На основе классической теории удара рассмотрен отскок спортивного мяча сферической формы от ударяющего тела и неподвижной плоскости. Исследованы случаи удара по неподвижному и движущемуся мячу. Построена достаточно общая теория определения скорости движения центра масс мяча и угловой скорости его вращения после удара.

Бесплатно

Управление биологическим ростом как задача механики

Логвенков С.А., Штейн А.А.

Статья научная

Сформулированы общие принципы математического моделирования биологического роста как совокупности взаимосвязанных транспортных и ростовых процессов с учетом регуляторных механизмов различной природы. Задача о движении корня в почве дает пример механохимического управления в нормальном развитии: устойчивость прямолинейного роста обеспечивается взаимодействием ростовых свойств корня и его гравирецепторной реакции. Рассмотрен также пример управления искусственно организованным ростом - дистракционным остеогенезом в длинной кости, закрепленной в аппарате внешней фиксации. Замедлить развитие неустойчивости этого процесса возможно выбором подходящего режима растяжения, отслеживающего развивающиеся напряжения.

Бесплатно

Управление движением антропоморфного робота по принципу естественных синергий у человека

Александров А.В., Фролов А.А., Мергнер Т., Хеттик Г., Фролов А.М.

Статья научная

Введенный изначально в области исследования живых систем принцип двигательного управления, основанный на независимом контроле движений вдоль собственных векторов динамического уравнения (естественных синергий) во время вертикального стояния у человека, предлагается использовать для управления движениями вертикально стоящего антропоморфного робота PostuRob II с пневматическими приводами, действующими в тазобедренном и голеностопном суставах. Предлагаемый принцип двигательного управления осуществляется с помощью двух независимых пропорционально-дифференциальных контроллеров с временными задержками в петлях обратной связи для каждой из двух естественных синергий. Представлены результаты экспериментов с движениями робота, которые осуществлялись под управлением пропорционально-дифференциальных контроллеров с теоретически найденными параметрами обратной связи, обеспечивавшими устойчивость управления. В работе продемонстрировано, что организация двигательного управления антропоморфным роботом на основе независимого контроля естественных синергий может обеспечить устойчивое управление движениями антропоморфного робота, несмотря на наличие задержек в петлях управления по обратной связи порядка сотен миллисекунд и такие неучтенные при моделировании управляющего контроллера факторы, как различного рода нелинейности, шумы, неточности показаний сенсоров, трение, люфты и т.д. Приводятся результаты исследования переходных характеристик управления, которые наблюдались в экспериментах с роботом PostuRob II.

Бесплатно

Управление деформацией ферроэластов с помощью магнитного поля

Райхер Ю.Л., Столбов О.В.

Статья научная

В работе описаны характерные свойства новых функциональных материалов - мягких магнитных эластомеров (ММЭ), сформулирован континуальный подход к их моделированию и записана система уравнений изотермической равновесной магнитомеханики этих сред. Для простейшего геометрического тела - сферы - рассмотрен вызываемый намагничиванием стрикционный эффект, который в реальных ММЭ достигает сотен процентов. В пределе малых деформаций задача имеет точное решение, которое противоречит известной гипотезе о том, что в результате стрикции шар принимает форму сфероида. Выполненное сравнение с экспериментом показало, что линейное приближение (малые деформации) пригодно при вытяжке тела до 15%. Для конечных деформаций разумные результаты дает модель, в которой использованы простое (пусть и не строгое) приближение сфероида и уравнение магнитного состояния, учитывающее насыщение намагниченности. Применение гигантской стрикции мягких магнитоэластов рассматривается как перспективный путь создания искусственных биосистем, в частности, в процессах биотехнологии.

Бесплатно

Управление с обратной связью в классической системе типа «хищник-жертва»

Русаков С.В., Чирков М.В.

