An International Peer-reviewed Open Access Journal | ||
Гарнов И.О., Варламова Н.Г., Логинова Т.П., Потолицына Н.Н., Черных А.А., Бойко Е.Р. Влияние максимальной велоэргометрической нагрузки на координационные способности и функциональное состояние спортсменов циклических видов спорта Получена: 31.07.2019 Рассмотрена: 31.07.2019 Опубликована: 31.07.2019 ![]() Аннотация:
Значимым моментом во многих видах спорта является сохранение стабильных координационных способностей на фоне наступающего физического утомления. Особенно это необходимо для комбинированных видов спорта, сочетающих значительные циклические нагрузки со специальной координационной деятельностью, как в биатлоне. В связи с этим целью данной работы явилось определение координации движений у лыжников-гонщиков и биатлонистов до и после велоэргометрического теста «до отказа» в специальный подготовительный период тренировочного процесса. В исследовании приняли участие 12 лыжников-гонщиков и 11 биатлонистов. Для определения координации движений использовали тест на координиметре в положении сидя, до и после проведения велоэргометрического тестирования «до отказа» измеряли время простой зрительно-моторной реакции. В контрольную группу вошли студенты высшего учебного заведения (n = 12), схожие со спортсменами по возрастным и антропофизиометрическим параметрам, но не выполнявшие тест «до отказа». Выявлено, что время выполнения первой координационной пробы у спортсменов лучше (p < 0,001), чем в группе студентов. При повторном проведении теста в контрольной группе наблюдается уменьшение времени выполнения координационной пробы у 75% студентов (p < 0,05), что, по-видимому, происходит за счет появления навыка двигательного действия. Физическая нагрузка приводит к утомлению и уменьшает процент спортсменов, лучше выполнивших вторую координационную пробу по сравнению с первой. Биатлонисты завершили тест «до отказа» при более высоких значениях физиологических показателей и дольше восстанавливались, но выполнили вторую координационную пробу быстрее, чем лыжники-гонщики, что, вероятно, связано со спецификой вида спорта и тренировочного процесса. У спортсменов выявлена сильная положительная корреляционная зависимость между временем простой зрительно- моторной реакции и временем выполнения первой координационной пробы, спортсмены с более высоким потреблением кислорода в тесте «до отказа» быстрее выполняют координационную пробу.
Ключевые слова: координация движений, велоэргометрический тест «до отказа», координиметр, биатлон, лыжные гонки, простая зрительно-моторная реакция. Сведения об авторах:
Список литературы: Качанов А.Б., Корников В.В., Бауэр С.М., Архипова И.М., Зимин Б.А. Уточненный статистический анализ аберраций высших порядков и тотальных аберраций у пациентов с эмметропией и аномалиями рефракции Получена: 31.07.2019 Рассмотрена: 31.07.2019 Опубликована: 31.07.2019 ![]() Аннотация:
Проведен статистический анализ зависимости тотального уровня аберраций и интегрального уровня аберраций высших порядков (здесь и далее – аберраций высших порядков) в зависимости от вида клинической рефракции и степени аметропии. Выполненные расчеты позволили сделать вывод о том, что аберрации высших порядков присущи как глазам с эмметропией (нормальным зрением), так и глазам с аметропиями (миопией и гиперметропией). Оказалось, что тотальный уровень аберраций глаза в целом напрямую коррелирует со степенью аметропии и статистически значимо возрастает при увеличении степени аметропии (сферического компонента рефракции). Аберрации же высших порядков практически не меняются на глазах с эмметропиями и аномалиями рефракции. По уточненным данным выявлено, что на глазах с гиперметропией слабой и средней степени интегральный уровень аберраций высших порядков выше, чем при миопии и эмметропии, но с незначительной статистически достоверной разницей.
