Статьи журнала - Российский журнал биомеханики
Все статьи: 898
Статья научная
В работе представлены результаты биомеханического моделирования системы «бедренная кость-имплантат» при условии нестандартного типоразмера конуса и добавлении разработанного переходника эндопротеза тазобедренного сустава. Одним из наиболее эффективных методов лечения заболеваний и повреждений тазобедренного сустава является тотальное эндопротезирование. Расширение показаний к тотальному эндопротезированию тазобедренного сустава привело не только к увеличению процента имплантаций, но и к подъему числа регистрируемых осложнений. Среди осложнений лидирующую позицию занимает асептическая нестабильность компонентов эндопротеза. При изолированной реимплантации чашки эндопротеза и пары трения «головка-вкладыш» ортопеды сталкиваются с проблемой нестандартных размеров конуса шейки ножки эндопротеза, что приводит к необходимости экстракции стабильных бедренных компонентов и значительному снижению эффективности методики. Для решения данной проблемы авторами разработан переходник, представляющий собой усеченный конус, внутренний диаметр которого соответствует внешнему диаметру нестандартного конуса, а внешний диаметр конструкции имеет стандартный размер. Для внедрения разработки в практическую медицину с точки зрения доказательной базы использованы методы биомеханического моделирования. В работе представлены этапы создания биомеханических моделей системы «кость-имплантат». Биомеханическое моделирование осуществлено в программном комплексе Ansys Wоrkbench. Основное внимание уделено распределению значений эквивалентных напряжений, возникающих в элементах металлоконструкции при приложении физиологических нагрузок. Выявлено, что максимальные значения эквивалентных напряжений в исследуемой конструкции, возникающие при нагрузке в 800 Н (133,3 МПа), сопоставимы с максимальными эквивалентными напряжениями в стандартных конструкциях эндопротезов, колеблющихся в пределах 31-195 МПа. При этом максимальные значения не превышают предела текучести материала 350 МПа. Таким образом, результаты биомеханического моделирования показали высокую эксплуатационную надежность разработанного переходника при нестандартном типоразмере шейки бедренного компонента.
Бесплатно
Оценка напряжённого состояния позвоночных столбов собак на основе данных компьютерной томографии
Статья научная
Актуальной задачей биомеханики выступает изучение влияния внешних нагрузок на опорно-двигательный аппарат человека, одним из основных элементов которого является позвоночный столб. В этом случае проведение исследований предполагает рассмотрение позвоночника в качестве комплексной системы, состоящей из позвонков и сочленяющих их межпозвоночных дисков. На данный момент существует множество работ, посвящённых определению причин возникновения различных отклонений в тканевых волокнах между позвонками, что приводит развитию дископатии. Наиболее подверженными к подобным изменениям оказываются собаки в силу их генетической предрасположенности. Таким образом, в данной работе проводились исследования шейного отдела позвоночников трёх животных: йоркширский терьер, русский тойтерьер и метис. В ходе работы выполнялось численное моделирование образцов по данным компьютерной томографии. Вычислительные эксперименты осуществлялись методом конечных элементов и позволяли определять напряжённое состояние с учётом распределения механических свойств материала. Испытания соответствовали продольному сжатию образцов. На основе полученных результатов определялось поле сжимающих напряжений, проводилась оценка достоверности значений согласно ошибке энергии, а также расчёт интенсивности напряжений по Мизесу и жёсткости полученной конструкции. Анализ результатов показал, что наибольшие значения напряжений достигаются между позвонками крайних областей шейного отдела. В среднем образец породы Йоркширский терьер предрасположен к возникновению больших нагрузок по сравнению с результатами других собак экспериментальной группы. Наибольшая жёсткость соответствовала метису: в два раза больше относительно среднего значения для карликовых пород. Распределение ошибки энергии по напряжениям показало, что области с наибольшими значениями соответствуют конечным элементам на границе разделения различных фаз среды. Таким образом, полученные в рамках работы результаты позволяют устанавливать характер распределения напряжённого состояния в межпозвоночных дисках, а также выявлять прочностные показатели позвоночных столбов с учётом механических свойств различных биологических тканей.
