Статьи журнала - Российский журнал биомеханики
Все статьи: 777
Статья научная
Статья посвящена современным представлениям о взаимосвязи пародонтита и бруксизма, обусловленного нарушением биомеханики нижней челюсти. Целью работы явилась оценка эффективности применения программы медицинской реабилитации, включающей в себя базовый реабилитационный комплекс, фотодинамическую терапию с гелем «Ламифарен», музыкотерапию, лечебную физкультуру для мышц челюстно-лицевой области, флюктуоризацию и амплипульстерапию у пациентов с хроническим генерализованным пародонтитом и бруксизмом. Представлены результаты комплексного обследования, диагностики и лечения 85 пациентов с хроническим генерализованным пародонтитом средней степени тяжести и бруксизмом, при лечении которых применяли фотодинамическую терапию, амплипульстерапию, музыкотерапию, лечебную физкультуру, флюктуоризацию. При исследовании использовались данные дентальной и компьютерной томографии, электромиографии. Дана характеристика клиническим, функциональным особенностям больных. Разработана программа медицинской реабилитации. Определена эффективность предложенной реабилитационной программы. Положительная динамика клинической симптоматики имела более выраженный характер у пациентов, получавших предложенную программу медицинской реабилитации, чем у пациентов, получавших базовый реабилитационный комплекс. Это проявлялось в сокращении сроков лечения в среднем на 8 дней. Клинически было связано с исчезновением отека, гиперемии десны, боли и кровоточивости при зондировании и при приеме пищи, восстановлением плотноэластической консистенции десны, правильной конфигурации маргинальных сосочков и всего десневого края. Лечение по данной программе пациентов с хроническим генерализованным пародонтитом средней степени тяжести и бруксизмом было достоверно клинически эффективным. Доказана высокая эффективность применения предложенной реабилитационной программы с включением физиотерапевтических технологий при лечении хронического генерализованного пародонтита и бруксизма.
Бесплатно
Создание заданных усилий в фиксаторах, изготовленных из сплавов с памятью формы
Статья научная
При восстановлении переломов костной ткани обломки необходимо жестко фиксировать. Для этого применяются различные виды фиксаторов, в том числе и фиксаторы, изготовленные из сплавов с памятью формы. Одной из проблем остеосинтеза является создание в области перелома благоприятных напряжений, способствующих ускоренному восстановлению костной ткани. Для решения этой проблемы в работе рассматривается математическая модель фиксатора для остеосинтеза переломов нижней челюсти. Модель основывается на определяющих соотношениях для сплавов с эффектом памяти формы. На основе модели приводится техника предоперационной подготовки для создания требуемых усилий в фиксаторе при установке в костную ткань. При этом фиксатор не деформируется (т.е. полная деформация фиксатора равна нулю), и тем самым минимизирована потенциальная возможность травмы окружающих мягких тканей. Техника предоперационной подготовки сведена к параметрам (сила и перемещение точек крепления фиксаторов), которые удобны для использования медиками в предоперационном планировании.
Бесплатно
Статья научная
Проведено моделирование систем прогнозирования успешности прыжка в высоту и техничного преодоления планки на основе каскадной нейронечеткой сети в пакете Medical Toolbox. Кинематические характеристики прыжка в высоту измерены с помощью программы видеоанализа Dartfish (Швейцария) при обработке видеоматериала 92 прыжков в высоту с разбега, отснятого с двух скоростных видеокамер. Система прогнозирования состоит из блока предобработки и блока нейронечеткого вывода. Блок предобработки реализуется в виде экспоненциальной функции для каждого входного сигнала и служит для обеспечения равнозначности преобразованных данных по диапазону и распределению. Блок нейронечеткого вывода представляет собой сходящуюся древовидную структуру из четырех слоев с узлами, в каждом из которых находятся гибридная сеть с архитектурой ANFIS (Adaptive-Network-Based Fuzzy Inference System). Интерфейс программы позволяет путем изменения входных данных моделировать условия, при которых спортсмен совершит успешный прыжок.
