Статьи журнала - Российский журнал биомеханики
Все статьи: 882
Сверхэластичность и механические свойства тонкой проволоки tini после термообработки
Статья научная
Сплавы на основе никелида титана активно используются в медицине в качестве имплантатов. Особую популярность получила проволока из никелида, которую применяют для изготовления сетчатых имплантатов, использующихся в рабочих элементах для ортодонтических аппаратов, искусственных связках при разрывах сухожилий и др. Однако, перед производством изделий из проволоки никелида титана последнюю подвергают термообработке для придания нужной формы в процессе обжатия. Многие работы посвящены исследованию отжига проволок толщиной более 1 мм, поэтому целью данной работы будет представление результатов изучения структуры и механических свойств никелидтитановых проволок диаметром 100 мкм, отожженных при 300, 400, 500, 600 °C. Деформационное поведение проволоки исследовалось после испытаний на прочность при растяжении. Полученные кривые растяжения описывают его механические свойства и сверх-эластичность. Поверхность излома проволоки исследовалась на сканирующем электрон-ном микроскопе с энергодисперсионным рентгеновским анализатором. Также проводился фрактографический анализ основных характеристик излома. Установлено, что прочность на разрыв и мартенситное напряжение сдвига уменьшаются с увеличением температуры отжига. Условия отжига, определенные полученными результатами, не подавляют сверх-эластичность проволоки, а придают ей прочность и пластичность, необходимые для медицинских целей. Образцы проволоки, отожженные при 300 и 400°С, демонстрируют схожее сверхэластичное поведение при циклических испытаниях, характеризующихся механическим гистерезисом и 1 % остаточной деформации. Отжиг проволоки толщиной 100 мкм при 500 и 600 °C спровоцировал большую остаточную деформацию после циклических испытаний.
Бесплатно
Связь наследственной тромбофилии с выкидышами и мертворождениями: исследование населения Грузии
Статья научная
Наследственная тромбофилия повышает риск не только венозной тромбоэмболии во время беременности, но и осложнений беременности, опосредованных плацентой, включая выкидыши и мертворождения. Связь между тромбофилией и плацентарно-опосредованными осложнениями беременности была противоречивой в различных ретроспективных исследованиях «случай - контроль» и проспективных когортных исследованиях. Очевидно, что тромбоз плацентарных сосудов, приводящий к аномальной плацентации, по крайней мере частично ответственен за эти осложнения беременности. В данном ретроспективном исследовании методом «случай - контроль» участвовали пациентки с осложнениями беременности (выкидыши, мертворождения), а также здоровые лица, соответствующие контрольной группе. Распространенность мутации фактора V Лейдена была статистически значимо выше у женщин с выкидышами (420 пациентов; 4,8 %; p =0,026) или мертворождениями (120 пациентов; 9,8 %; p =0,001). Распространенность гомозиготной мутации метилентетрагидрофолат редуктазы C677T была статистически значимо повышена у женщин с выкидышами (420 пациенток; 7,6 %; p =0,015) и была слабой у пациенток с мертворождениями (120 пациенток; 4,9 %; p =0,102). Распространенность мутации метилентетрагидрофолат редуктазы у пациенток с двумя выкидышами ( N =205) была значительной (7,8 %; p =0,015). Мы обнаружили слабую или отсутствующую связь между мутацией протромбина G20210A и выкидышами ( N =420; 3,8 %; p =0,156) или мертворождениями (120 пациентов; 2 %; p =0,572). Исходя из наших данных, женщины с фактором V Лейдена и мутацией метилентетрагидрофолат редуктазы имеют повышенный риск развития выкидышей и/или мертворождения. Мутация гена протромбина имеет слабую или нулевую связь с изученными осложнениями беременности основывается на положительных посевах крови и помогает разработать стратегию лечения.
Бесплатно
Силы инерции в задачах биомеханики
Статья научная
Как известно, в динамике относительного движения рассматриваются понятия переносной и кориолисовой сил инерции. Эти силы объединяются общим термином «эйлеровы силы инерции». В принципе Даламбера используется величина, равная взятому со знаком «минус» произведению массы материальной точки на ее ускорение в данной системе отсчета. Данная величина обозначается термином «даламберова сила инерции». Зачастую за рамками изучения остается вопрос о существовании сил инерции. Поскольку эйлеровы и даламберова силы инерции не подчиняются третьему закону Ньютона, то эти силы не являются физическими в смысле, принятом в механике. Несмотря на это, математические приемы, используемые в динамике относительного движения и принципе Даламбера, нашли широкое применение в различных областях механики за счет того, что введение сил инерции упрощает описание некоторых механических явлений, наблюдаемых в природе. В частности, с помощью понятия «силы инерции» становится более простым и наглядным решение некоторых проблем биомеханики. Для демонстрации данного утверждения в представленной работе проводится решение двух задач: 1) исследование траектории весенней миграции полярной крачки; 2) исследование кровотока в общей сонной артерии летчика, выполняющего на самолете мертвую петлю.