Ключевые слова: клиническая аберрометрия, аберрации высших порядков, сферический компонент рефракции, аномалии рефракции, аметропии, общие (тотальные) аберрации. Сведения об авторах:
Список литературы: Бауэр С.М., Венатовская Л.А., Шалпегин Г.С. Конечно-элементная модель измерения внутриглазного давления тонометром Шиотца Получена: 31.07.2019 Рассмотрена: 31.07.2019 Опубликована: 31.07.2019 ![]() Аннотация:
В работе представлена конечно-элементная модель, описывающая изменение напряженно-деформированного состояния внешней оболочки глаза при нагружении тонометром импрессионного типа – тонометром Шиотца. Моделирование выполняется в программном пакете ANSYS. Упругая система «роговица – склера» представляется в виде двух сопряженных трансверсально-изотропных сферических сегментов, нагруженных внутренним давлением и двумя грузами с вогнутыми основаниями (стопой и плунжером). Исследуются зависимости тонометрических давлений, получаемых по стандартной методике обработки данных при тонометрии по Шиотцу, от веса плунжера и толщины роговицы. Полученные результаты сравниваются со значениями, определяемыми из условия постоянства внутреннего объема деформированной составной оболочки.
Ключевые слова: внутриглазное давление, тонометр Шиотца, сопряженные трансверсально-изотропные оболочки. Сведения об авторах:
Список литературы: Письменная Е.В., Петрушанская К.А., Котов С.В., Аведиков Г.Е., Митрофанов И.Е., Толстов К.М., Ефаров В.А. Клинико-биомеханическое обоснование применения экзоскелета «ЭкзоАтлет» при ходьбе больных с последствиями ишемического инсульта Получена: 31.07.2019 Рассмотрена: 31.07.2019 Опубликована: 31.07.2019 ![]() Аннотация:
На основании клинико-биомеханических исследований впервые в России выяснено влияние тренировки в экзоскелете на биомеханическую и иннервационную структуру ходьбы больных с ишемическим инсультом. Выявлено, что у больных с ишемическим инсультом наиболее выраженные локомоторные нарушения отмечаются при сочетании рекурвации (переразгибания) в коленном суставе с эквинусной деформацией стопы и голеностопного сустава, характеризующейся стойким подошвенным сгибанием или эквиноварусной деформацией стопы и голеностопного сустава (выворот внутрь и подошвенное сгибание стопы). Рассмотрена биомеханическая и иннервационная структура ходьбы у 5 больных с последствиями ишемического инсульта через 3‒4 месяца после начала заболевания. Были выявлены основные нарушения биомеханической структуры ходьбы у больных с ишемическим инсультом, а именно снижение скорости, темпа и длины двойного шага, выраженная асимметрия временных, кинематических и динамических параметров, выпадение отдельных фаз двигательного цикла, изменение рисунка движений, уменьшение опорной и толчковой функций нижних конечностей, существенная трансформация электромиографического профиля мышц. В статье разработана методика применения экзоскелета у данного контингента больных, которая включает в себя определение продолжительности сеанса тренировки, длительности курса, пройденное расстояние за сеанс. Было выявлено, что после десятидневного курса тренировки в экзоскелете у больных наблюдаются следующие изменения: увеличение скорости передвижения, темпа и длины двойного шага, полное устранение временной асимметрии, повышение опорной и толчковой функций нижних конечностей, возрастание амплитуды угловых перемещений в суставах нижних конечностей, незначительное улучшение электромиографического профиля мышц.
Ключевые слова: ишемический инсульт, биомеханическая и иннервационная структура ходьбы, экзоскелет, электромиографический профиль мышц. Сведения об авторах:
Список литературы: Джалалова М.В., Арутюнов С.Д., Степанов А.Г. Исследование свойств стоматологических цементов в эксперименте на удаленных зубах, армированных индивидуальными трансдентальными имплантатами Получена: 31.07.2019 Рассмотрена: 31.07.2019 Опубликована: 31.07.2019 ![]() Аннотация:
Представлены результаты экспериментальных исследований адгезионной прочности при статической нагрузке на разрыв стоматологических цементных соединений индивидуального фрезерованного трансдентального имплантата с твердыми тканями корня зуба. Образцы представляли собой композицию, составленную из конструкции конической формы (аналог трансдентального имплантата, изготовленного из титанового сплава и диоксида циркония), установленной в канал культи естественного зуба и фиксированного в нем цементной склейкой. Эксперименты проводились на ранее удаленных 78 зубах с резецированной верхушкой корня. В результате исследования были определены цементы, обеспечивающие наибольшую адгезионную прочность соединения «индивидуальный трансдентальный имплантат – стоматологический цемент – культя удалённого зуба» в образце. Для внутрикорневой фиксации имплантатов из титанового сплава рекомендован композитный цемент Multilink-N, а для имплантатов из диоксида циркония – стеклоиономерный цемент Fuji-1. На втором этапе исследовалось влияние искусственно сформированной шероховатости поверхности имплантата на адгезионные свойства цементного соединения «имплантат – зуб». С этой целью перед проведением экспериментов по вытягиванию штифтов поверхности в образцах были подвергнуты пескоструйной обработке гранулами оксида алюминия размером частиц 50; 150; 250 мкм. Для фиксации были использованы цементы, показавшие наиболее высокие адгезионные характеристики на предыдущем этапе. Оказалось, что увеличение размера шероховатости в диапазоне 50–250 мкм улучшает адгезионные параметры цементного соединения «имплантат – зуб» для всех испытанных цементов. Наличие шероховатости имплантатов позволяет выдерживать значительно бόльшую нагрузку по сравнению с гладким имплантатом, а увеличение значения шероховатости поверхности имплантата с 50 до 250 мкм также существенно (почти в 2,5 раза) повышает нагрузку.
