Статьи журнала - Российский журнал биомеханики

Все статьи: 914

Влияние остеоартроза коленного сустава на биомеханические показатели тазобедренного сустава

Влияние остеоартроза коленного сустава на биомеханические показатели тазобедренного сустава

Солодилов Р.О., Логинов С.И.

Статья научная

Цифровая визуализация биомеханических исследований костно-мышечной системы с помощью безмаркерного захвата движений при остеоартрозах весьма актуальна. Целью исследования является установление особенностей влияния остеоартроза коленного сустава на биомеханические показатели тазобедренного сустава у людей в возрасте 40-65 лет. В исследовании приняло участие 42 человека без симптоматических признаков остеоартроза коленного сустава (контрольная группа) и 31 человек с билатеральным остеоартрозом коленного сустава (экспериментальная группа) в возрасте 40-65 лет. Методом безмаркерного захвата движений зафиксированы значимые различия между группами контрольной и экспериментальной в кинематике тазобедренных суставов и во временных показателях, полученных при проведении теста ( p ≤ 0,01). Для выполнения теста в экспериментальной группе требуется 1,94 ± 0,09 с ( X ± SD ), а в контрольной группе - лишь 1,72 ± 0,07 с ( p ≤ 0,01). Существенные различия зафиксированы в фазу опоры: у экспериментальной группы - 0,78 ± 0,03 с, у контрольной - 0,62 ± 0,03 с ( p ≤ 0,01). Во второй и третьей фазах существенных различий между контрольной и экспериментальной группами не обнаружено. Показано, что при выполнении теста люди, страдающие остеоартрозом коленного сустава, имеют бóльшую флексию бедра (на 21 %), чем люди без остеоартроза коленного сустава. В контрольной и экспериментальной группах существенные различия найдены между доминантными нижними конечностями. В экспериментальной группе тазобедренные суставы доминантных конечностей находились в положении бóльшей наружной ротации (на 25 %) по сравнению с контрольной группой. Также обнаружено, что в конце теста тазобедренные суставы доминантных конечностей испытуемых экспериментальной группы находились в менее отведенном положении (на 49 %), чем в контрольной. Существенные различия между тазобедренными суставами доминантной и недоминантной конечностей зафиксированы внутри контрольной группы, т.е. недоминантная конечность имела бóльшие моменты наружной ротации (на 31 %), чем доминантная конечность ( p ≤ 0,01). Данные различия могут обозначать, что люди, страдающие остеоартрозом коленного сустава, претерпевают гораздо большее напряжение в хрящах тазобедренного сустава, что потенциально может привести к развитию и/или прогрессированию остеоартроза в тазобедренном суставе.

Бесплатно

Влияние применения ботулинотоксина на биомеханическую структуру ходьбы больных детским церебральным параличом

Влияние применения ботулинотоксина на биомеханическую структуру ходьбы больных детским церебральным параличом

Матвеева И.А., Дутикова Е.М., Петрушанская К.А., Левченкова В.Д., Сутченков И.А.

Статья научная

Данная работа посвящена изучению влияния комплексного лечения с применением ботулинотоксина на биомеханическую структуру ходьбы детей с диплегической формой детского церебрального паралича. Исследования проводились многократно у больной детским церебральным параличом на протяжении курса традиционного восстановительного лечения, в частности до введения ботулинотоксина, а затем через 7, 11, 17 и 23 дня после введения. Исследования показали, что ботулинотерапия в сочетании с традиционными методами реабилитации приводят к неоднозначным изменениям биомеханической структуры ходьбы. С одной стороны, наблюдается резкое снижение скорости ходьбы, трансформация временной структуры шага, значительное уменьшение устойчивости, редукция угловых перемещений в суставах ног, ослабление опорной и толчковой функций конечностей. С другой стороны, отмечается некоторое снижение рекурвации в коленном суставе и эквинуса в голеностопном суставе. В целом у данной больной наблюдается ухудшение биомеханической структуры ходьбы. Авторы полагают, что необходимы более эффективные методы формирования нового двигательного навыка, в частности фазовая электрическая стимуляция мышц или опорная стимуляция, так как коррекция проприорецептивной импульсации может в какой-то степени способствовать нормализации деятельности нарушенных структур нервной системы. С точки зрения авторов, необходимо целенаправленное формирование нового двигательного навыка непосредственно после введения ботулинотоксина.