Бесплатно
Статья научная
Целью данных исследований является создание принципиально новых колебательных систем с квазинулевой жесткостью для появления искусственной силы тяжести. Создание искусственной силы тяжести актуально для ликвидации негативных последствий, вызываемых невесомостью, особенно при длительных космических полетах, например на Марс. Кроме того, системы для получения искусственной силы тяжести применяют и в гравитационной терапии, которая сейчас бурно развивается. В настоящее время для создания искусственной силы тяжести в основном используются центрифуги, в частности центрифуги малого радиуса действия. Предлагаемые колебательные системы имеют ряд преимуществ по сравнению с центрифугами, например в условиях космического полета позволят получать перегрузку больше 1 g. В статье предложены новые способы создания искусственной силы тяжести при помощи колебательных систем, имеющих заданные силовые характеристики с участками квазинулевой жесткости (квазипостоянной восстанавливающей силы). Рассмотрены колебания систем с двумя видами силовых характеристик. В первом случае происходит разворот человека дважды за период колебаний на 180 град, за счет чего заданная постоянная восстанавливающая сила все время, за исключением времени разворота, направлена в одну и ту же сторону, например со стороны ног в голову. Во втором случае колебания происходят без разворота: заданная постоянная восстанавливающая сила действует в течение только части периода колебаний, в остальное время на человека действует сила, противоположная по направлению. Данные способы получения искусственной силы тяжести позволят получать заданную перегрузку, которая может составлять несколько g. Рассмотрены и рассчитаны схемы конструкций на основе упругих элементов, перемещающихся между направляющими расчетной формы, позволяющие получать заданные силовые характеристики предлагаемых колебательных систем. Для более полного понимания рассматриваемых в статье вопросов необходима серия экспериментов как в земных условиях, так и в космосе.
Бесплатно
Статья научная
Описано создание математических моделей, способных по результатам оценки нарушения движения стенок миокарда при проведении фармакологической стресс-эхокардиографии дать вероятностную оценку поражения коронарных артерий стенозирующим коронароангиосклерозом. Проведен анализ результатов, полученных для 11 сегментов магистральных коронарных сосудов у группы пациентов с ишемической болезнью сердца. Описан алгоритм исследования и применяемый методологический подход. Дано описание программного комплекса. Созданная система может быть рекомендована при обследовании больных ишемической болезнью сердца на поликлиническом и раннем госпитальном этапах лечения.
Бесплатно
Статья научная
Раскрытие закономерностей ходьбы человека представляет значительный интерес для физиологии и патологии движений, но еще бóльшую ценность имеет эта проблема для обоснования и разработки новых методов лечения и реабилитации больных с заболеваниями опорно-двигательного аппарата. Ходьба человека представляет собой комплексный акт, включающий движения и деятельность мышц нижних конечностей, туловища, верхних конечностей, перемещение общего центра тяжести относительно фронтальной, сагиттальной и горизонтальной плоскостей. Поэтому, с одной стороны, изучение ходьбы должно быть максимально комплексным, т.е. включать исследование большого количества параметров: основных, временных, кинематических, динамических, электромиографических и энергетических. С другой стороны, необходимо представлять локомоторный процесс как целостное явление, что предполагает синтез биомеханических и электрофизиологических данных. В настоящей работе авторы сделали попытку осуществить такой синтез у больных с гемипарезом церебрального генеза. Они выявили, что между динамическими и электромиографическими параметрами ходьбы у данного контингента больных имеется отчетливая взаимосвязь. Авторы установили, что у больных с гемипарезом церебрального генеза вследствие глубокого пареза мышц пораженной конечности возникает необходимость в использовании дополнительной опоры при ходьбе. Это приводит к грубому изменению формы и величины кривой вертикальной составляющей опорной реакции; уровень кривой становится ниже уровня веса тела. Изменение локализации вертикальной нагрузки сопровождается трансформацией электромиографического профиля ряда мышц: максимум активности концентрируется в средней трети опорной фазы, т.е. перемещается из зоны максимальной активности в зону умеренной активности. Можно предположить, что процесс трансформации электромиографического профиля мышц при данных условиях в основном обусловлен действием афферентных факторов, связанных с изменением вертикальной нагрузки в различные фазы локомоторного цикла.