Бесплатно
Оценка параметров модели при анализе напряжений в зубах
Статья научная
Конечно-элементное моделирование является обычно используемой методологией при анализе концентрации напряжений в структурах зубов. Главное ограничение метода состоит в чрезмерных упрощениях, обычно требующихся ввиду сложных условий, в которых работают структуры ротовой полости. Поэтому цель данного исследования состоит в том, чтобы проверить, какие допущения и методы моделирования, связанные с внутренними структурами зуба, материальные свойства и условия нагружения влияют на механическое поведение в моделях зубов. Для этого построена обобщенная модель первого моляра нижней челюсти и проведено ее параметрическое изучение.
Бесплатно
Статья научная
Современные фотополимерные пломбировочные (реставрационные) материалы являются важными инструментами практикующих стоматологов, когда лечение не может ограничиться методами неинвазивной или малоинвазивной стоматологии. В настоящей работе с использованием рентгеновской компьютерной микротомографии проведено ex vivo неразрушающее исследование плотности пломб из стеклоиономерного цемента и композитного материала на зубах человека. Используя технику сегментирования регионов интереса на микротомограммах зуба до и после стоматологического вмешательства, выявлены преимущества композитного материала перед стеклоиономерным цементом, а также исследованы особенности микроструктуры каждого материала. Плотность композитной пломбы оказалась ближе к природной эмали по сравнению с плотностью пломбы из стеклоиономерного цемента, также в ней содержится меньшее число артефактов, а сами артефакты меньше по размеру. Обнаружено разделение пломбы из композитного материала на внешний и внутренний слой в ходе стоматологического вмешательства. На поверхности пломбы из стеклоиономерного цемента обнаружено несколько регионов нарушения целостности в виде крупных каверн. После подготовки продольных шлифов образцов зубов проведено исследование микрогеометрических характеристик пломб с использованием атомно-силовой микроскопии. Анализ результатов показал близость как значений средней шероховатости, так и максимальной высоты шероховатости для пломбы из композитного материала к таковым значениям для естественной здоровой эмали.
Бесплатно
Статья научная
Задача обучения технике гребли на каноэ состоит в выработке эффективных двигательных паттернов, обеспечивающих стабильность и надежность результата вне зависимости от условий реализации движения. Представлен алгоритм автоматизированной оценки стабильности двигательного паттерна гребцов-каноистов на основе амплитудно-временного анализа электромиографических профилей мышц. Предложены новые диагностические показатели физической и технической подготовленности гребцов-каноистов: коэффициент стабильности мышечной активности и коэффициент стабильности временной структуры гребка. Проведены исследования стабильности двигательного паттерна квалифицированных спортсменов-каноистов ( n = 16) с использованием гребного тренажера при различных условиях движений: преодоление дистанции 250 м в режиме максимальной мощности движений (тест 1) и преодоление дистанции 250 м в режиме максимального темпа движений (тест 2). Установлено, что для квалифицированных представителей гребли на каноэ характерна высокая стабильность мышечной активности (в среднем более 86 %) и временной структуры гребков (более 93 %) вне зависимости от мощности и темпа движений. Кроме того, установлена тенденция повышения стабильности мышечной активности гребцов с увеличением тренировочного опыта (коэффициент корреляции Пирсона r = 0,70 для режима максимальной мощности движений и r = 0,73 для режима максимального темпа движений).
Бесплатно
Статья научная
Выполнено математическое моделирование деформации глазного яблока под действием внутреннего давления. Моделирование осуществлялось в рамках развиваемого авторами общего подхода, представляющего глазное яблоко как совокупность деформируемой двумерной поверхности (роговица) и нульмерного элемента, откликающегося изменением объема на изменения внутриглазного давления (склеральная область). Результаты расчетов сопоставлены с представленными в литературе экспериментальными данными, полученными на энуклеированных глазах человека. Сделан вывод, что наблюдаемая в опытах нелинейность зависимости внутриглазного объема от давления определяется нелинейностью упругого поведения роговицы, тогда как склеральная область в исследованном дипазоне давлений деформируется практически линейно. Оценены значения констант, присутствующих в модели: роговичной и склеральной жесткостей и параметра, определяющего нелинейность упругого деформирования роговицы. Значения упругих модулей оказались близки к оценкам, ранее полученным авторами на основании измерений, выполненных на живом глазу. Величина параметра нелинейности роговицы, определенная по измерениям на целом энуклеированном глазу, получилась близкой к значениям, оцененным авторами на основании данных опытов с изолированной роговицей, но в среднем несколько ниже. Индивидуальные значения всех упругих параметров для конкретных обследованных глаз заметно различаются между собой.