Бесплатно

Влияние проницаемости и свойств стенки на перистальтический транспорт химуса в толстой кишке

Влияние проницаемости и свойств стенки на перистальтический транспорт химуса в толстой кишке

Пешин С.Е., Кучумов А.Г., Садеджи К.

Статья научная

Проницаемость стенки толстой кишки влияет на функциональные свойства кишечного барьера. Изза отсутствия стандартизации и методик измерения и оценки кишечной проницаемости результаты не всегда обладают достаточной надежностью. Математическое моделирование может помочь преодолеть эти проблемы в диагностике кишечной проницаемости.В качестве первого шага было необходимо разработать теоретическую модель перистальтического транспорта химуса в толстой кишке с проницаемой стенкой. Была разработана нестационарная двумерная модель течения химуса с учетом податливости и проницаемости стенки кишечника (рассматриваемого как неньютоновская жидкость). Для моделирования всасывания жидкости стенкой кишечника использовался закон Дарси. Реология химуса описывалась моделью Сиско. Скорость течения химуса представлена как функция амплитуды и скорости перистальтической волны. При уменьшении просвета кишки в жидкой среде формируется область, где скорость достигает максимального значения, uf = 0,2 см/с. Распределение скоростей всасывания в стенках толстой кишки было определено в зависимости от параметров перистальтической волны. Максимальная скорость всасывания частиц составила 0,08 см/с (при этом частицы в жидкой среде двигались с максимальной скоростью 0,2 см/с). Увеличение скорости распространения волны в два раза приводит к изменению давления по закону Дарси в 2,5 раза. Применение связанной модели взаимодействия жидкости и твердого тела с учетом проницаемости в толстой кишке позволяет рассматривать в совокупности три физических явления: течение химуса (жидкости), взаимодействие между жидкостью и стенкой, а также процесс всасывания жидкости, обусловленный проницаемостью. Выявлено, что влияние амплитуды волны окажется более значительным, чем скорость ее распространения.

Бесплатно

Влияние проницаемости поясков Каспари для воды и растворенных веществ на величину корневого давления: математическое моделирование

Влияние проницаемости поясков Каспари для воды и растворенных веществ на величину корневого давления: математическое моделирование

Логвенков С.А., Штейн А.А.

Статья научная

Проведено математическое моделирование с целью изучения влияния проницаемости поясков Каспари по отношению к воде и растворенным веществам на формирование корневого давления. Показано, что давление в сосудах ксилемы, приводящее к остановке вытекания жидкости на срезе корня (корневое давление), уменьшается при увеличении проводимости поясков Каспари по отношению к растворенным веществам при фиксированной гидравлической проводимости. Однако если пояски Каспари проницаемы только для воды и непроницаемы для растворенных веществ, то изменения корневого давления не наблюдаются.

Бесплатно

Влияние разновысокости нижних конечностей на биомеханические параметры ходьбы

Влияние разновысокости нижних конечностей на биомеханические параметры ходьбы

Щуров В.А., Новиков К.И., Мурадисинов С.О.

Статья научная

С целью исследования влияния разновысокости ног на биомеханические параметры ходьбы с помощью аппаратно-программного комплекса «Диаслед-Скан» обследованы группы больных с отставанием в росте одной конечности на 1-12 см до лечения (65 человек) и после уравнивания длины конечностей. Обнаружено, что у больных с отставанием в росте конечности с возрастом при ходьбе увеличивается нагрузка на стопу пораженной конечности, относительно больше повышается нагрузка на передний отдел стопы и сила заднего толчка, уменьшается площадь траектории центра давления. После уравнивания длины конечностей нормализуются временные параметры локомоций, улучшаются рессорная и балансировочная функции пораженной конечности.