Ключевые слова: стоматологические цементы, диоксид циркония, титановый сплав, трансдентальный имплантат, адгезионная прочность, шероховатость. Сведения об авторах:
Список литературы: Гилев М.В., Зайцев Д.В., Измоденова М.Ю., Киселева Д.В. (Силаев В.И. (Сыктывкар, Россия). Сравнительная характеристика методов аттестации деформированной микроструктуры трабекулярной костной ткани Получена: 31.07.2019 Рассмотрена: 31.07.2019 Опубликована: 31.07.2019 ![]() Аннотация:
Анализируются данные микроскопических ислледований трабекулярной костной ткани человека. Различия в деформационном поведении обусловлены морфологическими особенностями органического и минерального компонентов экстрацеллюлярного матрикса на всех структурных уровнях иерархической организации костной ткани. Целью работы было определение наиболее информативного метода микроскопического исследования для аттестации деформированной микроструктуры трабекулярной костной ткани в аспекте механизма формирования импрессионного перелома на микроуровне. Исходя из топики возникновения импрессионных переломов, для исследования забиралась костная ткань латерального мыщелка большеберцовой кости. Все образцы были разделены на две группы: основная (N = 20, 50,0%), в которой каждый образец подвергался одноосному сжатию на разрывной машине; контрольная группа образцов (N = 20, 50,0%) была интактна к методам исследования деформационного поведения. Для аттестации остеоархитектоники применены современные методы визуализации: растровая электронная микроскопия и атомно-силовая микроскопия. Приводится подробное описание деформационного поведения трабекулярной кости при одноосном сжатии как структурная основа импрессионных дефектов. Представлены микрофотографии морфологических изменений при одноосном сжатии на макроскопическом, промежуточном и микроскопическом уровнях организации экстрацеллюлярного матрикса костной ткани. Установлено, что трабекулярная костная ткань представляет пластичный материал на всех уровнях организации экстрацеллюлярного матрикса. Определен морфологический субстрат микроперелома на каждом структурном уровне: макроскопический (100–200 мкм) уровень – поперечные, продольные и фрагментированные переломы трабекул; мезоскопический (10–50 мкм) – у трабекулы отмечаются интерламеллярные трещины; микроскопический (5–10 мкм) – у ламеллы происходит дезорганизация коллагеновых фибрилл, уменьшение интерфибриллярных промежутков, нарушение укладки кристаллов гидроксиапатита и разрушение их связей с коллагеном. Каждый вид исследования уточняет данные других видов микроскопии, ни один из них не может полностью заменить другие.
