Статьи журнала - Российский журнал биомеханики

Все статьи: 898

Пластика митрального клапана полоской из аутоперикарда. Конечно-элементное моделирование

Пластика митрального клапана полоской из аутоперикарда. Конечно-элементное моделирование

Миронов А.А., Рязанов М.В., Кикеев В.А., Жильцов Д.Д.

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

Поведение пульсаций кожного кровотока при локальном нагреве поверхности кожи

Мизева И.А., Ветрова Д.В.

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

Поведение сегмента грудного отдела позвоночника при оскольчатом переломе позвонка до и после хирургического лечения. Биомеханический эксперимент

Поведение сегмента грудного отдела позвоночника при оскольчатом переломе позвонка до и после хирургического лечения. Биомеханический эксперимент

Донник А.М., Коссович Л.Ю., Оленко Е.С.

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

Подвижность дентальных имплантатов: новые возможности известного прибора

Ерошин В.А., Джалалова М.В., Бойко А.В., Арутюнов С.Д., Степанов А.Г., Даов А.Н.

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

Подвижность дентальных имплантатов: приборы и методы диагностики

Ерошин В.А., Арутюнов С.Д., Арутюнов А.С., Унанян В.Е., Бойко А.В.

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

Подход для оценки эффективности инструментации корневых каналов ex vivo с использованием микротомографирования

Подход для оценки эффективности инструментации корневых каналов ex vivo с использованием микротомографирования

Садырин Е.В., Лактионов Е.В.

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?

Подходит ли OpenSim для анализа жевательной системы?

Чадова М., Галло Л.М.

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

Показатели опорной реакции стоп у больных с гонартрозом после корригирующей остеотомии в сочетании с артроскопией

Показатели опорной реакции стоп у больных с гонартрозом после корригирующей остеотомии в сочетании с артроскопией

Шевцов В.И., Долганова Т.И., Карасева Т.Ю., Карасев Е.А.

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

Получение корректной информации о механическом состоянии глазного яблока на основе показаний анализатора реакции глаза (ORA)

Получение корректной информации о механическом состоянии глазного яблока на основе показаний анализатора реакции глаза (ORA)

Моисеева И.Н., Штейн А.А.

Статья научная

В анализаторе реакции глаза (ORA), используемом для измерения внутриглазного дав-ления и оценки вязкоупругих свойств роговицы, последняя подвергается быстрому нестационарному воздействию узкой осесимметричной струи сжатого воздуха. Выдаваемая ORA информация основывается на статистическом сопоставлении получаемых данных с результатами измерений внутриглазного давления аппланационным тонометром Гольдмана без анализа реализуемых в устройстве физических процессов. Для такого анализа нами была разработана математическая модель, в которой роговица рассматривается как вязкоупругое тело Фойгта, а склеральная область как нульмерный объект, упруго откликающийся на изменения внутриглазного давления. Настоящая работа посвящена дальнейшему развитию этого подхода, концентрируясь на учете конкретных особенностей работы прибора при оценке реальных механических характеристик глазного яблока по предоставляемым ORA показателям. Установлено соответствие между давлением в камере, использованным при тарировке прибора, и действующим на роговицу давлением. Показано, что для глаза с нормальными упругими характеристиками методика, реализуемая ORA, дает величину внутриглазного давления, совпадающую с показанием тонометра Гольдмана, если параметр вязкоупругости роговицы (время релаксации ее деформаций) не слишком велик. Для больших значений этого параметра предложен алгоритм уточненного расчета внутриглазного давления. Расчеты показывают, что поправки, вносимые учетом влияния индивидуальных значений механических характеристик глазного яблока на внутриглазное давление, хотя и приводят к некоторому уточнению, сопоставимы с ошибками самого процесса измерения, дающего лишь грубую оценку этой величины. То, для чего прибор незаменим, – возможность определения параметра вязкоупругости роговицы, для расчета которого предложены два алгоритма. Этот параметр зависит только от механических свойств роговицы, что отличает его от традиционно используемого для оценки ее вязкоупругих свойств непосредственно определяемого ORA корнеального гистерезиса, который зависит также и от давления. Можно ожидать, что параметр вязкоупругости, имеющий отчетливый физический смысл, окажется эффективным и для диагностики.

Бесплатно

Получение персонифицированных моделей желудка человека после рукавной гастропластики: результаты моделирования и экспериментов

Получение персонифицированных моделей желудка человека после рукавной гастропластики: результаты моделирования и экспериментов

Тониоло И., Ностран К., Феррари Э., Фонгаро Э., Фонтанелла К.Д., Фолетто М., Карниэль Э.Л.