Бесплатно

Влияние реологических свойств крови на формирование рециркуляционных зон вблизи стеноза коронарной артерии

Влияние реологических свойств крови на формирование рециркуляционных зон вблизи стеноза коронарной артерии

Махаева К.Е.

Статья научная

Настоящее исследование посвящено изучению влияния реологических свойств крови на особенности формирования рециркуляционных зон в гемодинамических течениях вблизи стеноза коронарной артерии. Для описания динамической вязкости была использована ньютоновская модель и модель Каро. Расчеты проводились для идеального двумерного сосуда с одиночным и двойным стенозом, которые имели степень перекрытия 50 – 80 % и для трех-мерной модели реальной коронарной артерии со стенозом 50 %, которая была реконструирована по данным рентгеноконтрастного исследования. На примере двумерной модели сосуда теоретически было обосновано формирование рециркуляционных зон после стеноза методами математического и компьютерного моделирования. Формирование стационарных вихревых областей существенно зависело от используемой модели крови. Показана связь между характеристиками явления рециркуляции тока крови и локальными и общими гемодинамическими характеристиками. Чтобы продемонстрировать взаимосвязь реологических свойств крови и характеристик явления рециркуляции тока крови на более сложных геометриях сосудов были проведены аналогичные компьютерные расчеты для трехмерной модели реальной коронарной артерии. Сравнительный анализ ньютоновской модели и модели Каро показал, что неньютоновское поведение крови существенно влияет на такие гемодинамические характеристики кровотока, как вязкость, давление, напряжение сдвига и скорость сдвига. Заметная разница в полученных результатах проявляется в случае больших скоростей течения. Был сделан вывод, что ньютоновская модель крови может быть использована только в сосудах с минимальными нарушениями в структуре кровотока.

Бесплатно

Влияние силы мышц бедра и голени на опорные реакции стоп у больных ахондроплазией после коррекции роста

Влияние силы мышц бедра и голени на опорные реакции стоп у больных ахондроплазией после коррекции роста

Менщикова Т.И., Долганова Т.И., Аранович А.М.

Статья научная

Не определено, при каких значениях силы мышц голени и бедра после их удлинения признаки локомоторной декомпенсации опорных реакций стоп при ходьбе будут минимальны. Изучение взаимосвязи силы мышц нижних конечностей и опорных реакций стоп актуально в оценке реабилитационного периода и в выборе сроков повторных этапов удлинения. Цель - оценка взаимосвязи силы мышц бедра, голени и опорных реакций стоп после удлинения сегментов нижних конечностей. Методиками подографии («ДиаСлед-Скан») и динамометрии (стенды разработаны в РНЦ «ВТО») обследовано 98 больных ахондроплазией 6-18 лет до и через 1-5 лет после удлинения бедра на 7-10 см и голени на 8-15 см. Исследование тыльных сгибателей стопы проводили при изменении угла в голеностопном суставе от 80 до 115°. Полного восстановления до исходного уровня силы мышц голени через 1-5 лет не выявлено ни в одной возрастной группе. Сниженные параметры силы мышц бедра до 60% и голени до 30% при сохраненной амплитуде движений в суставах не влияют на показатели опорных реакций стоп при ходьбе, регистрируется нормальная подограмма при медленном темпе ходьбы. «Правило оптимума походки» проявляется за счет снижения переднего толчка: более сильные мышцы подстраиваются под менее сильные. Отсутствие нормализации изометрического максимума Бликса через один год после удлинения свидетельствует о том, что сохраняется преобладание увеличенного растяжения мышц. Повторное удлинение голени целесообразно после нормализации изометрического максимума Бликса - регистрации максимальных значений силы мышц тыльных сгибателей стопы при ее установке под углом 95° и значениях переднего толчка на подограмме не менее 50% от возрастной нормы.

Бесплатно

Влияние способов механической обработки и стерилизации на структурно-функциональное состояние поверхностного слоя костных образцов

Влияние способов механической обработки и стерилизации на структурно-функциональное состояние поверхностного слоя костных образцов

Литвинов Ю.Ю., Матвейчук И.В., Розанов В.В., Краснов В.В.