Бесплатно
Статья научная
Целью настоящей работы является изучение прочностных характеристик углерод-углеродного композиционного материала в качестве остеоимплантатата при его ступенчатом нагружении и оценка параметров остеоинтеграции на границе костно-имплантационного блока с позиции гистологического анализа и математического моделирования. Оценка усталостного ресурса материалов для имплантации и эндопротезирования основывается на изучении его поведения и определении степени трансформации микроструктуры при разных типах циклических нагружений с использованием системы для анализа акустической эмиссии при нагружении. Ключевым параметром при изучении прочности образцов из УУКМ при их ступенчатом нагружении является определение момента перехода объекта мониторинга в предразрушающее состояние. В качестве такого параметра в работе предлагается использовать показатель степени в уравнении, задающем связь количества событий акустической эмиссии в зависимости от условий и параметров нагружения. При оценке свойств имплантационных материалов помимо изучения параметров прочности важным аспектом является опреде ление основных медико-биологических характеристик, в частности, изучение процессов регенерации костной ткани на границе имплантационно-костного блока. Остеоиндуктивная активность материала для пластики дефектов костных тканей и эндопротезирования является одним из параметров успешности реконструктивных мероприятий. В связи с этим использование современных методов гистологического анализа и математического моделирования процессов остеинтеграции образцов из УУКМ позволит прогнозировать эффективность их применения в клинической практике при замещении дефектов костной ткани различной локализации и при лечении пациентов с дегенеративно-дистрофическими заболеваниями, требующими эндопротезирования.
Бесплатно
Оценка функционального состояния резистивных артерий у человека
Статья научная
Отмечается, что резистивным артериям принадлежит важная роль при регулировании физиологических параметров кровеносной системы. Предложен новый неинвазивный метод оценки функционального состояния резистивных артерий руки человека. Метод основан на исследовании постишемической гиперемии, возникающей в результате стандартной остановки местного кровотока длительностью в одну минуту. Измерение скорости кровотока в лучевой артерии испытуемого было проведено с помощью ультразвукового прибора, работа которого основана на эффекте Допплера. Для определения функционального состояния резистивных артерий было введено понятие индекса резистивности. С помощью этого параметра было исследовано состояние резистивных артерий руки человека при ряде заболеваний (болезнь Рейно, артериальная гипертензия, сахарный диабет).
Бесплатно
Статья научная
Для контроля прогрессирования сколиоза используются различные методы консервативного лечения, включая физиотерапию и использование корсетов. На самом деле существует два основных подхода изготовления сколиозных корсетов. Однако основной вопрос, который задается, заключается в том, являются ли корсеты, изготовленные на основе CAD/CAM -подхода, более эффективными (для уменьшения кривой сколиоза на основе угла Кобба), чем корсеты, изготовленные методом ручного литья. Поэтому целью данного обзора было сравнение эффективности корсетов, изготовленных с помощью CAD/CAM и корсетов, ручного изготовления путем литья, на основании имеющихся литературных данных. Кроме того, целью было сравнить качество жизни пациентов со сколиозом, получающих лечение при использовании корсета, изготовленными двумя методами. Был проведен поиск в некоторых базах данных, таких как Google Scholar, PubMed, ISI Web of Knowledge, Ebsco и Scopus . Ключевое слово CAD/CAM использовалось в сочетании со сколиозом. Качество исследований определялось с помощью инструмента Black and Down . Было найдено 9 работ, посвященных сочетанию CAD/CAM и сколиоза, из которых 5 работ были посвящены сравнению эффективности системы корсетов, разработанной на основе ручного метода и CAD/CAM . Остальные работы были посвящены оценке эффективности корсетов, разработанных на основе CAD/CAM с использованием анализа метода конечных элементов и без него. Качество работ варьировалось от 9 до 16. На основании имеющихся исследований можно сделать вывод, что корсеты, разработанные на основе подхода CAD/CAM , легче и удобнее, чем те, которые разработаны традиционным методом. Однако видимой разницы между эффективностью корсетов, изготовленных с помощью CAD/CAM и ручного литья не наблюдалось.