Ключевые слова: трабекулярная костная ткань, сканирующая электронная микроскопия, атомно-силовая микроскопия. Сведения об авторах:
Список литературы: Сагайдачный А.А., Волков И.Ю., Фомин А.В., Скрипаль А.В. Закономерности распространения тепловой волны в модели биологической ткани и возможность термовизуализации вазомоторной активности периферических сосудов Получена: 31.07.2019 Рассмотрена: 31.07.2019 Опубликована: 31.07.2019 ![]() Аннотация:
В настоящее время установление взаимосвязи между процессами регуляции просвета периферических сосудов, динамикой кровотока в них и изменением температуры кожи с целью разработки методов визуализации гемодинамических нарушений является актуальной задачей биомедицинской инженерии и медицинской диагностики. В данной работе устанавливаются экспериментальные частотные зависимости скорости распространения и затухания периодического теплового возмущения в свиной коже как модели кожи человека. Продемонстрирована применимость решения уравнения теплопроводности в случае периодического нагрева для описания распространения теплового возмущения (тепловых волн) в модели кожи человека. В предположении пропорциональности изменения объемного кровотока и температуры в глубине кожи это позволит восстановить сигнал колебаний кровотока на основе данных о динамике температуры поверхности кожи. Последнее экспериментально обосновывает возможность тепловизионной визуализации процессов регуляции сосудистого просвета периферических сосудов при диагностике и терапии сосудистых осложнений.
Ключевые слова: теплоперенос, тепловая волна, гемодинамика, затухание, дисперсия, кожа, термография. Сведения об авторах:
Список литературы: Лохов В.А. Биомеханический анализ ростовых деформаций Получена: 31.07.2019 Рассмотрена: 31.07.2019 Опубликована: 31.07.2019 ![]() Аннотация:
Деформации роста характерны в основном для живых систем. Рост происходит в каждом живом организме, а для человека он наиболее характерен для детского возраста. К сожалению, некоторые дети рождаются с врожденными патологиями, например, с врожденной расщелиной твердого неба и, если не проводить лечение и не оказывать влияние на процессы роста, то такой ребенок может стать инвалилом. С точки зрения биомеханики и механики сплошной среды деформации роста могут быть рассмотрены как собственные деформации. Также известно, что механические напряжения оказывают влияние на процессы роста, следовательно на ростовые деформации. Таким образом, ортодонтическое лечение может быть рассмотрено как управление ростовыми деформациями. В работе использован метод декомпозиции собственной деформации в линейно-упругом теле, позволяющий разложить собственную деформацию на две части: первая часть не вызывает напряжений в системе, а вторая часть не вызывает деформации системы. Показано применение данного подхода в решении задач независимого управления собственными деформациями, дана постановка задачи моделирования систем с собственными деформациями. Предложенный подход применен для моделирования ростовых деформаций при лечении врожденной расщелины твердого нёба. Получено определяющее соотношение для ростовой деформации, проведен его анализ и показано, что при определенных граничных условиях рост не будет вызывать напряжений в системе, что существенно упрощает процедуру решения задачи о накоплении ростовой деформации с течением времени. Этот результат важен для планирования оптимального ортопедического лечения данной патологии, которое приводит к задаче независимого управления деформациями системы посредством ростовых деформаций. Определяющее соотношение получено для изотропного однородного тела, так как костная ткань ребенка не имеет сформированной структуры и изотропна.
Ключевые слова: расщелина твердого нёба, ортопедическое лечение, управление. Сведения об авторах:
Список литературы: Кучумов А.Г. Биомеханическая мoдель течения желчи в билиарной системе Получена: 31.07.2019 Рассмотрена: 31.07.2019 Опубликована: 31.07.2019 ![]() Аннотация:
Желчевыделительная система (билиарная система), предназначенная для транспорта желчи в двенадцатиперстную кишку для переваривания жиров, играет важную роль в пищеварении. Нарушения обмена веществ и холединамики (течения желчи) приводят к возникновению желчнокаменной болезни (холелитиаз). В России патология билиарной системы находится на третьем месте по числу пациентов. Методом хирургического лечения холелитиаза является удаление желчного пузыря (холецистэктомия). Однако процент послеоперационных осложнений достаточно высок. Одной из причин является отсутствие объективных методик: хирурги не всегда могут оценить последствия оперативного вмешательства. Тем не менее работ, посвященных численному моделированию процессов, связанных с течением желчи, крайне мало. Полной персонализированной модели, которая могла бы использоваться в медицинской практике, не разработано