Статья научная

Представлены результаты структурно-функционального анализа поверхностного слоя образцов костной ткани после их механической обработки и стерилизации. Из цилиндрических заготовок, полученных из фрагментов диафиза бедренной кости быка с использованием полых фрез, изготавливали на прецизионном отрезном станке костные образцы заданной высоты с применением дисковых фрез. При этом одну из торцевых поверхностей костных образцов обрабатывали стальным отрезным диском с зубьями, а вторую - дисковой фрезой с алмазным напылением режущей кромки. Полученные образцы стерилизовали разными методами: озоновым, радиационным и комбинированным, основанным на сочетанном озоно-кислородном воздействии, - на первом этапе и радиационным на втором. После механического и стерилизующего физико-химического воздействия определяли упруго-пластические свойства (показатель микротвёрдости по Виккерсу) поверхностного слоя на торцах цилиндрических костных образцов. При изучении закономерностей изменения структуры торцевых поверхностей образцов использовали сканирующую электронную микроскопию. Установлено преимущество механической обработки костных образцов отрезной дисковой фрезой с алмазным напылением режущей кромки по сравнению с дисковой фрезой с отрезной кромкой в виде зубьев. Исследование упруго-пластических характеристик поверхностного слоя костных образцов в микрообъемах показало, что стерилизующее физико-химическое воздействие озоно-кислородной смесью, радиационной обработкой потоком быстрых электронов с дозами радиационного поглощения 10, 15 и 20 кГр, а также их комбинированное воздействие не оказывает существенного влияния на показатели микротвердости образцов.

Бесплатно

Влияние стабилизации на изменение характеристик жесткости шейного отдела позвоночника (экспериментальное исследование)

Влияние стабилизации на изменение характеристик жесткости шейного отдела позвоночника (экспериментальное исследование)

Пежович С., Чотек С., Филипяк Я., Беджинский Р., Ярмундович В., Чарек И.

Статья научная

Целью данной статьи было подробное изучение влияния межпозвоночной стабилизации в сегменте шейного отдела позвоночника на биомеханику этого отдела, в частности, на подвижные сегменты, примыкающие к точке введения дополнительной жесткости позвоночник. Исследование было проведено на сегментах шейного отдела трупов овец. Были исследованы неповрежденные позвоночники и позвоночники после внутренней стабилизации с использованием костных имплантатов и металлических пластин. Были проанализированы изменения по отношению к нагрузкам и изменению жесткости позвоночника.

Бесплатно

Влияние схемы внешних нагрузок на усилия мышц бедра и давление в тазобедренном суставе при движении нижней конечности в положении лежа на спине

Влияние схемы внешних нагрузок на усилия мышц бедра и давление в тазобедренном суставе при движении нижней конечности в положении лежа на спине

Акулич Ю.В., Денисова Е.В., Холкина А.И.

Статья научная

Рассмотрены два вида приложения к конечности внешних сил, обеспечивающих осевые нагрузки на бедренную кость. Для каждого вида приложения внешних сил определены реакция в тазобедренном суставе, суммарные моменты мышечных усилий тазобедренного сустава и значения усилий мышц бедра m. illiopsoas и m. gluteus maximus. Проведена сравнительная характеристика рассмотренных схем нагрузок. Установлены особенности нагружения тазобедренного сустава в течение различных фаз периодического движения нижней конечности.

Бесплатно

Влияние темпа на биомеханические параметры ходьбы здоровых и пациентов с разным уровнем ампутации нижней конечности

Влияние темпа на биомеханические параметры ходьбы здоровых и пациентов с разным уровнем ампутации нижней конечности

Рукина Н.Н., Белова А.Н., Кузнецов А.Н., Борзиков В.В.