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

Постановка начально-краевой задачи о перестройке трабекулярной костной ткани

Киченко А.А., Тверье В.М., Няшин Ю.И., Осипенко М.А., Лохов В.А.

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

Построение механической модели элементов гетерогенной среды на основе численно-цифрового алгоритма обработки данных компьютерной томографии

Построение механической модели элементов гетерогенной среды на основе численно-цифрового алгоритма обработки данных компьютерной томографии

Герасимов О.В., Бережной Д.В., Большаков П.В., Стаценко Е.О., Саченков О.А.

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

Построение негомогенной конечно-элементной модели по данным компьютерной томографии

Саченков О.А., Герасимов О.В., Королева Е.В., Мухин Д.А., Яикова В.В., Ахтямов И.Ф., Шакирова Ф.В., Коробейникова Д.А., Хань Х.Ч.

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

Построение уравнений динамики системы твердых тел и алгоритмов решения задач управления биомеханическими системами

Построение уравнений динамики системы твердых тел и алгоритмов решения задач управления биомеханическими системами

Мухарлямов Р.Г., Борисов А.В., Каспирович И.Е., Маслова К.С.

Статья научная

Предлагается два новых подхода к исследованию биомеханики антропоидных структур. Первый способ состоит в построении систем дифференциальных уравнений движения с использованием функций комплексного переменного, позволяющий упростить работу с определением координат звеньев, задаваемых одной комплексной функцией в показательной форме записи. Это упрощает подсчет квадратов скоростей центров масс звеньев и ускоряет процесс вычисления кинетической энергии системы. Рассматриваются две модели механизма с пятью подвижными звеньями, которые отличаются только способом отсчета углов, определяющих положения звеньев. Описание метода иллюстрируется на примере более наглядной модели механизма, с углами, отсчитываемыми от горизонтальной оси координат неподвижной системы отсчета. Для модели механизма с углами, отсчитываемыми от осей локальных систем координат, процедура составления системы дифференциальных уравнений движения аналогична, но существенно более громоздка. Второй способ относится к решению задачи управления движением антропоидного механизма и заключается в применении интерполяционных и аппроксимирующих функций различного вида для управляющих моментов. Проведен сравнительный анализ управляющих моментов, задаваемых ступенчатыми кусочно-непрерывными функциями, интерполяционными многочленами и полиномами пятой степени путем решения задачи Коши для системы дифференциальных уравнений. Установлено, что решение соответствует движению, достаточно близкому к антропоидному движению. Анализ расчетов погрешностей аппроксимации позволяет установить достижение минимальной величины при использовании интерполяционного полинома.

Бесплатно

Построение четырехкамерного геометрического образа сердца человека на основе рентгеновской томографии

Построение четырехкамерного геометрического образа сердца человека на основе рентгеновской томографии

Шардаков И.Н., Шестаков А.П.

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

Постуральный баланс у легкоатлетов-бегунов на средние дистанции

Епишев В.В., Рябина К.Е., Исаев А.П., Эрлих В.В.

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

Предварительное вычисление влияния геометрии трещины суставного хряща на течение в тазобедренном суставе

Предварительное вычисление влияния геометрии трещины суставного хряща на течение в тазобедренном суставе

Семп Я., Куцаба-пенталь А., Цванек Я.

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

Предварительный анализ нового полного протеза височно-нижнечелюстного сустава с помощью трехмерного метода конечных элементов

Предварительный анализ нового полного протеза височно-нижнечелюстного сустава с помощью трехмерного метода конечных элементов

Шимода Т., Цуцуми С., Сумиоши С., Маеда А., Хонда Т.

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

Предоперационная диагностика модульной трансформации при чрескостном остеосинтезе бедренной кости

Предоперационная диагностика модульной трансформации при чрескостном остеосинтезе бедренной кости

Измайлова З.Т.

Статья научная

Для предоперационной диагностики модульной трансформации при чрескостном остеосинтезе бедренной кости используется компьютерное моделирование. Оно позволяет проводить исследования и вычисления, так как проведение реального эксперимента затруднено вследствие финансовых и физических препятствий. Построение компьютерных моделей и последующий анализ позволяют оценить допускаемые нагрузки во время чрескостного остеосинтеза бедренной кости при ходьбе, сгибании-разгибании бедра, одноопорном и двуопорном стоянии. Анализ моделей чрескостного остеосинтеза при различных переломах бедренной кости, построенных на основе рентгеновских снимков в программе SolidWorks, позволяет оценить влияние мышечных усилий и модульной трансформации на процесс регенерации кости.

Бесплатно

Журнал