Бесплатно
Статья научная
Проблема врожденных пороков сердца с обструкцией выводного тракта правого желудочка является актуальной, что обусловлено тяжелым течением заболевания и необходимостью многоэтапного хирургического лечения. Первым этапом хирургической коррекции является создание системно-легочных шунтов (модифицированный шунт Blalock - Taussig ). Однако в настоящее время нет единой точки зрения по выбору оптимального диаметра шунта и места его имплантации. Анастомоз должен обеспечить достаточный, но не избыточный легочной кровоток без снижения сердечного выброса, повреждения легочных сосудов и объемной перегрузки желудочка, а также способствовать равномерному росту легочных артерий. В данной работе рассмотрена модель течения крови «аорта-шунт-легочная артерия». Был получен набор геометрических образов у четырех пациентов для последующего импорта в конечно-элементный решатель ANSYS CFX с целью решения задачи гемодинамики. Анализировались три варианта установки модифицированного шунта Blalock - Taussig с помощью распространенных гемодинамических показателей (пристеночные касательные напряжения, осредненные за сердечный цикл пристеночные касательные напряжения, индекс колебаний касательных напряжений, относительное время пребывания). Было выявлено, что варианты формирования шунта должны быть индивидуальны, т.е. учитывать анатомо-физиологические особенности конкретного пациента. Отмечена несимметричность кровотока в легочных артериях в различных местах имплантации шунта. Также было проведено сравнение работоспособности гемодинамических показателей для оценки эффективности модифицированного шунта Blalock - Taussig . Объективизированный и персонализированный подход к особому лечению каждого конкретного пациента позволит значительно снизить детскую смертность и улучшить качество реабилитации.
Бесплатно
Другой
22 мая 2022 г. на 87 году ушел из жизни Ю.И. Няшин - известный в России и за её пределами ученый, организатор науки и педагог, заслуженный деятель науки РФ, доктор технических наук, профессор, почетный профессор Института механики металлополимерных систем им. В.А. Белого НАН Белоруссии в Гомеле (Беларусь), почетный профессор университетов в Пизе и Падуе (Италия), академик РАЕН. Он 45 лет руководил кафедрой теоретической механики в Пермском государственном техническом университете. Юрий Иванович - признанный крупный ученый в области биомеханики, механики деформируемого твердого тела, математического моделирования и оптимизации технологических процессов. Им создана Пермская научная школа по биомеханике, которая известна в России и за рубежом. С 1997 года является создателем и главным редактором единственного в России международного научного журнала «Российский журнал биомеханики». Он неоднократно выступал на международных конференциях по механике и биомеханике в различных странах мира (США, Германия, Австрия, Италия, Франция, Дания, Болгария, Польша, Украина, Беларусь, Грузия, Япония, Китай и др.). Под его руководством защищены более 40 кандидатских диссертаций и 9 докторских диссертаций.
Бесплатно
Другой
7 марта 2023 г. ушел из жизни Григорий Александрович Любимов главный научный сотрудник лаборатории общей гидромеханики НИИ механики Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова, заслуженный деятель науки РФ, заслуженный научный сотрудник МГУ, доктор физико-математических наук, профессор, лауреат Государственной премии и премий им. С.А. Чаплыгина и Л.И. Седова. Г.А. Любимов - выдающийся ученый в области механики сплошных сред, автор фундаментальных исследований по магнитной гидродинамике, электрическим газовым разрядам и биомеханике. Он стал одним из создателей общей и физически обоснованной модели приэлектродных процессов. Создал школу по разработке инженерных моделей течения в МГД-каналах. Был одним из наиболее авторитетных в России специалистов по механике дыхания. Со дня основания в 1966 году по 2020 год Г.А. Любимов был ответственным секретарем журнала «Известия РАН. Механика жидкости и газа». Долгие годы был председателем научного совета РАН по биомеханике, членом президиума и заместителем председателя Национального комитета по теоретической и прикладной механике, членом Ученого совета МГУ.
Бесплатно
Параметры петли обратной связи двигательного управления при наклонах корпуса человека
Статья научная
Исследуются параметры управления по обратной связи при вертикальном стоянии и при целенаправленном наклоне корпуса в сагиттальной плоскости у человека. Параметры управления по обратной связи определяются методом механических возмущений стоящего человека путем неожиданных горизонтальных смещений опоры. Используется двусуставная (голеностопный и тазобедренный суставы) биомеханическая модель тела человека. Анализ проводится в терминах движения вдоль собственных векторов динамического уравнения («собственных синергий»). По доминирующему суставу в каждой из двух рассматриваемых синергий они названы Н- и А-синергиями (Н - Hip, тазобедренный сустав, А - Ankle, голеностопный сустав). Показано, что собственные синергии представляют собой целостные единицы двигательного контроля, которые независимо управляются центральной нервной системой по обратной связи при контроле как стояния, так и целенаправленного движения. Петля обратной связи в каждой из синергий может быть аппроксимирована линейной вязко-эластичной пружиной с временной задержкой. Жесткость в петле обратной связи для Н-синергии существенно возрастает при целенаправленном движении по сравнению со стоянием.