Статья научная

Цель исследования - сравнительный анализ биомеханических показателей ходьбы пациентов с различным уровнем ампутации нижней конечности на экзопротезе при фиксированном темпе ходьбы. Объектом исследования являлись 25 пациентов с ампутацией на уровне бедра и 25 пациентов с ампутацией на уровне голени (42 мужчины и 8 женщин), пользующихся серийно выпускаемыми протезами нижней конечности, а также 50 здоровых лиц (17 мужчин и 33 женщины). Оценка ходьбы всех групп проводилась на аппарате « Walkway », представляющем низкопрофильную напольную систему с барорецепторами в виде дорожки, в произвольном темпе и в двух фиксированных темпах - 80 шагов в минуту (0,8 м/с) и 50 шагов в минуту (0,4 м/с). Исследованы наиболее информативные биомеханические показатели ходьбы с учетом требований ГОСТ Р 53871-2010 к методам оценки реабилитационной эффективности протезирования нижних конечностей. Проводился сравнительный анализ изменения пространственно-временных (темп ходьбы, время ходьбы, расстояние, скорость ходьбы, период шага, время шага, длина шага, ширина шага, цикл шага, период опоры, период переноса, период одиночной опоры, период двойной опоры, коэффициент ритмичности ходьбы) и динамических (максимальной силы, импульса силы, максимального пикового давления) показателей ходьбы пациентов с различным уровнем ампутации нижней конечности на экзопротезе при различных темпах ходьбы. Результаты представлены в виде таблиц и графиков, отражающих распределение изучаемых показателей. Полученные данные необходимы для оценки отклонений биомеханических показателей пациентов, пользующихся протезами нижних конечностей, от нормы ходьбы здоровых людей.

Бесплатно

Влияние термоакустических и кавитационных процессов на механизмы разрушения биоткани лазерными импульсами с регулярной структурой

Влияние термоакустических и кавитационных процессов на механизмы разрушения биоткани лазерными импульсами с регулярной структурой

Вовненко Н.В., Зимин Б.А., Судьенков Ю.В.

Статья научная

Анализ процессов взаимодействия лазерного излучения с биотканями и механизмов их разрушения позволяет предположить, что разумная организация временной структуры лазерных импульсов может дать выигрыш в эффективности теплоотвода за счет увеличения скорости удаления ткани, что позитивно повлияет на размеры зоны термического повреждения и как следствие приведет к ускорению постоперационного восстановления. В работе представлены результаты исследования процессов разрушения биоткани лазерными импульсами с длиной волны 1,06 мкм и регулярной временной структурой. Управление временной структурой импульса осуществлялось с помощью периодической модуляции потерь. Контролировались энергия и временная структура импульсов излучения. Регистрировались акустические волны, возникающие при воздействии излучения на биоткань, а также проводился анализ структуры зон разрушения. Результаты эксперимента показали, что в режиме с регулярной структурой импульса излучения мощность в пиках импульса излучения на порядок превышает мощность пиков в режиме свободной генерации. Вследствие этого тепловое поле характеризуется значительными пульсациями температуры, что приводит к существенному вкладу в разрушение биоткани термоакустического эффекта, сопровождаемому интенсивным процессом кавитации. Измерение характерных параметров зон разрушения - объема кратера (Vкр), объема зоны термического повреждения (Vз) показали, что при периодической структуре импульсов облучения эффективность разрушения биоткани приблизительно в 1,5 раза выше, а фактор инвазивности на 30-35% меньше, чем при воздействии импульсов излучения с хаотической структурой, характерной для режима свободной генерации.

Бесплатно

Влияние толщины упругой сферической оболочки на результат измерения внутреннего давления с помощью полупроводникового лазерного автодина

Влияние толщины упругой сферической оболочки на результат измерения внутреннего давления с помощью полупроводникового лазерного автодина

Усанов Д.А., Скрипаль А.В., Усанова Т.Б., Добдин С.Ю.

