Статьи журнала - Российский журнал биомеханики
Все статьи: 846
Статья научная
Окклюзионная тонометрия и электрокардиография в состоянии покоя широко применяются в медицине для диагностики и мониторинга состояния сердечно-сосудистой системы. В последние годы благодаря появлению портативных и мобильных гаджетов разрабатываются программно-аппаратные реализации этих методов для фитнеса и спортивных тренировок. Представлены результаты анализа гемодинамики спортсмена в реальном масштабе времени по данным синхронно проводимой тонометрии и электрокардиографии в процессе трехэтапного нагрузочно-скоростного тестирования «покой-нагрузка-восстановление». Показано, что на основе использования указанных диагностических методов, одномерного биомеханического моделирования гемодинамики и экспериментально полученных статистических зависимостей возможен мониторинг весьма важных и информативных показателей энергоэффективности движения человека (потребление кислорода, динамика кислородного долга, долевое распределение аэробных и анаэробных источников энергообеспечения), в том числе для оценки эргономичности спортивного снаряжения. Такой мониторинг в условиях фитнеса, спортивных тренировок и состязаний реализован лишь с применением сложных и дорогостоящих приборов. В связи с этим предложено использовать разработанный авторами мобильный программно-аппаратный комплекс и биомеханические критерии (частоту сердечных сокращений до и после нагрузки, объем потребляемого кислорода, величину кислородного долга), характеризующие энергозатраты спортсмена, для оценки качества спортивного снаряжения, в частности беговых лыж. Выбор бионически адекватных лыж осуществляется на основе статистического анализа результатов нагрузочно-скоростного тестирования группы спортсменов
Бесплатно
Эргономические предложения по развитию роботизированных тренажеров для ходьбы
Статья научная
Неврологические нарушения ходьбы требуют долговременной реабилитации. В результате исследований проведена оценка роботизированных тренажеров с целью улучшения локомоторных качеств пациента и устранения физической перегрузки оператора. Целью данной работы является эргономический анализ коммерческого роботизированного тренажера ходьбы с точки зрения операторов и пациентов во время сеансов терапии. Эргономический анализ проводился на приборе Hocoma's Lokomat Pro с участием пяти случайно выбранных операторов, а также десяти пациентов (взрослых и детей), принявших участие в локомоторной терапии ходьбы. Оба эксперта пришли к выводу, что наиболее проблемными моментами с точки зрения безопасности и усталости для операторов являются процесс подготовки устройства, индивидуальная настройка устройства для каждого пациента и уровень шума, производимого устройством. Чаще всего пациенты испытывали неудобства при передвижении по наклонной платформе для подъема на беговую дорожку и неудобными креплениями. Несмотря на то, что Lokomat Pro является наиболее широко используемым роботизированным тренажером ходьбы со многими преимуществами, которые способствуют улучшению локомоторных навыков пациента, всегда есть возможности для его улучшения, как и любого другого медицинского устройства. Исследование и разработка роботизированных тренажеров ходьбы - это длительный процесс, требующий междисциплинарного сотрудничества. Сотрудничество даёт богатый опыт всей команды специалистов и гарантирует соответствие продукта критериям для конечных пользователей.
Бесплатно
Явление образования винтового противоточного движения газовых сред при вентиляции легких
Статья научная
В данной работе освещены новые представления о биомеханике вентиляции легких, развитые на основе научных открытий авторов в области биомеханики транспортных систем живого организма. Исследования направлены на устранение противоречий между традиционными представлениями о движении газовых сред в респираторной системе человека и животных и экспериментально наблюдаемыми фактами, указывающими на существование более эффективного механизма вентиляции легких. С позиций универсальности винтового движения биологических сред в транспортных каналах живого организма рассматривается винтовой противоточный механизм вентиляции легких. Теоретическими и экспериментальными исследованиями доказано и обосновано существование данного явления. Изучение морфофункциональных особенностей в организации трахеобронхиального дерева показало соответствие развиваемой концепции реальной физиологии дыхания. На основе новых знаний разработана технология искусственной вентиляции легких для анестезиологии, реаниматологии и интенсивной терапии. В клинических условиях показана высокая эффективность предложенной технологии.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассматривается формулировка феноменологической конститутивной модели для мягких соединительных тканей с учетом упругости и повреждаемости. Предложенная модель позволяет учесть большие деформации, нелинейность упругого поведения материала, диссипативные явления повреждаемости и анизотропию, которые являются отличительными характеристиками мягких соединительных тканей. Модель, учитывающая упругость и повреждаемость, определяется, исходя из функции свободной энергии Гельмгольца для изотропных и усиленных волокнами материалов, при этом вводятся соответствующие критерии повреждаемости для каждой фазы, образующей композит. Показывается, что параметры могут быть скорректированы с конкретной структурной конфигурацией составляющих компонент, таких как волокна коллагена. Это доказывает соответствие феноменологической конститутивной модели с микроструктурным строением ткани. На этом основании обсуждается оценка кратковременного механического ответа сухожилий человека. При этом сравниваются экспериментальные данные и аналитические результаты.
Бесплатно
Ядро костной интегративной коммуникации: информационная и энтропийная сети
Статья научная
При формулировке гипотезы костной интегративной коммуникации первоначальной целью было предположить существование у костной ткани функциональной памяти. Благодаря ей каждый физиологический процесс приводит как к развитию костной ткани, так и к ее перестройке, что может иметь место в нескольких случаях. Использование теории информации для анализа коммуникационной сети и энтропии Шеннона, позволяющей глубже понять ту же информацию, дает оперативный «свод», в рамках которого мы можем оценивать и предсказывать, какое напряжение в костной ткани могло бы вызвать перестройку этой ткани (благодаря также анализу значений энтропии и свободной энергии системы, состоящей из «гибких цепей» информации). Возможно также выдвижение гипотезы о механизме, который формирует в системе мнемонический комплекс, основанный на вышесказанном.
Бесплатно
Статья научная
Создание медицинских изделий с помощью аддитивных технологий является весьма актуальной задачей. Возможность изготовления изделия по 3D-модели по результатам компьютерной томографии позволяет учесть все индивидуальные особенности пациента. В обзоре проведено сравнение механических свойств различных материалов, используемых для изготовления медицинских изделий, и рассмотрены методы решения задачи снижения модуля Юнга с целью приближения значений упругого модуля металлического материала и кости. Проанализированы основные типы ячеистых структур, используемых для изготовления имплантатов. Представлены современные данные о возможностях изготовления ячеистых структур для медицинского применения методом послойного сплавления из титановых сплавов. Показано, что механические и эксплуатационные свойства ячеистых структур сильно зависят от технологических параметров процесса, за счет варьирования которых технология послойного лазерного сплавления позволяет управлять свойствами и характеристиками ячеистых структур как на макро-, так и на микроуровне. Рассмотрены актуальные данные о зависимости механических и эксплуатационных свойств от параметров и типа ячеистых структур. Показано, что, благодаря гибкости технологии, она может быть использована для создания имплантатов различного типа. Проведено сравнение механических свойств изделий со сложной внутренней геометрией, изготовленных из титанового сплава Ti6Al4V и нелегированного титана, на основе ячеистых структур, отличающихся типом и геометрическими параметрами. Показано, что изделия из титановых сплавов типа Ti6Al4V, изготовленные методом послойного лазерного сплавления, могут быть успешно использованы в медицине за счет гибкости технологии, которая позволяет создавать персонализированные низкомодульные имплантаты и эндопротезы.
Бесплатно
