Создание биомеханической модели брюшной полости, позволяющей прогнозировать величину внутрибрюшного давления при различных физиологических и патологических состояниях, является актуальной задачей. Разработка такой модели тесно связана с природой внутрибрюшного давления. В научной литературе можно встретить работы, в которых утверждается, что брюшную полость можно представить как контейнер, наполненный несжимаемой жидкостью. Однако степень сжимаемости брюшного содержимого до сих пор не изучена. Представленная работа посвящена экспериментальному исследованию, в котором сделана попытка определения величины сжатия объема полости живота при сокращении мышц переднебоковой брюшной стенки (брюшного пресса). В качестве исходных данных использовались компьютерные томограммы брюшной полости испытуемого в расслабленном состоянии и при сокращении брюшного пресса. В дальнейшем эти томографические изображения анализировались с помощью приложения, созданного в программной среде пакета Matlab. Обработка экспериментальных данных выявила уменьшение объема брюшного пространства испытуемого всего на 2 %. Полученный результат позволяет сделать вывод о том, что содержимое брюшной полости можно считать несжимаемым. Это доказывает справедливость ранее упомянутого утверждения о том, что в качестве модели брюшной полости человека можно рассматривать контейнер, наполненный несжимаемой жидкостью.

Ключевые слова: брюшное содержимое, несжимаемость, обработка томографических изображений.

Клинический опыт показывает случаи расцементировки искусственных коронок на дентальных имплантатах. Для изучения причин нарушения прочности цементной фиксации коронок целесообразно использование математического конечноэлементного анализа напряженно-деформированного состояния всех элементов протезной конструкции при функциональных нагрузках. Проведено трехмерное математическое моделирование напряженно-деформированного состояния имплантата и протезной конструкции при цементной фиксации коронки к абатменту. Изучены параметры напряженно-деформированного состояния в искусственной коронке, имплантате и фиксирующем цементе при вертикальной и наклонной функциональной нагрузках 150 Н. Выявлены оптимальные параметры напряженно-деформированного состояния при вертикальной нагрузке и деформационные изменения цемента при смещении нагрузки на 45 °. Рекомендовано оптимальное положение имплантата относительно покрывающей искусственной коронки для профилактики ее расцементировки при функциональной нагрузке.

Ключевые слова: дентальный имплантат, фиксирующий цемент, искусственная коронка, математическое моделирование, напряженно-деформированное состояние.

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 использовали 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 плотно-эластической 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.

Ключевые слова: биомеханика нижней челюсти, хронический генерализованный пародонтит, бруксизм, амплипульстерапия, фотодинамическая терапия, флюктуоризация.

Представлен пострезекционный протез-обтуратор для верхней челюсти человека, изготовленный из полиамида. Авторами предложено армирование полиамида VertexThermoSens наноструктурированным диоксидом титана в количестве до 1 мас. %. Новый материал снижает уровень развития патогенной биофлоры на протезе и улучшает качество ортопедического лечения пациентов с приобретенными дефектами верхней челюсти за счет снижения возможных осложнений воспалительного характера. Проведены исследования механических свойств полученного материала с помощью электромеханической системы Instron 5965. По ГОСТ 31572–2012, скорость нагружения составила 5 мм/мин. Нагружение осуществлялось до достижения перемещением значения 4 мм, после чего испытание останавливалось, образец разгружался и вынимался из приспособления. Определены модуль Юнга и максимальные напряжения армированного полиамида. Выполнено сравнение свойств нового материала с акриловой пластмассой. Поставлена задача линейной теории упругости для протеза-обтуратора в рамках малых деформаций. Задача решена методом конечных элементов. Для построения 3D-модели протеза использован сканер Artec Eva. В результате показано, что данный протез обладает необходимыми механическими свойствами и способен выдержать функциональные нагрузки. На основании исследований предложенный материал может быть рекомендован для использования в клинической практике при изготовлении сложно-челюстных протезов и аппаратов.

Ключевые слова: протез-обтуратор, наноструктурированный диоксид титана, полиамид, метод конечных элементов.