Статья научная

На основе классической системы популяционной динамики типа «хищник-жертва» поставлена задача управления. Анализируется случай, когда значения параметров системы неизвестны, а значения фазовых переменных могут быть измерены в любой момент времени с необходимой точностью (кибернетическая модель «белый ящик»). Управление означает возможность добавлять (убавлять) в систему извне любое необходимое количество «жертвы». Задача описана нелинейной системой обыкновенных дифференциальных уравнений. Цель управления заключается в обеспечении асимптотической стабилизации численности «хищника» около заданного значения. С помощью первого метода Ляпунова проведено исследование устойчивости управления. Получены ограничения на параметры системы уравнений, при выполнении которых решение является устойчивым (неустойчивым) узлом или устойчивым (неустойчивым) фокусом. Поскольку параметры системы неизвестны, достижение цели управления возможно только при использовании алгоритмов управления с обратной связью. Рассмотренный алгоритм основан на использовании регулятора ПИД (пропорционального, интегрального, дифференциального). С использованием критерия Рауса-Гурвица получены ограничения на управляющие параметры. Для данной системы установлено основное функциональное назначение составных частей ПИД-регулятора. Показано, что для рассматриваемой системы недостаточно ПИ-регулятора и только наличие дифференциального слагаемого обеспечивает возможность устойчивого управления для любого соотношения параметров системы. Приведены результаты вычислительных экспериментов с различными наборами управляющих параметров. Рассматриваемое управление переводит систему в устойчивое стационарное состояние при выполнении полученных ограничений. Также рассмотрены вопросы идентификации параметров модели. Показано, что использование управления в виде ПИД-регулятора позволяет эффективно решать обратную задачу определения параметров классической системы «хищник-жертва».

Бесплатно

Упругая линейная, билинейная, нелинейная экспоненциальная и гиперупругие модели кожи

Муслов С.А., Перцов С.С., Чижмаков Е.А., Асташина Н.Б., Никитин В.Н., Арутюнов С.Д.

Статья научная

Результаты одноосных механических испытаний, проведенных на коже спины верхней, средней и нижней её части in vitro были сопоставлены с линейной, билинейной и нелинейной экспоненциальной, а также пятью гиперупругими моделями. Результаты показали, что деформационные свойства тканей зависят от её местоположения и наилучшим образом описываются экспоненциальной функцией σ = a ·(exp( b ·ε) - 1), где a и b - материальные константы, зависящие от локализации и направленности образцов по отношению к линиям Лангера. Определены параметры упругих дифференциальных модулей E (ε) тканей (минимальные, средние и максимальные значения). Дифференциальный модуль упругости является инкрементальным (возрастающим с деформацией от 8.57 до 154.44 МПа), а уравнение регрессии имеет вид E = a · b ·exp( b ·ε) ( r = 0.998) и весьма точно характеризует его упругое поведение. Модуль Юнга образцов, параллельных линиям Лангера выше, чем в косом (45º) и поперечном направлении, а в средней части спины больше, чем в верхней и нижней части ( E ср(ε) = 56.59, 35.76, 21.74 МПа, соответственно), коэффициент упругой анизотропии равен 3.49. Рассмотрены линейная ( r = 0.965) и билинейная ( r = 0.967) упругие модели и определены численные значения параметров моделей. Для изучения гиперупругих свойств кожи были использованы: неогуковская, Муни-Ривлина, Огдена, полиномиальная и Веронда-Вестманн ( V - W ) феноменологические модели. Расчеты производились в системе компьютерной алгебры Mathcad 13.0 и многоцелевом пакете программ ANSYS 2022 R 2. Определены параметры моделей и теснота корреляционной связи между опытными и расчетными данными. Коэффициент корреляции использовался как критерий соответствия моделей и реальных свойств тканей. Наибольшую корреляцию с экспериментальными значениями продемонстрировала полиномиальная модель ( r = 0.9997) и модель Веронда-Вестманн ( r = 0.999), наименьшую - неогуковская ( r = 0.935). Значения модулей Юнга и других упругих и гиперупругих характеристик тканей сравнивались для изучения факторов, влияющих на механическое поведение кожи спины человека.

Бесплатно

Упругая податливость и кровоснабжение дистракционного регенерата

Щуров В.А.