Статья научная

Представлены результаты сравнения измерений внутреннего давления на упругую сферическую оболочку, моделирующую глазное яблоко, с помощью бесконтактного лазерного автодина и тонометра Маклакова. Показано, что величина измеренного давления зависит от толщины упругой сферической оболочки, моделирующей глазное яблоко. При измерении контактным тонометром установлено, что изменение толщины оболочки примерно на 100 мкм влечет за собой изменение давления на 10 мм рт. ст. При бесконтактном измерении оценка давления проводилась по параметрам движения участка оболочки под действием пневмоимпульса с использованием полупроводникового лазерного автодина. Полученные результаты показали, что использование в качестве информационного параметра отношения величины прогиба и ускорения позволяет уменьшить ошибку измерения внутреннего давления, связанную с различной толщиной оболочки.

Бесплатно

Влияние ультрафиолетового кросслинкинга на биомеханику роговицы

Влияние ультрафиолетового кросслинкинга на биомеханику роговицы

Бикбов М.М., Халимов А.Р.

Статья научная

Ультрафиолетовый кросслинкинг роговицы - лечебная методика, основанная на сшивании компонентов стромы роговой оболочки за счет ее ультрафиолетового облучения (370 нм) в сочетании с рибофлавином. В представленной работе исследовано влияние растворов изоосмотического рибофлавина, рибофлавина с декстраном, рибофлавина с гидроксипропилметилцеллюлозой и ультрафиолетового облучения (370 нм, 3 мВт/см2, 30 мин) на прочностно-механические свойства свиной роговицы. По этому же критерию изучено воздействие ультрафиолетового излучения без рибофлавина и полимера декстран. Ультрафиолетовый кросслинкинг с использованием рибофлавинсодержащих растворов вызывал значимое увеличение модуля продольной упругости (модуля Юнга) свиных роговиц (от 164 до 198%) и повышение их предела прочности (от 181 до 242%) по сравнению с интактным контролем. Существенных различий исследуемых показателей между группами, где использовались испытуемые растворы рибофлавина, не обнаружено. Декстран оказывал дегидрирующее действие на роговицу, чем способствовал увеличению ее жесткости. Ультрафиолетовое воздействие без рибофлавина значительно в меньшей степени обеспечивало устойчивость роговиц к растяжению и влияло на их прочностные свойства.

Бесплатно

Влияние уровня резекции корня зуба на напряженно-деформированное состояние эндодонто-эндооссального имплантата в зубочелюстном сегменте

Влияние уровня резекции корня зуба на напряженно-деформированное состояние эндодонто-эндооссального имплантата в зубочелюстном сегменте

Джалалова М.В., Степанов А.Г.

Статья научная

Восстановление утраченных биомеханических свойств резецированных или ампутированных корней зуба решается путем их армирования стандартными эндодонто-эндооссальными или трансдентальными имплантатами. На разработанной математической модели проведено численное исследование методом конечных элементов зависимости перемещений эндодонто-эндооссального имплантата и напряжений в окружающей его костной ткани от различных уровней резекции корня зуба и приложенной функциональной нагрузки, действующей вертикально на окклюзионную поверхность зуба. Задача рассматривалась в осесесимметричной постановке. Компьютерная модель зубочелюстного сегмента включала десну, однокорневой зуб премоляр, эндодонто-эндооссальный имплантат, периодонт, компактную кость альвеолы, губчатую кость, с учетом механических свойств материалов каждого из элементов системы. Рассмотрено несколько вариантов резекции корня зуба: удаление 1/3 корня, 1/2 и 2/3 на первом и втором этапах после установки имплантата. Первый этап представляет собой небольшой промежуток времени, когда после установки имплантата еще не произошла его остеоинтеграция с костной тканью; второй этап - остеоинтеграция имплантата с костной тканью произошла, удаленный объем заполнился губчатой костью. В данной работе приводится сравнительный анализ с проведенными ранее исследованиями, в которых методом конечных элементов аналогично изучались зависимости напряженно-деформированного состояния трансдентального имплантата и окружающей его костной ткани от различных уровней резекции корня зуба и приложенной вертикальной нагрузки к окклюзионной поверхности на первом и втором этапах после установки имплантата.

