Рост уровня травматизма с повреждением челюстно-лицевой области и количества больных с наличием новообразований челюстных костей приводит к развитию стойких эстетико-функциональных нарушений, тяжесть которых определяется объёмом дефекта. Наибольшую трудность при ортопедическом лечении представляют приобретенные дефекты верхней челюсти с наличием ороназальное сообщения, когда приходится решать вопросы фиксации протеза, восполнения функциональной и эстетической целостности зубочелюстной системы, создания герметизма на границе сообщения полости рта с полостью носа. Статья посвящена биомеханическому анализу напряженно-деформированного состояния в зубочелюстной системе человека, вызванного установкой протеза-обтуратора. Предложено изготавливать протез из полиамидного материала Vertex ThermoSens с добавлением наноразмерного диоксида титана в количестве до 1 мас. %. Особое внимание уделено оценке влияния окклюзионной накладки кламмера на распределение напряжений в зубе при действии максимальных окклюзионных нагрузок. Расчеты проведены на основе линейной теории упругости для изотропного тела. Геометрия расчетной области построена на основе 3D-сканирования протеза-обтуратора. В результате расчетов дано обоснование кламмерной системы фиксации протеза-обтуратора с использованием данного материала, выполненной по типу опорно-удерживающего кламмера. Полученные напряжения были меньше, чем максимально допустимые напряжения в материале. На границе зуб–плечо кламмера также не было зафиксировано критических напряжений.

Ключевые слова: протез-обтуратор, кламмер, метод конечных элементов.

Работа посвящена некоторым аспектам развития математической модели для описания течения смеси в антродуоденуме. Детально представлены материалы для численного исследования распределения уровня pH в антродуоденальном отделе желудочно-кишечного тракта. В состав однофазной многокомпонентной смеси включены растворенные на молекулярном уровне компоненты: соляная кислота, гидрокарбонат натрия, вода и продукт реакции кислоты и щелочи. Учитываются функциональные нарушения четырех участков антродуоденума по выполнению секреторной и моторной функций. Математическая постановка задачи включает в себя уравнения сохранения массы и импульса для компонент смеси с учетом массовых источников за счет секреции компонент и реакции нейтрализации. На стенках антродуоденума с учетом перистальтического движения в предположении прилипания частиц среды задаются кинематические граничные условия. На остальных границах исследуемой области (сечения входа/выхода) задаются значения массовых долей компонент первой фазы, давление и условия равенства нулю касательных компонент вектора напряжений. Для определения уровня pH смеси через концентрации компонент получены два алгебраических уравнения третьего и четвертого порядков. Идентификация параметров модели выполнена на основе литературных данных и проведенных ультразвуковых исследований. В расчетных сценариях исследуется влияние изначально повышенной кислотности (например, за счет принятой кислой жидкости) на динамическое распределение кислотности в тракте в зависимости от объема и pH жидкости, наличия функциональных нарушений секреции щелочи, моторики антрума. Показано, что напитки с pH = 2,3 обладают повреждающим потенциалом для слизистого покрова стенки тракта, особенно при наличии нарушений секреции щелочи. Предложенные в статье подходы в дальнейшем могут быть использованы для предоставления индивидуальных рекомендаций по потреблению напитков и пищи с повышенной кислотностью.

Ключевые слова: численное моделирование, многокомпонентная смесь, повышенная кислотность, уровень pH, антродуоденум, функциональные нарушения.

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.

Ключевые слова: тремор, теппинг, хаос, уникальные системы.

В статье представлен метод количественной оценки степени произвольности движений руки человека. Привычные для человека действия, выполняемые произвольно, содержат непроизвольную компоненту. Даже простые действия, например движение пальцем руки, невозможно выполнить, полностью контролируя такие параметры движения, как амплитуда или частота колебаний. При многократном повторении эксперимента двигательный паттерн всегда будет разным. Это так называемый эффект повторения без повторения, описанный Н.А. Бернштейном. Однако наблюдение этого эффекта не дает главных ответов на вопросы: что является причиной в каждом конкретном случае этой вариабельности и как количественно оценить долю произвольной и непроизвольной компоненты при выполнении движений? Человеческое самосознание, ошибочно принимающее мысль за причину поступка, как указывал И.М. Сеченов, иллюзорно: первоначальная причина всякого поступка лежит всегда во внешнем чувственном возбуждении, потому что без него никакая мысль невозможна. Зачастую неосознаваемые человеком сенсорные стимулы могут оказывать влияние на его поведение. Это имеет большое значение в ситуациях, связанных с проблемой выбора в политической, социально-бытовой сфере. Активно развивающаяся нейроэкономика является прикладным направлением, в основе которого лежат результаты нейробиологических исследований, полученных с использованием современных методов. Для количественной оценки степени произвольности движений нами предложен метод, заключающийся в статистическом сравнении всех возможных пар получаемых выборок и подсчете числа совпадений, т.е. отсутствия статистически значимых различий при сравнении данной пары выборок – k. Полученные результаты свидетельствуют о вариабельности выходных показателей двигательных функций в зависимости от степени и вида (модальности) афферентных влияний. Наибольшее число пар совпадений выборок наблюдается при произвольном управлении движением – 11,6 % от общего их количества, а наименьшее – в состоянии покоя – 3,2 %, при изменении афферентации в условиях статической нагрузки – 7,1 %.

Ключевые слова: нейроэкономика, проприорецепторы, произвольность, непроизвольность, регуляция движений, координация, детерминизм, хаос.