до недавних пор. В данной работе представлена новая модель течения желчи в билиарной системе. Предлoжен пoдхoд, согласно которому билиaрнaя системa рaссмaтривaется кaк сoвoкупнoсть трех сoстaвляющих (желчный пузырь, внепеченoчные желчные прoтoки, бoльшoй дуoденaльный сoсoчек). Для моделирования течения желчи в желчном пузыре использовалась модель Франка. При описании течения желчи во внепеченочных желчных протоках решалась связанная задача взаимодействия жидкости и твердого тела. Течение желчи в большом дуоденальном сосочке рассматривалось как перистальтический транспорт в трубке с сужающимися стенками конечной длины. Комплексная модель билиарной системы позволила оценить холединамику в норме и при патологии, а также осуществить численную оценку течений желчи после холецистэктомии для прогнозирования и профилактики осложнений. Применение моделирования перистальтического течения в большом дуоденальном сосочке позволило определить количественные критерии возникновения патологических рефлюксов, что дало возможность обеспечить их профилактику. Также модель может использоваться для анализа хирургических вмешательств при лечении холелитиаза и его осложнений (стентирование, закрытие передней брюшной стенки), что позволяет провести математический анализ данных вмешательств. Например, математическая модель установки стента с памятью формы позволяет снизить число осложнений (перфорацию мягких тканей). Численная модель накопления частиц на поверхности пластикового стента позволила спрогнозировать сроки замены данного стента для конкретного пациента и повысить его качество жизни. Биомеханический анализ применения шовных материалов позволил обеспечить дифференцированный подход к их применению и снизить количество специфических послеоперационных осложнений. Показано, что разработанная модель может быть использована при создании программного продукта для поддержки принятия решений при лечении и профилактике холелитиаза и его осложнений.
Ключевые слова: билиарная система, желчь, неньютоновская жидкость, персонализированное моделирование. Сведения об авторах:
Список литературы: Тверье В.М. Кинетические уравнения перестройки трабекулярной костной ткани в пространстве Ильюшина Получена: 31.07.2019 Рассмотрена: 31.07.2019 Опубликована: 31.07.2019 ![]() Аннотация:
В конце XIX века Wolff отметил, что кость здорового человека или животного адаптируется к тем нагрузкам, которым подвергается. Известно, что в трабекулярной костной ткани механизм адаптации реализуется посредством выстраивания трабекул (костных балок) вдоль линий действия главных напряжений. При достижении трабекулярной тканью оптимальной структуры для определенной нагрузки в локальной области кость переходит в состояние равновесия (гомеостаза). В своих работах Cowin предложил описывать положение трабекул в каждый момент времени главными направлениями тензора структуры, отыскиваемыми из решения системы предложенных им кинетических уравнений для каждой компоненты тензора структуры. К сожалению, в настоящее время невозможно экспериментально проследить эволюцию тензора структуры in vivo, т.е. получить возможность оценить значения констант кинетических уравнений. В работе предлагается кинетическое уравнение, построенное в девиаторном пространстве Ильюшина, напрямую отражающее закон Wolff. Уравнение имеет одну материальную константу. Кинетическое уравнение согласовано с определяющим соотношением Cowin, что позволило определить не только векторные, но и скалярные свойства тензора структуры. Проведенная верификация предложенных уравнений на примере перестройки структуры для задачи всестороннего сжатия показала хорошую точность выполнения закона Wolff.
Ключевые слова: трабекулярная (губчатая) костная ткань, тензор структуры, закон Вольфа, равновесие (гомеостаз), кинетические уравнения перестройки, пространство Ильюшина, векторные и скалярные свойства тензоров. Сведения об авторах:
Список литературы: Пинхасов О. О модели регулирования тестостерона Получена: 31.07.2019 Рассмотрена: 31.07.2019 Опубликована: 31.07.2019 ![]() Аннотация:
Рассматриваемая модель описывает регуляцию тестостерона с помощью распределенного контроля обратной связи. Он предназначен для поддержания концентрации тестостерона на соответствующем уровне. Предлагается управление распределенной обратной связью с интегральным членом. Это приводит нас к анализу интегродифференциальной системы, которая описывает связь между концентрацией гормонов GnRH и LH и концентрацией тестостерона. Предлагается контроль в виде интегрального оператора, т.е. распределяется обратная связь, которая позволяет поддерживать подходящий уровень тестостерона без потери стабильности биологической системы.
Ключевые слова: интегро-дифференциальные уравнения, положительность, устойчивость, метод восстановления, регуляция тестостерона. Сведения об авторах:
Список литературы:
| ||