Бесплатно

Влияние утомления мышц на кинематику движений при гребле на байдарке

Влияние утомления мышц на кинематику движений при гребле на байдарке

Бондаренко К.К., Хихлуха Д.А., Бондаренко А.Е., Шилько С.В.

Статья научная

В работе исследованы изменения кинематической структуры гребкового движения вследствие утомления. В эксперименте принимали участие юные гребцы в возрасте 15-16 лет, имеющие квалификацию первого спортивного разряда и кандидата в мастера спорта. При прохождении дистанции 1000 м на гребном эргометре происходила регистрация динамических параметров каждого гребка с непрерывной видеозаписью. С использованием полученных видеоматериалов проводился анализ гребковых движений в различные фазы гребка по ряду кинематических пар: весло-вода, туловище-вертикаль, вращение туловища вокруг вертикальной оси, туловище-плечо, плечо-предплечье. Показана возможность определения параметров гребкового движения и оценки изменения кинематических характеристик гребка под воздействием утомления.

Бесплатно

Влияние фасеточных суставов на биомеханическое поведение позвоночно-двигательного сегмента L4-L5: трехмерная модель межпозвоночного диска с идеальной жидкостью

Влияние фасеточных суставов на биомеханическое поведение позвоночно-двигательного сегмента L4-L5: трехмерная модель межпозвоночного диска с идеальной жидкостью

Хорошев Д.В.

Статья научная

Боль в поясничном отделе позвоночника - это заболевание, которое затрагивает значительную часть общества и оказывает существенное влияние на качество жизни и работоспособность населения планеты. Определить причину/источник боли на уровне сегмента L 4- L 5 в клинической практике является достаточно трудной задачей, поскольку далеко не каждый специалист способен отличить подвывих фасеточных суставов от грыжи межпозвоночного диска из-за достаточно близкого расположения объектов. Анализ литературы по моделированию позвоночно-двигательного сегмента показал, что в исследованиях не акцентируется внимание на сплошном моделировании фасеточных суставов. Цель работы - представить постановку задачи позвоночно-двигательного сегмента L 4- L 5 с учетом наличия жидкости в фасеточных суставах и анализ результатов поведения модели. Описана математическая постановка задачи в смешанной форме (сочетание упругой задачи и задачи об идеальной жидкости) для позвоночно-двигательного сегмента L 4- L 5 с использованием Ansys. Согласно текущей постановки задачи описывается осевое травматичное нагружение позвоночно-двигательного сегмента L 4- L 5, при котором появляется подвывих фасеточных суставов, что характерно для профессии водителя, тракториста и спортсменов. В качестве допущения синовиальная жидкость принята идеальной жидкостью. Моделирование напряженно-деформированного состояния сегмента при сжимающей осевой нагрузке в 100 кг показало, что давление жидкости в правой и левой капсулах фасеточных суставов составило 69,2 и 84,7 кПа соответственно. Различие между значениями давлений 18 % в капсулах суставов подтверждает, что в сегменте присутствует асимметричное распределение осевой сжимающей нагрузки и сжатию подвергается правая капсула сустава. Это исследование подчеркивает необходимость учитывать фасеточные суставы на уровне пояснице при моделировании позвоночно-двигательного сегмента.

Бесплатно

Влияние характеристик резьбы на первичную стабильность дентальных имплантатов

Влияние характеристик резьбы на первичную стабильность дентальных имплантатов

Дашевский И.Н., Шушпанников П.С.