Статья научная

Обследовано 108 пациентов в возрасте от 7 до 33 лет с врожденным или приобретенным отставанием в продольном росте одной из нижних конечностей на 2-11 см до и после её оперативного удлинения по методу Илизарова. С помощью тензометрической установки по величине взаимного сближения спиц аппарата Илизарова, выходящих из большеберцовой кости выше и ниже дистракционного регенерата, оценивали жесткость костного регенерата при ступенчатом по 10 кГс увеличении функциональной осевой нагрузки на конечность. Показано, что в процессе удлинения голени скорость кровотока в артериях костного регенерата, определяемая методом высокочастотной ультразвуковой допплерографии, существенно повышалась. С увеличением длительности периода фиксации показатель податливости костного регенерата уменьшался, снижаясь в течение первого месяца в три раза. В период дистракции с каждым шагом ступенчато возрастающей функциональной нагрузки показатель «податливость костного регенерата» становился больше, а в период фиксации - изменялся равномерно. Податливость дистракционного регенерата в период фиксации возрастала при увеличении его высоты до 6 см, а затем становилась меньше, поскольку от концов костных отломков осуществлялась его компактизация. Скорость кровотока в сосудах регенерата по мере увеличения функциональной нагрузки на конечность становилась ниже. После окончания оперативного удлинения конечности о зрелости регенерата можно судить не только по величине его податливости, но и по величине переносимой функциональной нагрузки, при которой не наблюдалось нарушения кровообращения в его сосудах.

Бесплатно

Упруго-прочностные свойства периорбитальных тканей при различных офтальмопатологиях

Иомдина Е.Н., Филатова И.А., Ситникова Д.Н.

Статья научная

Проведено сравнительное изучение упруго-прочностных свойств тканей верхнего века (кожи, леватора, круговой мышцы) при его опущении (птозе), кожи нижнего и верхнего века, бровей и конъюнктивы с рубцовыми деформациями, а также свободных трансплантатов (избытка кожи верхнего века, кожи заушной области и внутренней поверхности плеча, слизистой губы), используемых для реконструктивно-пластического хирургического лечения. Представлены результаты механических испытаний 400 образцов данных тканей, полученных при оперативном лечении птоза и травматического повреждения 194 пациентов в возрасте от 3 до 80 лет. Выявлены особенности, связанные с возрастом, тяжестью птоза и видом травматического повреждения. Установлены соответствия ключевых биомеханических параметров реконструируемой и трансплантируемой ткани, которые могут служить критерием для выбора наиболее адекватного трансплантата при реконструктивном лечении рубцовых деформаций периорбитальной области

Бесплатно

Упругость и вязкость поверхностных тканей грудной клетки человека

Дьяченко А.И., Веремьева М.В., Фомина Е.С.

Статья научная

Целью работы являлось определение вязкоупругости поверхностных мягких тканей грудной клетки человека. С помощью вибрационного вискоэластометра ВВЭМ-5 измерили упругость Е и вязкость V слоя поверхностных мягких тканей, находящегося под индентором, колеблющимся на частоте 40 Гц. При этом использовали реологическую модель Фойгта. Применяя модель однородного вязкоупругого слоя, расположенного на жестком основании, нашли величины модуля сдвига µ и коэффициента сдвиговой вязкости η среды слоя поверхностных тканей. В исследованиях участвовали 12 здоровых добровольцев - мужчин в возрасте от 19 до 22 лет. У каждого испытуемого измерили вязкость и упругость, а также толщину слоя поверхностных мягких тканей, расположенных в шести различных точках на правой стороне поверхности грудной клетки. Для более наглядного представления о характере распределения упругости и вязкости тканей по поверхности грудной клетки величины упругости и вязкости представлены как в виде исходных размерных, так и в виде относительных величин, нормированных на средние значения упругости и вязкости данного испытуемого. Всего проведено 323 измерения вязкости и упругости. Обнаружено, что распределения величин вязкости и упругости не являются нормальными, они больше похожи на логнормальные. В пяти из шести точек измерения вязкоупругих свойств у всех испытуемых проводились в фиксированных областях. Исследовали локальные различия вязкости и упругости тканей в этих областях. Обнаружили, что вязкость поверхностных тканей, расположенных ближе к подмышечной впадине, больше, чем в других исследованных областях грудной клетки. Таким образом обнаружены локальные различия вязкости тканей и рассмотрена проблема влияния вязкоупругости поверхностных тканей на результаты измерения вибраций тканей с использованием контактных датчиков.

Бесплатно

Упругость и релаксационные свойства ротовой жидкости

Рожков А.Н.