Бесплатно
Сплавы с памятью формы: применение в медицине. Обзор моделей, описывающих их поведение
Статья научная
В работе рассмотрены примеры применения сплавов с памятью формы в медицине и отмечен дефицит индивидуализированных методов лечения. По мнению авторов, одним из ключевых моментов в разработке методов лечения, ориентированных на конкретного пациента, является применение методов биомеханики, теории управления напряжениями и математических моделей эффекта памяти формы. Рассмотренные в данной работе модели, позволяющие описывать поведение этих материалов, в основном ориентированы и применяются при решении задач механики и, намного реже, задач биомеханики. Репрезентативными моделями для сравнения феноменологических и термодинамических моделей на основе микромеханического подхода были выбраны модель Мовчана и модель Патора (Patoor). В результате сравнения показано, что модель Мовчана удовлетворительно описывает эффект пластичности превращения и ввиду возможности получать аналитические решения может с успехом применятся для решения задач управления напряжениями в биомеханике.
Бесплатно
Способ оценки биомеханических свойств мягких тканей опорной поверхности стопы
Статья научная
Предложен способ оценки биомеханических свойств мягких тканей опорной поверхности стопы с использованием аппаратно-программного комплекса «Диаслед-Скан», основанный на процентном сопоставлении максимальной нагрузки на отделы стопы при стоянии и ходьбе. У здоровых людей и пациентов с заболеваниями и травмами нижних конечностей показатель демпфирующих свойств мягких тканей опорной поверхности стопы зависит от уровня двигательной активности пациентов и, в меньшей степени, - от массы тела, а также от уровня системного артериального давления крови.
Бесплатно
Сравнение долгосрочных результатов хирургического и ортопедического лечения сколиоза у подростков
Статья обзорная
Ортопедическое и хирургическое лечение являются основными подходами, используемыми для контроля прогрессирования сколиотической кривой. Варианты лечения выбираются в зависимости от возраста пациента и тяжести сколиотической кривой. Хотя предыдущие исследования изучали последствия различных вариантов лечения у пациентов с идиопатическим сколиозом, до сих пор не ясно, какой подход (консервативный или хирургический) оказывает большее влияние на контроль прогрессирования кривой. Целью данного исследования было сравнить конечные результаты лечения сколиоза с использованием каждого подхода. Поиск проводился при помощи соответствующих ключевых слов в определенных базах данных, включая PubMed, ISI web of knowledge, Google scholar, Ebsco и Em-base. Извлечение данных проводилось с использованием PICO (население, вмешательство, сравнение и результаты). Наконец, для оценки качества отобранных исследований применялся инструмент " Down and Black ". Первоначальная стратегия поиска дала пятьдесят исследований. 9 исследований были включены для окончательного анализа в данный обзор. Исследования были отнесены к категории тех, в которых сообщалось о количестве сколиотических пациентов, прошедших лечение ортезом, которым также была проведена операция, и исследования, в которых сравнивались результаты методов лечения (операция и консервативное лечение (ортез)). Результаты этого обзора показали, что ортопедическое лечение может контролировать частоту хирургических вмешательств у сколиотических пациентов. Сравнение ортопедического и хирургического лечения в литературе в основном касалось конкретных параметров, таких как качество жизни, самочувствие и легочная функция. Эти параметры не продемонстрировали существенной разницы между сколиотическими пациентами, получавшими хирургическое лечение и лечение с помощью ортезов.
Бесплатно
Сравнение параметров неимплантированных и отработанных поверхностей ножек эндопротеза веллера
Статья научная
В данной статье представлен анализ изменения параметров геометрического строения поверхности отработанных ножек эндопротеза Веллера, удалённых по причине асептического изнашивания полиэтиленовых чашечек тазобедренного сустава человека. С учётом времени эксплуатации эндопротезов исследуемый материал был разделен на четыре группы: группа I (5 ножек, от 1 до 3 лет), группа II (12 ножек, от 5 до 8 лет), группа III (10 ножек, от 10 до 12 лет) и группа IV (12 ножек, от 17 до 20 лет). Для сравнения были изучены четыре неимплантированных ножки эндопротеза Веллера, принятые в качестве группы 0 и рассматриваемые в качестве стандартных. В данном исследовании использовался прибор Rank Taylor Hobson - модель Talyskan 150. Площадь поверхности просмотренных ножек составила 1,0 × 4,0 мм2 под фланцем ножки. Исследуется зависимость амплитудных параметров St и Sz и пространственного параметра Sds от времени эксплуатации эндопротеза Веллера, также исследуется интенсивность уменьшения параметров в течение времени эксплуатации. Полученные значения для четырёх неимплантированных ножек составляют от 52,742 до 59,651 мкм (x = 56,537; σ = 3,281) для St, от 44,454 до 52,59 мкм (x = 49,471; σ = 3,694) для Sz и от 1268,9 до 543,9 точек / мм2 (x = 1411,0; σ = 121,920) для Sds. Полученные значения для 39 отработанных в течение 1-20 лет ножек составляют от 7,35 до 35,21 мкм для St, от 6,29 до 28,32 мкм для Sz, и от 313,0 до 1059,49 точек / мм2 для Sds. Имеет место значительное влияние времени эксплуатации на уменьшение значений исследуемых параметров. Это наиболее выражено в течение первых трёх лет эксплуатации. Представленные результаты отмечают практическую важность применения поверхностных параметров геометрического строения поверхности при исследовании процессов износа ножки эндопротеза тазобедренного сустава.