В специальной литературе достаточно мало данных по биомеханике зубочелюстной области. Ортодонты сталкиваются с затруднениями в управлении формирования прикуса в процессе деформации челюстей в связи со структурными особенностями их строения; также трудно поддается контролю со стороны врача изменение соотношения челюстей и прикуса в трех направлениях в процессе ортодонтического лечения, так как повышение прикуса на фоне ротации челюстей может негативно сказаться на эстетике лица. В данной работе представлена биомеханическая постановка задачи начальной стадии движения зуба (в рамках костной ткани) под действием ортодонтической нагрузки. Представлены непосредственные результаты лечения дистальной окклюзии зубных рядов с применением несъемной ортодонтической техники у 53 пациентов в возрасте 11–20,5 лет, изменения челюстных, костных и мягкотканевых параметров с целью выявления негативных последствий удаления комплектных зубов на эстетику лица. Установлено, что зубные дуги, апикальные базисы и челюсти в младшем и старшем возрасте в процессе ортодонтического лечения изменяют форму по принципу деформации упругого тела: расширяются зубные дуги в области премоляров и апикальные базисы, укорачиваются их фронтальные отделы, больше у пациентов после удаления зубов. У растущих пациентов увеличивается длина основания нижней челюсти. Уменьшается длина основания верхней челюсти, размеры углов выдвижения верхней и нижней челюстей, особенно после удаления зубов. Фронтальный отдел верхней челюсти смещается кзади. Создаются условия для снижения высоты прикуса у пациентов без удаления зубов и к повышению прикуса у пациентов после удаления двух верхних премоляров. После удаления зубов  проявляется тенденция к обострению черт лица вследствие увеличения  носогубного угла и угла выпуклости носа. Внешние изменения почти не заметны на фоне устранения основного симптома. Кроме того, количественные изменения углов происходят в пределах физиологического диапазона. Тенденция к повышению прикуса с удалением зубов позитивно отражается на эстетике лица: свободно смыкаются губы, вследствие увеличения подбородочно-губного и межгубного углов, становится менее глубокой надподбородочная борозда, однако одновременно ротирует нижняя челюсть по часовой стрелке, подбородок смещается кзади. При сравнении после лечения с удалением зубов более выраженные изменения наступили в челюстных параметрах: все размеры верхней челюсти статистически достоверно меньше. Подавляющее большинство костных и мягкотканевых параметров к концу лечения стало близким по своим размерам, независимо от удаления зубов, без статистически достоверного различия. Отсутствие роста основания нижней челюсти у пациентов с постоянным прикусом является противопоказанием к удалению зубов при дистальной окклюзии, обусловленной недоразвитием нижней челюсти.

Ключевые слова: ортодонтическое лечение, биомеханика зубочелюстной системы, дистальная окклюзия, удаление премоляров, изменение профиля лица.

Определена функциональная стабильность опорно-двигательного аппарата у детей с патологией краниовертебральной области. В работе представлен сравнительный анализ результатов стабило- и статокинезиометрических методов обследований 120 детей основной группы с различной патологией краниовертебральной области посттравматического и диспластического генеза и 18 детей группы сравнения без данной патологии. Изучена возможность использования стабилометрии для оценки статокинематических функций опорно-двигательного аппарата у детей с патологией краниовертебральной области. Показано, что биомеханические показатели пациентов с патологией краниовертебральной области имеют выраженные отличия от показателей группы сравнения. При этом четкого разделения между показателями основных групп выявлено не было, что объясняется преобладанием неспецифических статико-координаторных нарушений над специфическими. Выделены биомеханические критерии функциональных нарушений костно-мышечной системы у этой категории пациентов в виде смещения общего центра массы тела во фронтальной и сагиттальной плоскостях (вперёд и влево), а также увеличения длины статокинезиограммы в 3–4 раза и увеличения скорости колебаний общего центра массы тела в 1,5 раза по сравнению с контрольной группой.

Ключевые слова: стабилометрия, статокинезиометрия, патология краниовертебральной области, дети, дискриминантный анализ

Современная хирургическая вертебрология считает транспедикулярную фиксацию наиболее эффективным и распространенным методом лечения пациентов с заболеваниями и травмами позвоночника, при которых необходима стабилизация и коррекция. Тем не менее, этот способ лечения может сопровождаться быстрым прогрессированием дегенеративно-дистрофических изменений в позвоночно-двигательных сегментах, которые располагаются выше зафиксированных позвонков. Это влечет за собой формирование проксимального переходного кифоза, встречающегося в 26–39% случаев при задней ригидной фиксации позвонков. Считается, что таких постоперационных осложнений можно избежать, если при выполнении операции приводить в норму сагиттальные позвоночно-тазовые взаимоотношения. Предоперационное планирование, проводимое на основе биомеханического моделирования, позволит доказать необходимость выполнения коррекции и фиксации позвоночника в соответствии с индивидуальными параметрами сагиттального позвоночно-тазового баланса. В данной работе выполнено биомеханическое конечно-элементное моделирование хирургической коррекции и фиксации позвоночника для двух моделей: с несбалансированными в сагиттальной плоскости позвоночно-тазовыми отношениями и для сбалансированного позвоночно-тазового комплекса. В качестве исходных данных использовалась компьютерная томограмма и рентгенограмма конкретного пациента, перенесшего операцию на позвоночнике. Результаты конечно-элементного моделирования выявили существенные различия напряженно-деформированного состояния рассмотренных моделей и позволили сформулировать предпосылки к формированию и быстрому прогрессированию дегенеративно-дистрофических изменений в позвоночно-двигательных сегментах, которые располагаются выше зафиксированных позвонков, а также обосновать с точки зрения биомеханики необходимость коррекции сагиттального профиля пациента при выполнении операций на позвоночно-тазовом комплексе.

Ключевые слова: позвоночник, позвоночно-тазовый комплекс, моделирование, метод конечных элементов, напряженно-деформированное состояние, сагиттальный баланс.