Бесплатно
Статья научная
На сновании проведения функциональной электрической стимуляции мышц у 9 больных рассеянным склерозом выявлены особенности реализации метода искусственной коррекции движений. Выяснено, что основные особенности функциональной электрической стимуляции мышц, свойственные другим патологиям, сохраняются также и у больных рассеянным склерозом, однако у таких больных имеются специфические особенности применения данного метода, связанные с повышенной утомляемостью. С точки зрения авторов исследования, к таким особенностям относятся небольшая длительность сеанса (не более 20 минут), малое количество сеансов (8-9), незначительное количество коррекционных воздействий (не более 4 мышц), невысокая интенсивность сокращения, прекращение сеанса тренировки при появлении минимального утомления, необходимость полного отдыха в течение 1,5 часа до и после сеанса функциональной электрической стимуляции. На основании проведения 76 сеансов функциональной электрической стимуляции у 9 больных рассеянным склерозом выявлены основные коррекционные воздействия, необходимые данному контингенту больных, особенности временной и амплитудной программ функциональной электрической стимуляции, преимущества многоканальной функциональной электрической стимуляции перед традиционной одноканальной, применяемой у пациентов с рассеянным склерозом. На примере конкретной больной авторы выяснили, что при выполнении этих условий всего через 6-7 сеансов функциональной электрической стимуляции мышц при ходьбе наблюдается существенное улучшение биомеханической структуры ходьбы, которое проявляется в значительном увеличении средней скорости передвижения, темпа и длины шага, повышении устойчивости, уменьшении временной, кинематической и динамической асимметрии, снижении рекурвации в коленом суставе, возрастании угла сгибания в коленном суставе и тазобедренном суставе, появлении нового элемента в кривой коленного угла - подгибания в коленном суставе на обеих ногах, в значительном усилении переднего и заднего толчков вертикальной составляющей Rz опорной реакции.
Бесплатно
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
Фракционный резерв кровотока (ФРК) позволяет определить необходимость хирургического вмешательства при наличии стенозов в коронарных артериях. ФРК основан на соотношении среднего кровяного давления после стеноза и давления в аорте. Неинвазивная оценка ФРК остается актуальной задачей в диагностике сосудистых заболеваний, т.к. она позволяет оценить ФРК без использования дорогостоящего внутрисосудистого датчика и излишнего риска для пациента. Существующие модели зачастую сталкиваются с ограничениями, которые препятствуют их широкому введению в клиническую практику. Распространёнными ограничениями является необходимость персонализации модели и высокая требовательность к исходным данным. В данной статье предложена одномерная математическая модель коронарного кровотока для определения ФРК. Отличительной особенностью модели является использование модифицированных граничных условий в месте стыковки коронарных артерий и аорты, реализованных с применением модели упругого резервуара. Для решения системы уравнений в месте стыковки аорты, сердца и коронарных артерий, используется метод Ньютона. Также предложен адаптационный механизм для автоматического подбора параметров конкретного пациента. Новый механизм подбора параметров позволяет воспроизвести измеренные у пациента систолическое и диастолическое давления за несколько сердечных циклов. Расчёт с применением модифицированной модели показали, что длительность вычислений снизилась на 40 %, а профиль давления лишился нефизиологичных отражений. Наличие нефизиологичных отражений не влияет на способность модели воспроизводить среднее давление, однако, может помешать при расчёте различных негиперемических индексов, основывающихся на профиле давления в диастолическую фазу. Валидация модели на клиническом случае показала высокую точность: при инвазивно измеренном значении ФРК = 0,89, предложенная модель показала значение 0,91, в то время как расчет по исходной модели без модификации составил 0,85. Результат модифицированной модели приблизился к эталонному значению. Полученные результаты свидетельствуют о перспективности использования разработанного подхода для неинвазивной оценки функционально значимости коронарных стенозов в клинической практике.
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