Бесплатно
Сравнение эффективности двух выбранных методов для снижения тонуса мышц: пилотное исследование
Статья научная
Объектом исследования является тонус мышц, который может быть повышенным даже у здоровых людей. В качестве сравнения были выбраны два общепринятых метода: саунатерапия (которая используется большинством людей) и иглоукалывание, использующееся терапевтами для уменьшения мышечного тонуса и облегчения боли. Для измерений вязкоупругих свойств мягких тканей был сконструирован прибор миотонометр. Производилась оценка влияния сауны на напряжения в мышце, возникающие после краткосрочной максимальной анаэробной нагрузки в сравнении с пассивным отдыхом. Также исследовалось влияние иглоукалывания на тонус мышц. После короткой максимальной анаэробной нагрузки ожидался повышенный мышечный тонус, однако по результатам было выявлено, что тонус мышц, наоборот, мог уменьшаться. Величины мышечного тонуса после нагрузки были отличны от ожидаемых и, следовательно, влияли на измерения после саунатерапии. Ранее было предположено, что значительно увеличенный мышечный тонус после упражнений будет уменьшаться быстрее при использовании саунатерапии, чем при пассивном отдыхе. Данная гипотеза не может быть подтверждена, поскольку значения мышечного тонуса у волонтеров с триггерными точкам показывали уменьшение после иглоукалывания в большинстве случаев.
Бесплатно
Статья научная
Целью исследования является численный анализ распределения функциональных нагружений, развивающихся в эмали зубов, с учетом использования различных типов персонализированных спортивных зубных шин. В ходе эксперимента проведен сравнительный биомеханический анализ, определяющий уровень функциональных нагружений в эмали зубов, без использования защитных конструкций и при применении традиционной спортивной зубной шины, выполненной из этиленвинлацетата, а также новой конструкции с введенным дополнительно амортизирующим силиконовым слоем. Анализ результатов напряженно-деформированного состояния в построенной конечно-элементной модели с граничными условиями с помощью программы ANSYS показал, что при использовании конструкции спортивной зубной шины из этиленвинлацетата интенсивность напряжений на поверхности эмали зуба при действии максимальной нагрузки силой 400 Н составляет 97 МПа, а с предложенной спортивной зубной шиной с силиконовым слоем - 82 МПа. Таким образом, уровень функциональных напряжений в эмали зубов снижается на 15 % при использовании зубной шины с силиконовым слоем в сравнении с защитной конструкцией без дополнительных слоев.
