять шумовой сигнал томографа и исключать элементы органа заданного масштаба. С помощью этого алгоритма выполнена фильтрация внешней границы сердца и его полостей. На основе обработанного томографического образа с помощью алгоритма роста создан трехмерный четырехкамерный геометрический образ сердца. Для этого образа построена граница в виде поверхностной сетки и проведены ее обработка с целью устранения дефектов в виде самокасаний, а также сглаживание, которое позволило устранить ломаный характер поверхности. Эти поверхности экспортированы в блок генерации сеток ANSYS ICEM CFD, в котором осуществлено построение конечно-элементного аналога сердца человека. Разработанный алгоритм обладает высокой универсальностью и может быть использован для построения геометрических образов других органов человека, единственным ограничением является обеспечение достаточного контраста томографического сигнала между восстанавливаемым органом и окружающей средой.
Бесплатно
Постуральный баланс у легкоатлетов-бегунов на средние дистанции
Статья научная
Целью работы является анализ особенностей постурального баланса у легкоатлетов высокой спортивной квалификации. В работе представлены результаты исследования состояния позвоночника (МБН «3Д сканер») и вертикальной устойчивости (МБН «Стабило») у профессиональных легкоатлетов ( n = 18, звание кандидат в мастера спорта и мастер спорта), бегунов на средние дистанции (1500 м, 3000 м). Исследование позвоночника включало регистрацию параметров деформации позвоночника методом оптического маркирования костных ориентиров. Исследование вертикальной устойчивости проводилось в положении стоя на стабилометрической платформе в привычном для спортсмена положении стоп с открытыми и закрытыми глазами в течение 30 с каждой пробы. Статистическим, разведочными факторным и кластерным анализом выявлены особенности пространственного положения позвоночника, определяющие стратегию поддержания постурального баланса. Приведено математическое моделирование и математическое подтверждение специфики постурального контроля. Выявлено, что у легкоатлетов наблюдаются изменения в состоянии шейного лордоза и грудного кифоза, оказывающие значительное влияние на параметры вертикальной устойчивости: скорость перемещения общего центра давления, площадь статокинезиограммы и динамический компонент равновесия в пробе с закрытыми глазами. Выдвинута гипотеза, что данные изменения могут являться следствием адаптационно-компенсаторных реакций организма спортсменов к тренировочному процессу. Предполагается, что имеются специфические маркеры состояния опорно-двигательного аппарата, характеризующие перенапряжение мышц нижних конечностей и свидетельствующие о существовании доклинических признаков травм и повреждений мышц, сухожилий и суставов
Бесплатно
Статья научная
Статья представляет собой изучение влияния геометрии трещины суставного хряща на течение синовиальной жидкости в тазобедренном суставе. Численное вычисление проведено для упрощенной модели сустава, учитывая 12 различных геометрических вариантов трещины. Для решения уравнений течения использовался метод конечных элементов. Было найдено, что независимо от геометрических размеров трещина расклинивается синовиальной жидкостью, что приводит к увеличению ее размеров.
Бесплатно
Статья научная
Неудачные результаты хирургии височно-нижнечеслюстного сустава с последующей резорптивной патологией сустава влекут за собой необходимость использования безопасных полных протезов этого сустава. Для восстановления полностью искалеченного височно-нижнечелюстного сустава реализовать достаточно хорошо функционирующее аллопластическое замещение сустава не удается в сравнении с другими протезами коленного и тазобедренного сустава. Надлежащее проектирование протеза височно-нижнечелюстного сустава должно основываться на всестороннем кинематическом анализе протеза, выполняющего нормальные анатомические функции. По нашему мнению, результат такого кинематического анализа выражается в перемещениях точек мыщелка, расположенных спереди и внизу и около центра вращения мыщелка протеза. Само проектирование состоит в улучшении движения челюсти вперед, так же как и вращательного движения, в сравнении с обычными движениями, с помощью сопоставления точек суставной поверхности. Создать новый протез позволило также многостороннее изменение мыщелковых движений. Проект имплантата основан на результатах работ по обычной полной замене височно- нижнечелюстного сустава. Прототип полного протеза височно-нижнечелюстного сустава Fukuoka представляет собой результат следующего анализа. Для проведения биомеханического исследования с использованием метода конечных элементов был проведен ряд тестов устройств в трехмерных моделях человека. Модель человека была получена на основе двумерных данных компьютерной томографии человека с интервалом 3 мм. Соответствующее проектирование протеза осуществлялось в CAD-системе. Анализ конечно-элементной модели потребовал использования программного пакета COSMOS/WORKS версии 5.0. Количество элементов и узлов составило 81 718 и 16 796 соответственно. К нижней границе нижнечелюстной восходящей ветви была приложена сила величиной 50 Н. Максимальный порядок эквивалентных напряжений Мизеса сравнивался с пределом текучести для кажого материала. Следовательно, трехмерные конечно- элементные данные по эквивалентному напряжению Мизеса и напряжению текучести оказываются надежным иструментом при клиническом использовании полного протеза височно-нижнечелюстного сустава типа Fukuoka.
Бесплатно