Бесплатно
Синдром запястного канала с точки зрения биомеханики. Обзор литературы
Статья обзорная
Синдром запястного канала (карпальный туннельный синдром - от англ. Carpul tunnel syndrome) - это мононевропатия (поражение одного периферического нерва) срединного нерва в результате его компрессии окружающими тканями. Карпальный синдром входит в группу туннельных невропатий, которых в литературе описано более 30 форм, и составляет до 9 % всех поражений периферических нервов различной этиологии. Распространённость синдрома запястного канала составляет 150 - 276 человек на 100 тыс. населения. Около 4-5 % трудоспособного населения в возрасте от 40 до 60 лет страдают синдромом запястного канала. Особенность компрессионных невропатий состоит в том, что они имеют прогрессирующий характер течения, резистентность к лечению и склонность к рецидивированию. Все вышеперечисленное приводит к нарушению бытовой и трудовой адаптации, что представляет собой серьезную медико-социальную проблему. Впервые синдром запястного канала описал J. Parget в 1854 г. В данной работе описывается необходимость биомеханического подхода к исследованию синдрома запястного канала.
Бесплатно
Скорость мозгового кровотока и работоспособность человека
Статья научная
Ранее выявлена взаимосвязь функционального состояния конечности и линейной скорости кровотока по средним мозговым артериям контрлатеральной стороны головного мозга. Настоящая работа выполнена с целью анализа причин возрастного снижения скорости кровотокапо средним мозговым артериям. Исследуемые величины скорости кровотока оценивали с помощью метода ультразвуковой допплерографии (датчик на 2 МГц). Исследования выполнены в состоянии физического покоя и при проведении функциональной мышечной пробы (сжатие кистевого эластического эспандера)у 30 практически здоровых людей в возрасте 18-60 лет и у 30 больных в возрасте 5-62 лет с врожденным отставанием в росте одной из нижних конечностей в процессе ее оперативного удлинения по Илизарову на 3-7 см (в среднем на 4,5 см).Обнаружено возрастное снижение скорости кровотокапо средним мозговым артериям у здоровых обследуемых и еще более выраженное у больных с ортопедической патологией.Выявлена также взаимосвязь величин скорости кровотокапо средним мозговым артериям контрлатеральной стороны мозга и степени отставания пораженной конечности в продольных размерах у больных. Показано, что снижение скорости кровотокаявляется необходимым условием сохранения ауторегуляции мозгового кровотока, при нарушении которой с увеличением возраста, а также у больных в процессе лечения существенно снижается их работоспособность.
Бесплатно
Современные аспекты процедуры выравнивания трансфеморальных и транстибиальных протезов
Статья обзорная
Выравнивание протеза играет важную роль в реабилитации людей с потерей нижней конечности. Целью данной работы был систематический обзор исследований по выравниванию протезов и выделение основных результатов, а также соображений по внедрению процедур выравнивания. В процессе обзора проводился поиск научных статей в базах данных Scopus , PubMed и IEEE . Для определения распространенности процедур выравнивания протезов с технической и алгоритмической точек зрения использовалась методология PRISMA (Предпочтительные пункты отчетности для систематических обзоров и мета-анализов). Были рассмотрены следующие данные из статей: популяционные экспериментальные характеристики, результаты измерений и метрик, параметры процедуры выравнивания и влияние выравнивания протезов на результаты реабилитации. Качество работ оценивалось с помощью тринадцати заранее разработанных критериев. Большинство исследований в выборке были оценены как низкокачественные на основании нашей формальной оценки. Исследования показали, что изменения момента реакции приёмной гильзы, силы реакции на опору, давления на приёмную гильзу со стороны конечности, пространственно-временных данных и комфорта пациента, как правило, зависят от приёмной гильзы, углов наклона стопы и движения стопы. При проведении исследований по выравниванию особое внимание уделялось способу передвижения, использованию обуви, времени аккомодации и количеству испытаний. В литературе представлена ограниченная информация об особенностях и результатах процедур выравнивания. Доказательства не отличаются высоким качеством и относятся в основном к людям с транстибиальной ампутацией.