Бесплатно
Статья научная
Анализируются данные микроскопических ислледований трабекулярной костной ткани человека. Различия в деформационном поведении обусловлены морфологическими особенностями органического и минерального компонентов экстрацеллюлярного матрикса на всех структурных уровнях иерархической организации костной ткани. Целью работы было определение наиболее информативного метода микроскопического исследования для аттестации деформированной микроструктуры трабекулярной костной ткани в аспекте механизма формирования импрессионного перелома на микроуровне. Исходя из топики возникновения импрессионных переломов, для исследования забиралась костная ткань латерального мыщелка большеберцовой кости. Все образцы были разделены на две группы: основная (N = 20, 50,0%), в которой каждый образец подвергался одноосному сжатию на разрывной машине; контрольная группа образцов (N = 20, 50,0%) была интактна к методам исследования деформационного поведения. Для аттестации остеоархитектоники применены современные методы визуализации: растровая электронная микроскопия и атомно-силовая микроскопия. Приводится подробное описание деформационного поведения трабекулярной кости при одноосном сжатии как структурная основа импрессионных дефектов. Представлены микрофотографии морфологических изменений при одноосном сжатии на макроскопическом, промежуточном и микроскопическом уровнях организации экстрацеллюлярного матрикса костной ткани. Установлено, что трабекулярная костная ткань представляет пластичный материал на всех уровнях организации экстрацеллюлярного матрикса. Определен морфологический субстрат микроперелома на каждом структурном уровне: макроскопический (100-200 мкм) уровень - поперечные, продольные и фрагментированные переломы трабекул; мезоскопический (10-50 мкм) - у трабекулы отмечаются интерламеллярные трещины; микроскопический (5-10 мкм) - у ламеллы происходит дезорганизация коллагеновых фибрилл, уменьшение интерфибриллярных промежутков, нарушение укладки кристаллов гидроксиапатита и разрушение их связей с коллагеном. Каждый вид исследования уточняет данные других видов микроскопии, ни один из них не может полностью заменить другие.
Бесплатно
Статья научная
Все составляющие микроциркуляции ориентированы на поддержание гомеостаза организма в целом. Поэтому во избежание дисбаланса необходимо изучать строение и функции микроциркуляторного русла. Математическое моделирование позволяет выявить причины нарушения функций микроциркуляции и помочь предотвратить развитие многих заболеваний, начав их лечение на ранней стадии. В данной работе представлены результаты математического моделирования процесса микроциркуляции, а также сравнение этих результатов с экспериментальными данными, полученными методом компьютерной капилляроскопии.
Бесплатно
Стабилометрическая оценка влияния выдвижения вперед нижней челюсти на общую осанку человека
Статья научная
Цель данной работы заключается в исследовании изменений походки при ношении межчелюстной шины. Изучено три случая: без наложения шины (БШ), с шиной толщиной 2,5 мм, которая не вызывает продвижения челюсти вперед (Ш0), с шиной толщиной 2,5 мм, которая обеспечивает 90% от необходимого смещения нижней челюсти (Ш90). При помощи стабилометрической платформы, проведен анализ осанки: записывались колебания центра давления стоп в течение заданного промежутка времени (40 минут). В результате выявлено, что в случае Ш0 после 10 минут ношения шины область, в которой находится центр давления стоп, значительно увеличивается. Это уменьшает точность контроля осанки, в частности, в передне-заднем направлении. Смещение центра давления вперед также вызвано изменением осанки. Но этот эффект наблюдается только после 10 минут, а затем уменьшается. Для случая Ш90 наблюдаемые изменения центра давления аналогичны, но амплитуда передне-заднего и поперечного колебаний центра давления увеличивается. Опыты показали, что центр масс смещается, чтобы восстановить ортостатическое равновесие. Модификация осанки сопровождается смещением центра давления кзади, что не исправляется к концу теста. Коррегирующая шина оказывает существенное влияние на общую осанку человека, что необходимо учитывать в медицинской терапии.
Бесплатно
Становление и развитие классической теории описания структуры костной ткани
Статья научная
Одной из основных задач современной биомеханики зубочелюстной системы является учёт структурных особенностей для различных её отделов. Неоднородность пористой структуры может быть описана методами количественной стереологии; при этом структурные особенности костной ткани описываются посредством тензора структуры (fabric tensor).. В работе рассмотрена измерительная процедура, позволяющая проводить стереологические исследования. Отдельно рассмотрены исторические аспекты развития закона Вольфа (Wolff's law). Сделан вывод о необходимости формулирования кинетического уравнения для тензора Н при постановке краевых задач биомеханики зубочелюстной системы.
Бесплатно
Статья научная
Проводится статистический анализ измерений тонометрического внутриглазного давления двумя различными тонометрами - тонометром Маклакова и бесконтактным пневмотонометром. Исследуется зависимость тонометрического внутриглазного давления от ряда характеристик глазного яблока. Проведенные расчеты позволяют сделать вывод о том, что на тонометрическое внутриглазное давление, измеренное пневмотонометром, сильное влияние оказывает центральная толщина роговицы. Значения тонометрического внутриглазного давления, полученные с помощью тонометра Маклакова, в меньшей степени зависят от показателей центральной толщины роговицы, но они более подвержены влиянию радиуса кривизны роговицы и длины передне-задней оси глаза, которые практически не влияют на результаты тонометрии, полученные с помощью пневмотонометра.