Статья научная

Исследование направлено на создание метода реологического тестирования упруговязких жидкостей, капли которых при растяжении формируют утончающиеся нити, т.е. проявляют свойство прядомости. Типичным представителем таких жидкостей является ротовая жидкость (или смешанная слюна). Среди прочего реологические особенности ротовой жидкости активно влияют на механизмы передачи инфекции воздушно-капельным путем. В данной работе ротовая жидкость исследовалась как с точки зрения участника процесса передачи инфекции, так и как модель для изучения реологии упруговязких жидкостей. В основе метода - видеозапись растяжения капли тестируемой жидкости между ножками пинцета и последующего самопроизвольного утончения сформированной капиллярной нити жидкости. Процесс управляется конкуренцией сил инерции, упругости, капиллярности. Путем анализа видеозаписи удается проследить вклад каждого фактора и в рамках реологического уравнения состояния (модели) Олдройда/Максвелла определить численные значения всех констант модели. Полученные реологические характеристики ротовой жидкости позволят теоретически моделировать процессы формирования капель ротовой жидкости при чихании, кашле, разговоре, а также процессы столкновения капель с защитными масками, фильтрами и другими препятствиями. В целом предложенный метод реологического тестирования применим для изучения широкого класса упруговязких жидкостей, в том числе и биологических. Среди последних - бронхиальная мокрота, синовиальная жидкость, жидкости репродуктивных функций и др. Метод отличает простота проведения опыта и использование элементарного оборудования.

Бесплатно

Ускорение головы спортсмена при выполнении силовых приемов в хоккее с шайбой

Самсонова А.В., Михно Л.В., Ципин Л.Л., Самсонов Г.А., Чичелов И.А.

Статья научная

В современном хоккее с шайбой силовые приемы являются одним из основных элементов противодействия противнику. Однако, наряду с другими игровыми действиями, они часто приводят к травмам. Одна из причин травм - чрезмерное ускорение головы спортсмена, что особенно важно учитывать в детско-юношеском хоккее. В связи с этим в настоящей работе проведен анализ значений ускорения головы спортсмена при выполнении широко применяемых хоккеистами силовых приемов: «толчок плечом в плечо при параллельном движении» и «толчок плечом в плечо при встречном движении». Кроме того, рассмотрены запрещенные правилами, однако также применяемые в ряде случаев приемы: «толчок клюшкой в спину» и «толчок клюшкой в грудь». Ускорение головы определялось посредством специального акселерометрического устройства, включающего укрепленный на шлеме хоккеиста трехкоординатный датчик. В результате измерения ускорения головы двух хоккеистов-юношей среднего возраста при выполнении силовых приемов в процессе тренировки вне льда и на льду обнаружено, что наибольшего значения (27,8 ± 11,1) g ускорение головы достигает при выполнении вне льда запрещенного приема «толчок клюшкой в грудь». При этом максимальное ускорение (50,4 g ) зафиксировано при падении игрока на спину. Защитные действия игрока в остальных случаях привели к существенно меньшим значениям ускорения. На льду наибольших значений (26,8 ± 7,6) g ускорение головы достигает при выполнении приема «толчок плечом в плечо при параллельном движении». При этом максимальное ускорение (42,3 g ) зафиксировано в случае, когда толчок пришелся преимущественно в плечо, а не в спину. Таким образом, формирование технически правильных защитных действий игрока как при тренировке вне льда, так и на льду позволяет снизить риск возникновения травм головы.

Бесплатно

Установка для определения направления, скорости и времени прохождения аэрозольного облака, образуемого при кашле и чихании: результаты работы (в рамках программы борьбы с COVID-19)

Парфентьева Н.А., Парфентьев Н.А.

Статья научная

Признано, что Covid -19 в основном передается воздушно-капельным путем. Особенно опасно чихание и кашель больного, когда вместе со струей воздуха, движущейся с большой скоростью (при чихании скорость воздушного потока может быть около 150 км/ч), вылетают капельки жидкости, содержащие вирусы. Для создания физической и численной моделей, описывающих эти процессы, и расчетов концентрации аэрозольных частиц не хватает экспериментальных данных. Дается описание установки для оценки изменяющегося со временем распределения скоростей и изменения формы аэрозольного облака, возникающего при кашле и чихании. Предлагаемый экспериментальный метод позволяет получать данные о распределении относительных скоростей при однократном акте выделения воздуха. Эти данные затем калибруются по измерениям абсолютной скорости с помощью датчика с низкой чувствительностью, устанавливаемого вблизи источника. Целью проводимых исследований является определение направления и скорости движения облака, несущего капли с вирусом, а также времени его прохождения мимо потенциальных реципиентов. По этим данным можно оценить полученную дозу инфекции и зависимость этой дозы от расстояния между источником и человеком, находящимся недалеко от него. Исследование не претендует на полноту, которая может быть достигнута при изучении больших групп испытуемых, но после его завершения сможет служить исходным материалом для приближенных к реальности цифровых моделей передачи инфекции. Работа содержит также предварительные результаты первого цикла экспериментов на этой установке. На основе полученных результатов даются практические рекомендации, направленные на противодействие распространению инфекции.