Статья научная

Одним из ключевых факторов успеха дентальной имплантации является остеоинтеграция - срастание имплантата с костью. Чрезмерная микроподвижность на поверхности имплантат - кость при нагружении нарушает остеоинтеграцию. Возникает естественный вопрос: нельзя ли минимизировать микроподвижность за счет управления конструкционными характеристиками имплантата, в частности резьбы? В работе изучается влияние характеристик резьбы (профиля, глубины и шага) на стабильность дентальных имплантатов при немедленном нагружении (первичную стабильность), когда остеоинтеграция еще не произошла и на интерфейсе имплантат - кость нет полного сцепления. Изменение профиля резьбы моделировалось вариацией угла наклона сторон профиля с последовательным переходом от треугольной через трапециевидную и квадратную резьбу к шиповой. Минимумы максимальных перемещений на интерфейсе имплантат - кость получены для квадратного и шипового профилей. Их величины составляют микроны, что соответствует данным других работ. влияние глубины и шага резьбы изучалось на квадратном профиле. Установлено, что увеличение глубины резьбы с 0,1 до 0,4 мм (как и уменьшение шага резьбы от 2,0 до 0,4 мм) приводит к уменьшению осадки имплантата (глобальной подвижности) на 3-6% и к значимому (кратному) монотонному падению перемещений на интерфейсе. Таким образом, профиль резьбы оказывает существенное влияние на микроподвижность на поверхности имплантат - кость при нагружении: при одинаковых значениях окклюзионной нагрузки и наблюдаемой макроподвижности зуба он может менять микроподвижность в разы. Минимумы микроподвижности получены для квадратного и шипового профилей. Максимумы локальных перемещений возникают на апексном витке резьбы.

Бесплатно

Влияние циклических нагрузок на механические параметры костно-пластического материала

Влияние циклических нагрузок на механические параметры костно-пластического материала

Федорова Н.В., Ларичкин А.Ю., Бойко С.В., Панченко А.А., Гольник В.Н., Павлов В.В., Косинов А.М.

Статья научная

После эндопротезирования тазобедренного сустава, компоненты протеза подвержены износу на стыках «протез – кость». Со временем это приводит к разрушению здоровой тазовой кости вокруг имплантата до такой степени, что требуется ревизионная операция. В этом случае используется техника импакционной костной пластики (ИКП) с применением различных костно-пластических материалов (КПМ). При этом КПМ становится важным механическим звеном, принимающим на себя циклические нагрузки при физической активности пациента. Прогнозирование долгосрочной выживаемости эндопротеза после ревизионного вмешательства с применением ИКП неразрывно связано с пониманием механического поведения КПМ в виде фрагментов аллокости – смеси измельчённых частиц кортикальной и трабекулярной кости человека. В работе проводится экспериментальное и численное исследование упругих и вязкоупругих параметров костно-пластического материала на основе измельчённых фрагментов кости крупного рогатого скота. Эксперименты основаны на одноцикловом и многоцикловом стеснённом сжатии КПМ. На основе полученных параметров численно решены задачи о сжатии КПМ. Для одноциклового нагружения получены мгновенный модуль упругости и коэффициент Пуассона. Получены значения мгновенного модуля упругости при циклическом нагружении для «сухих» образцов и образцов с содержанием водного раствора глицерина, моделирующего раневую «кровь». Проведено сравнение сжимающих напряжений в процессе релаксации КПМ, полученных численно и экспериментально. Значения мгновенных модулей упругости увеличиваются не только с ростом числа циклов, но и с увеличением приложенной нагрузки в испытании. Модули образцов с «кровью» больше, чем «сухих» образцов. Полученные параметры позволяют описывать вязкоупругое поведение костно-пластического материала на основе измельченной аллокости с помощью рядов Прони в конечно-элементных пакетах при численном моделировании.

Бесплатно

Влияние частиц износа на поведение и биомеханические свойства поверхности кость-имплантат

Влияние частиц износа на поведение и биомеханические свойства поверхности кость-имплантат

Фигурска М., Свешковский В., Телега Й.Й.

Статья научная

Цель данной статьи - описать влияние частиц износа, образующихся при сочленении несущих поверхностей тотального протеза сустава, на поверхность кость.имплантат. Субмикронные частицы мигрируют в эффективное пространство сустава и стимулируют клетки, находящиеся в фиброзной ткани, испустить молекулярный сигнал. Цитокины активируют остеобласты и вследствие этого может наступить потеря костной ткани. Это ослабляет фиксацию кость.имплантат и в некоторых случаях вызывает асептическое расшатывание протеза.

Бесплатно

Журнал