Бесплатно
Статистический и численный анализ влияния толщины роговицы на показатели внутриглазного давления
Статья научная
Величина внутриглазного давления имеет большое значение в диагностике различных форм глаукомы. В связи с этим очень важным является определение нормальных и патологических показателей внутриглазного давления, изучение влияния различных параметров глаза на величину внутриглазного давления. Анализ расчетных и экспериментальных данных, проведенный в статье, показывает, что значения внутриглазного давления, измеренные аппланационным тонометром Гольдмана, увеличиваются по мере увеличения толщины роговицы. Увеличение срединной толщины роговой оболочки на 10 мкм вызывает повышение измеряемого внутриглазного давления на 0,63 мм рт. ст.
Бесплатно
Статья научная
Проведен статистический анализ зависимости уровня аберраций высших порядков от сферического компонента рефракции. 385 глаз пациентов были разделены на 7 групп в зависимости от клинической рефракции: глаза с миопией слабой степени (77 глаз), средней степени (123 глаза) и высокой степени (58 глаз), глаза с нормальным зрением (22 глаза), глаза с гиперметропией слабой, средней и высокой степени (19, 28 и 31 глаз соответственно). Для каждого глаза с помощью аберрометра WASCA системы Хартманна-Шека были получены показатели суммарного уровня низших и высших аберраций глаза, аберраций высшего порядка и сферического компонента рефракции. Расчеты показали, что зависимость между сферическим компонентом рефракции и аберрациями высших порядков является статистически значимой для объединенной группы глаз ( r = -0,26). При попарном сравнении групп по уровню аберраций высшего порядка выявлены различия между четырьмя группами глаз: глаза с миопией средней степени и гиперметропией высокой степени; миопией высокой степени и эмметропией; миопией высокой степени и гиперметропией высокой степени; миопией средней степени и эмметропией. Проведенные расчеты позволяют сделать вывод о том, что аберрации высших порядков присущи глазам и с эмметропией (нормальным зрением), и с аметропиями (близорукостью и дальнозоркостью). При этом в случае миопии средней и высокой степени аберрации высших порядков возрастают.
Бесплатно
Стохастический анализ повторяемости процесса биологической деструкции дротаверина гидрохлорида
Статья научная
Процесс биологической деструкции имеет биомеханический характер, так как подвод питательных субстратов колониям иммобилизованных актинобактерий осуществляется механическим путем при интенсивном перемешивании культуральной жидкости в орбитальном шейкере. В силу множества факторов, влияющих на результат течения, и в силу невозможности количественного описания взаимосвязи факторов –результата течения как функций времени процесс биологической деструкции можно назвать нестационарным случайным. В результате имеется реальная проблема стохастического анализа повторяемости процессов биологической деструкции в лабораторных, межлабораторных и тем более в промышленных условиях. Рассмотренные ( in vitro ) результаты экспериментов на повторяемость процесса биологической деструкции дротаверина гидрохлорида с применением актинобактерий в качестве нестационарного случайного процесса входят в класс кинетически моделируемых биомеханических случайных процессов. Особенностью класса является определенная монотонность при возрастании или убыли определяющего процесс параметра и наличие современных методов его регистрации, что позволяет произвести кинетическое моделирование реализаций случайного процесса. В результате нестационарный случайный процесс сводится к неслучайной функции системы двух случайных величин. Реализации случайного процесса биологической деструкции дротаверина гидрохлорида с применением актинобактерий моделируются кинетическими уравнениями первого порядка с линейно изменяющейся константой реакции. Для экспериментов на повторяемость процесса биологической деструкции получены аналитические зависимости математического ожидания, дисперсии и среднего квадратичного отклонения от времени, а также при гипотезе нормального закона распределения системы случайных величин в каждом сечении процесса определены области реализаций при повторении, в которых с определенной вероятностью можно прогнозировать течение процесса во времени.
Бесплатно