Бесплатно

Устойчивое управление позой и движениями стоящего гуманоида по принципу естественных синергий у человека

Александров А.В., Мергнер Т., Фролов А.А., Хеттик Г., Муравьев И.П.

Статья научная

Теоретически и экспериментально исследуются биологически адекватные принципы устойчивого управления движением тела стоящего гуманоида. Теоретическая часть основана на количественном анализе биомеханической модели тела человека с некоторыми типичными антропометрическими параметрами. Экспериментальная часть включает измерения на антропоморфном роботе, в котором реализованы принципы устойчивого управления, найденные теоретически. Анализ проводится в терминах движений вдоль собственных векторов динамического уравнения («собственных» (естественных) синергий, исследованных авторами ранее в экспериментах с движениями человека). Основным результатом работы явилось экспериментальное подтверждение возможности устойчивого управления реальным механическим антропоморфным роботом путем независимого управления каждой из естественных синергий.

Бесплатно

Уточнение индивидуальной зависимости модуля упругости трабекулярной костной ткани от объемного содержания матрикса

Акулич Ю.В., Акулич А.Ю., Денисов А.С., Шайманов П.С., Шулятьев А.Ф.

Статья научная

Зависимость модуля упругости трабекулярной костной ткани от объемного содержания матрикса используется при моделировании процесса адаптации костной ткани как изотропной среды, поскольку устанавливает связь механических свойств с параметрами структуры. Известные зависимости имеют вид степенной функции модуля упругости материала трабекулы и объемного содержания матрикса. Они чувствительны к локализации губчатой костной ткани и удовлетворяют определяющему соотношению Ковина ( Cowin, 1976). Однако они обладают неопределенной погрешностью, поскольку не учитывают ориентацию трабекул, влияющую на выбор модуля упругости материала трабекулы, а также свойство минимальности структуры (Бэрджери - Ру, Berjery - Roux, 1895), согласно которому максимальная прочность достигается при минимальных затратах материала, т.е. плотности. Цель настоящего исследования - уточнение данной зависимости, основанное на учете этих фундаментальных свойств строения трабекулярной костной ткани. В соответствии с законом Вольфа ( Wolff, 1892) трабекулы костной ткани в результате структурной адаптации ориентированы продольной осью вдоль траектории первого главного напряжения. Этим обеспечивается наибольшая прочность структуры, и, следовательно, модуль упругости материала трабекулы равен модулю упругости трабекулы в направлении ее продольной оси. Для учета свойства минимальности показатель степенной функции в соотношении для упругого модуля материала представляется линейной функцией от объемного содержания матрикса, где коэффициент, стоящий перед объемным содержанием матрикса, находится из условия предполагаемой (в силу завершенности эволюции) однородности критерия оптимальности для минимальной структуры в рассматриваемой области костной ткани. Критерий оптимальности заключается в стремлении к максимуму отношения предела прочности к плотности (Образцов, 1989). Учет строения трабекулярной структуры приводит к возрастанию локального и среднего по области проксимального отдела бедра модуля упругости (на 84%) и уменьшению относительного стандартного отклонения (на 40%), не изменяя характер распределения.

Бесплатно

Уточнение прикуса на основе биомеханического моделирования

Тверье В.М., Никитин В.Н., Кротких А.А.