Бесплатно
Современные исследования техники спусков в горнолыжном спорте и их перспективы в XXI веке
Статья научная
Существующие методы оценки техники спусков основываются на данных видеозаписи, проводимые в течение многих лет тензометрические исследования находятся на стадии экспериментов. Разработанная и реализованная автором на практике комплексная методика оценок технической и тактической подготовленности представила возможность изучения ее уровня у большого контингента горнолыжников. Установлены значения корреляционных связей между результатами соревнований и уровнем технической подготовленности горнолыжников. Представлены соображения автора в виде прогноза о развитии методов исследований техники спусков горнолыжников в XXI веке.
Бесплатно
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 биосовместимого антибактериального покрытия для эндопротезов на основе карбоната кальция
Статья научная
Описывается методика решения одной из основных проблем современного эндопротезирования - вопрос повышения биосовместимости имплантируемого материала с организмом человека с целью предотвращения и устранения перипротезной инфекции. Согласно современным источникам, перипротезная инфекция является самой частой причиной ревизионного эндопротезирования. Возможное развитие послеоперационных осложнений на фоне несовместимости материалов с высоким риском летального исхода усиливает важность усовершенствования предмета обсуждения. Решение проблемы представляется в создании на поверхности имплантата специализированного покрытия. В качестве базовой основы предлагается использовать минеральную соль неорганического происхождения - карбонат кальция. Выбор матрицы обусловлен биохимическими особенностями соединения, основные из которых - высокоразвитая удельная поверхность и биосовместимый с организмом человека состав. В качестве модификаторов, обеспечивающих антибактериальное действие, предлагаются цинк и антибиотик ванкомицин. В результате исследования разработана 3 D -модель эндопротеза локтевого сустава, обеспечивающего его надежную фиксацию в костном стволе. Исследовано напряженно-деформируемое состояние эндопротеза; получены значения запаса прочности отдельных элементов модели, синтезировано биосовместимое покрытие на основе карбоната кальция; произведена его модификация антибактериальными агентами; получены фотографии микрочастиц оболочки, определены их средний размер и индекс полидисперсности; произведен биохимический анализ с использованием микроорганизмов, являющихся наиболее частыми возбудителями инфекционного поражения в послеоперационный период; выявлены зоны угнетения микроорганизмов и на их основе определена наиболее эффективная концентрация действующих веществ. Результаты демонстрируют подтверждение положительного влияния на динамику уровня биосовместимости, тем самым доказывают антибактериальный эффект разработанного покрытия.
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 подходов численного моделирования пористых костных имплантатов из Ti6Al4V
Статья научная
Аддитивные технологии позволили сделать значительный прорыв в разработке и изготовлении персонализированных пористых имплантатов, которые имеют явные преимущества перед монолитными предшественниками. Вместе с тем перед инженерами возникает ряд новых задач, одной из которых является корректное и эффективное численное моделирование пористо-сетчатых имплантатов в процессе решения задач оптимизации. В исследовании проводится сравнение подходов численного моделирования пористого титана для костных имплантатов с учетом различий механических параметров материала и геометрии моделей. Рассматривается детальная геометрия структуры 9 моделей, для которых задаются два варианта параметров материала: чистого сплава Ti6Al4V и экспериментальные, полученные для образцов, напечатанных из порошка Ti6Al4V . В качестве предложенного подхода гомогенизации структуры рассматривается континуальная модель цилиндра, для которого задаются экспериментальные свойства материала образцов. Полученные численно значения модулей Юнга для каждого подхода сравниваются с полученным в эксперименте. Установлено, что при задании свойств чистого сплава расчетный модуль Юнга превышает экспериментальный на 83-92 %. Наиболее близким к эксперименту является детальное моделирование геометрии с заданием экспериментальных свойств структуры материала, при этом расчетный модуль Юнга не превышает экспериментальный более чем на 10%. Однако в этом случае расчет занимает от 2 до 8 ч. В случае континуального моделирования расчетные модули Юнга превышают расчетные модули при детальном моделировании не более чем на 11 %, при этом расчет длится не более 1 мин. Исходя из этого, предлагается использовать континуальный подход к моделированию имплантатов в процессе расчета оптимизации их формы, в качестве первичной итерации перед детальным моделированием структуры. В качестве свойств материала необходимо использовать механические параметры структур, предварительно полученные из экспериментов на одноосное сжатие. Использование свойств чистого сплава при расчете пористой структуры приведет к результатам, значительно превышающим фактические.
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