Многие теоретические модели о перестройке кости используют анализ нескольких переменных, включая поверхностную плотность Sv и cосудистую пористость fv. Ранее предложенная модель [8] рассматривала систему из трех уравнений, содержащих именно такие переменные (Sv and fv) в математической модели Вольтерра [15] хищник–жертва. Предложенная модель перестройки, следовательно, связывает субпопуляции, включенные в процесс перестройки (остеобласты и остеокласты) в колебательное поведение, которое можно рассматривать с помощью изменения поверхностной плотности системы как полезный индикатор процесса перестройки. Данная статья далее определяет неявгый механизм перестройки предложеннной теоретической модели, анализируя сигналы, которые руководят и направляют костные многоклеточные блоки и учитывают два основных параметра, требуемых для создания информационной сети в качетве основы для перестройки кости. Две системы определяются функциональным равновесием костного многоклеточного блока в процессе перестройки (rКМБ) и функциональной переменной динамического баланса субпопуляций остеобласнов и остеокластов (qКМБ): обе переменные включают форму сигнала, который действует на костный многоклеточный блок и создает соотвествующую форму перестройки кости.

Ключевые слова: перестройка кости, костный многоклеточный блок, теоретическая модель, механизмы связи, поверхностная плотность, сосудистая пористость. генерализованный пародонтит, бруксизм, амплипульстерапия, фотодинамическая терапия, флюктуоризация.

Оценка зрелости костного регенерата производилась по темпу снижения скорости его кровоснабжения при функциональной нагрузке на конечность и по величине этой нагрузки, при которой происходило ускорение кровотока, связанное с достижением в тканях среднединамического давления просвета артерии. При лечении по методу Илизарова взрослых пациентов с закрытыми переломами костей плеча (n = 20) микроподвижность отломков при аксиальной нагрузке на конечность 10 кгс составила 219 ± 39 мкм, при переломах костей голени (n = 30) – 71 ± 18 мкм, после удлинения голени (n = 15) – 54 ± 14 мкм. В процессе фиксации переносимость больными нагрузки на плечо возрастала с 5 до 15 кгс. В течение последующих периодов лечения микроподвижность костных фрагментов уменьшалась при уплотнении костной перестройки. Уровень уплотнения был выше на плечевой кости и ниже после удлинения конечностей у взрослых пациентов первой группы. Порог переносимости нагрузки определялся в соответствии с появлением чувства дискомфорта у пациента и увеличением скорости кровотока. У пациентов с переломом большеберцовых костей порог переносимости возрастал во время лечения с 20 до 40 кгс. В конце периода фиксации после удлинения конечности микроподвижность возрастала с 10 до 30–40 кгс. Выявлены принципиальные различия в динамике микроподвижности отломков кости и переносимости функциональной нагрузки при повреждениях плеча и голени.

Ключевые слова: кровоснабжение регенерата, функциональная нагрузка, метод Илизарова, переломы костей, удлинение конечности.

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 кровотока по 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 кровотока по средним мозговым артериям у здоровых обследуемых и еще более выраженное у больных с ортопедической патологией. Выявлена также взаимосвязь величин скорости кровотока по средним мозговым артериям контрлатеральной стороны мозга и степени отставания пораженной конечности в продольных размерах у больных. Показано, что снижение скорости кровотока является необходимым условием сохранения ауторегуляции мозгового кровотока, при нарушении которой с увеличением возраста, а также у больных в процессе лечения существенно снижается их работоспособность.

Ключевые слова: кровоснабжение мозга, резерв адаптации, работоспособность, удлинение конечности.

Передача звука в среднем ухе является механическим процессом. В данной работе рассмотрены две задачи: разработка биомеханической модели функционирования стремени как упругого и абсолютно твердого тела в норме и при его фиксации отосклеротическим процессом, а также моделирование системы передачи звука через стремя и его протез при операции стапедопластики при пересечении и сохранении стременной мышцы. Моделирование упругого состояния стремени показало, что при фиксации стремени перемещения смещаются к головке косточки, а деформации достигают максимума в основании ножек стремени, как и напряжения. Полученные при биомеханическом исследовании сведения согласуются с данными литературы по морфологическим изменениям стремени при отосклерозе. Кинематическая модель движения стремени как абсолютно твердого тела позволила говорить о возможности сохранения стременной мышцы  при стапедотомии в отличие от классической схемы ее пересечения. Клинические исследования, базирующиеся на выборке из 340 операций, показали, что процесс улучшения слуха после стапедопластики с сохранением стременной мышцы идет интенсивнее в сравнении с классическим вариантом ее пересечения. Предложенные биомеханические модели являются вкладом в теоретическую разработку проблем стапедопластики и могут быть полезными для практикующих отохирургов.