Статья научная

В данной работе на основе задачи управления коррекцией прикуса с учетом положения диска височно-нижнечелюстного сустава моделируется влияние положения нижней челюсти на усилия в жевательных мышцах и реакции височно-нижнечелюстных суставов. Получены зависимости усилий жевательных мышц и реакции височно-нижнечелюстных суставов при варьировании параметров прикуса в физиологическом диапазоне их нормальных значений при ограничениях на напряжения в теле нижней челюсти и диске височно-нижнечелюстного сустава. Разработана методика уточнения положения прикуса, параметры которого выбраны стоматологом, с анализом усилий жевательных мышц и реакции височно-нижнечелюстных суставов, а такжес анализом напряжений, возникающих в теле нижней челюсти и диске височно-нижнечелюстного сустава. Данные результаты позволяют дать рекомендации по уточнению выбранного стоматологом варианта коррекции прикуса с долгосрочным прогнозом возможности появления патологических изменений в зубочелюстной системе. Предложенная методика уточнений положения прикуса дополняет существующую методику коррекции количественными показателями, позволяющими уменьшить, по-нашему мнению, количество повторных обращений и вероятность появления негативных последствий, связанных с изменением прикуса. В работе приведен пример использования данной уточняющей методики коррекции прикуса и проанализированы полученные результаты.

Бесплатно

Уточненное описание управляемого движения верхней конечности при активации скелетной мышцы

Шилько С.В., Черноус Д.А.

Статья научная

Разработано новое уточненное описание управляемого движения основных элементов опорно-двигательной системы человека в процессе активации скелетных мышц c учетом вязкости и нелинейно-вязкоупругого характера деформирования не только мышечных, но и соединительных тканей. В качестве базовой использована ранее предложенная авторами трехэлементная модель скелетной мышцы, состоящая из нелинейно-вязкоупругого элемента, описывающего деформирование оболочки мышцы, нелинейно-упругого элемента, описывающего деформирование актиновых и миозиновых нитей при сокращении мышцы, и сократительного элемента, формализующего актомиозиновое взаимодействие. С целью адекватного моделирования эквивалентной тяги, образованной мышцей и соединительными тканями, к трем перечисленным выше элементам последовательно присоединен нелинейно-вязкоупругий элемент, описывающий деформирование сухожилия. Для апробации предложенной биомеханической модели анализируется подъем груза верхней конечностью (рукой) человека. Проведенные расчеты показали возможность описания явлений «задержки» начала движения при активации мышцы и возникновения затухающих колебаний звеньев опорно-двигательной системы около равновесного состояния. В рассмотренном примере величина задержки составила 0,08 с, а период угловых колебаний - 0,55 с соответственно. При t > 1,5 c колебания практически прекращаются. Помимо рационализации спортивных тренировок и трудовой активности, разработанная модель и методика расчета представляют интерес для воспроизведения мышечной активации в «умных» материалах высокомолекулярной природы, используемых при создании интеллектуальных приводов и конструкций управляемой конфигурации.

Бесплатно

Уточненный статистический анализ аберраций высших порядков и тотальных аберраций у пациентов с эмметропией и аномалиями рефракции

Качанов А.Б., Корников В.В., Бауэр С.М., Архипова И.М., Зимин Б.А.

Статья научная

Проведен статистический анализ зависимости тотального уровня аберраций и интегрального уровня аберраций высших порядков (здесь и далее - аберраций высших порядков) в зависимости от вида клинической рефракции и степени аметропии. Выполненные расчеты позволили сделать вывод о том, что аберрации высших порядков присущи как глазам с эмметропией (нормальным зрением), так и глазам с аметропиями (миопией и гиперметропией). Оказалось, что тотальный уровень аберраций глаза в целом напрямую коррелирует со степенью аметропии и статистически значимо возрастает при увеличении степени аметропии (сферического компонента рефракции). Аберрации же высших порядков практически не меняются на глазах с эмметропиями и аномалиями рефракции. По уточненным данным выявлено, что на глазах с гиперметропией слабой и средней степени интегральный уровень аберраций высших порядков выше, чем при миопии и эмметропии, но с незначительной статистически достоверной разницей.

Бесплатно

Факторы разрыва аневризм сосудов головного мозга: обзор литературы

Иванов Д.В., Доль А.В.

Статья научная

Аневризмы являются патологическими расширениями просвета сосудов. Разрыв аневризм ведет к субарахноидальному кровоизлиянию и, как следствие, к геморрагическому инсульту. Смертность при этом достигает 45%, а половина выживших испытывает серьезные неврологические проблемы. Диагностирование аневризм сосудов головного мозга затруднено вследствие того, что они, как правило, не имеют характерных симптомов. Тем не менее диагностика при помощи компьютерной или магнитно-резонансной томографии позволяет выявлять аневризмы и определять их морфологию довольно точно. Сегодня проблема выявления и определения характеристик аневризм стоит весьма остро, так как превентивное хирургическое лечение влечет серьезные постоперационные осложнения, а несвоевременное лечение приводит к их разрыву и, как следствие, к инсульту. Выработка методов и критериев оценки риска разрыва аневризм является актуальной научной проблемой. Необходимо понимать, является ли та или иная аневризма склонной к разрыву, чтобы сформировать тактику лечения. Авторами в первую очередь оцениваются абсолютные размеры, а также относительные геометрические характеристики. Эти данные могут быть получены на основе выполнения диагностических процедур при помощи компьютерной и магнитно-резонансной томографии. Отдельно стоит отметить механические факторы, которые идентифицируются на основе натурных и численных экспериментов. В данной работе выполнен обзор современных исследований, посвященных выявлению и обоснованию применимости предикторов и факторов разрыва внутричерепных аневризм. Приведены числовые значения факторов, а также поднят вопрос о возможности их применения в диагностике и предоперационном планировании лечения.

Бесплатно

Феномен статистической неустойчивости в оценке произвольных и непроизвольных движений

Филатова О.Е., Еськов В.В., Филатов М.А., Иляшенко Л.К.

Статья научная

В 2016 году исполняется 120 лет со дня рождения Н.А. Бернштейна. Его критическая статья в адрес условно-рефлекторной теории И.П. Павлова была опубликована почти 60 лет назад, но до настоящего времени гипотеза «повторение без повторения» Бернштейна так и не изучена. Количественное описание подобных экспериментальных результатов сейчас выполнено нами на основе построения матриц парных сравнений выборок, в условиях многократных повторений регистрации движений. Конкретные количественные результаты демонстрируют различия между произвольными (теппинг) и непроизвольными (постуральный тремор) движениями. Доказывается, что в рамках статистической оценки существенных различий между этими движениями нет. Представлены новые методы расчета психофизиологических параметров человека. Вводится новое понятие эффекта Еськова-Зинченко, который демонстрирует хаотический калейдоскоп статистических функций распределения f ( x ) получаемых выборок, спектральных плотностей сигналов и их автокорреляций A ( t ). Обсуждается роль сознания в организации различных видов движения. Доказывается, что якобы непроизвольные движения (тремор) и произвольные движения (теппинг) с позиций стохастического подхода мало отличаются друг от друга. Эти два типа движений хаотичны по сути, так как статистические функции распределения f ( x ) получаемых подряд выборок хаотически изменяются. В рамках новой теории хаоса-самоорганизации предлагаются методы расчета матриц парных сравнений выборок, которые обеспечивают выявление четких различий между тремором и теппингом, т.е. между непроизвольными и произвольными движениями. Сама произвольность, т.е. усиление сознания в организации движений, осуществляется увеличением доли стохастичности в сравниваемых подряд выборках треморограмм и теппинграмм испытуемых. Это представляет количественно эффект Еськова-Зинченко не только в оценке организации движении, но и в осуществлении регуляции различных других функциональных систем организма, которые обеспечивают гомеостаз.

Бесплатно

Физиологические обоснования метода искусственной коррекции движений посредством программируемой электростимуляции мышц при ходьбе

Витензон А.С., Петрушанская К.А.

Статья научная

В статье даны физиологические обоснования впервые разработанного в отечественной медицине метода искусственной коррекции движений посредством электрической стимуляции мышц. Рассмотрены следующие аспекты: 1) идеология метода - фазовая электрическая стимуляция мышц в двигательном цикле в интервалах их наибольшего возбуждения и сокращения; 2) основные функции искусственной коррекции движений (терапевтическая, диагностическая, прогностическая); 3) концепция дефицита мышечной функции при патологической ходьбе; 4) гипотеза образования нового двигательного навыка под влиянием фазовой электрической стимуляции; 5) физиологические обоснования основных технологических операций при проведении метода искусственной коррекции движений (выбор корректируемых движений и стимулируемых мышц, определение амплитудной и временной программ электрической стимуляции, установление режимов электрической стимуляции при ходьбе). В заключение подчёркнута высокая эффективность метода искусственной коррекции движений для реабилитации большого контингента больных с нарушениями опорно-двигательных функций.

Бесплатно

Журнал