Ключевые слова: биомеханические модели, отосклероз, функционирование стремени, стапедопластика, стапедотомия, протез стремени, сохранение сухожилия стременной мышцы

Исследование биомеханических процессов зависит от наблюдателя (как, в принципе, вообще в механике). Ставится задача нахождения времени завершения процесса, которое в данной работе определяется временем достижения заранее заданного значения определяющего процесс параметра. При инструментальном сопровождении реализации биомеханического процесса можно прогнозировать его завершение путем наблюдения за изменением определяющего параметра или на основе кинетического моделирования данной реализации. Если при тех же условиях наблюдатель не следит за течением процесса, то процесс становится по сути случайным. Это связано с тем, что биомеханические процессы, как биологические и биотехнологические, связаны с жизнедеятельностью органов или микроорганизмов, что приводит к неоднозначности течения и результатов реализаций. В этом случае прогнозировать время достижения заранее заданного значения определяющего процесс параметра можно лишь с заданной вероятностью. Для исследования этих процессов как случайных необходима серия экспериментов или наблюдений за повторяемостью реализаций. Как правило, необходимая информация ограничена как по количеству реализаций, так и по числу наблюдений по временным сечениям процесса. Простые (кинетически моделируемые) случайные процессы могут быть описаны обыкновенными функциями системы ограниченного числа случайных параметров на основе кинетических моделей для реализаций. Кардинальным является вопрос о достоверности закона распределения системы случайных величин. В данной работе предложен критерий достоверности закона распределения случайных параметров в условиях малой выборки и разработана методика определения времени завершения биомеханических процессов с заданной вероятностью. Предложенная методика дает возможность разработать и реализовать детерминированную и вероятностную постановки задач оптимизации для простых биомеханических процессов.

Ключевые слова: биомеханические процессы, кинетика, позиция наблюдателя, время завершения, детерминированный и вероятностный подходы, закон распределения, малая выборка, критерий достоверности.

С целью количественной оценки проявлений двигательной патологии
в стереотипах постуральной ортостатической активности использована компьютерная оптическая топография. Пространственные характеристики туловища и позвоночника
в ортостатической позе исследовались по 7–14 топографическим снимкам при пролонгированном стоянии до 3,5 минут. Мониторинг постуральной активности осуществлялся в естественной позе и в условиях моделируемой разновысокости ног с интервалом от 10 до 20 секунд. Обследованы ортопедически здоровые люди (55) в возрасте от 6 до 30 лет и 36 пациентов с детским церебральным параличом того же возраста до и после функциональной нагрузки в виде тридцатиминутной безостановочной ходьбы в произвольном темпе. Установлено, что диагностический критерий «нормированных отклонений», основанный на оценке изменчивости постуральных биомеханических профилей туловища в популяции адекватно не отражает признаков двигательной патологии в ортостатической активности. Для оценки патологических проявлений в постуральной деятельности необходимо определение индивидуальной вариабельности изучаемого показателя в структуре конкретного двигательного стереотипа. Разработанный показатель стабильности постурального параметра в биомеханической системе туловища находится в прямой зависимости от абсолютных значений его вариативности и отражает степень приближения характеристик опорно-двигательной системы к полезному приспособительному результату. В структуре функциональной организации постуральных ортостатических стереотипов вариабельность биомеханических характеристик вертикально и горизонтально ориентированных кинематических элементов туловища находится в степенной зависимости от их математически ожидаемых значений. Нормативные значения показателя стабильности для индекса нарушения формы туловища во фронтальной плоскости > –2,0 отн.ед., а значения вариативности < 0,4δ. В условиях двигательной патологии сила степенной зависимости уменьшается, что характеризует проявления двигательных расстройств, связанных с нарушением функций экстрапирамидной системы, тогда значения показателя стабильности регистрируются менее –2,0 отн. ед., а значения вариативности более 0,4δ.

Ключевые слова: двигательная патология в постуральной активности, ортостатический двигательный стереотип, компьютерная оптическая топография, вариативность постуральных характеристик, показатель стабильности постурального параметра.