В период пандемии, вызванной вирусом CoViD-19, особого внимания требуют люди, относящиеся к группам риска. Одна из причин, которые формируют риск-факторы, – это нарушение адекватного кровообращения. Оценка резистентности микроциркуляции путем исследования эффективности функционального состояния резистивных сосудов – одна из ключевых проблем, связанных с кровообращением при артериальной гипертензии, сахарном диабете, феномене Рейно. В статье рассмотрены новейшие средства современной медицины – чат-бот-системы – и приведены некоторые пилотные результаты их апробации. В период карантинных ограничений, в том числе физического дистанцирования, особенно важен постоянный домашний контроль за лицами, нуждающимися в профилактике. Это можно осуществлять посредством простейших чат-бот-систем, которые описаны в статье.

Ключевые слова: вирус CoViD-19, резистивные артерии, микроциркуляция, чат-боты.

Существующие способы оценки биомеханических свойств краниоспинальной системы человека сводятся к исследованию динамики изменения внутричерепного давления при дозированном увеличении внутричерепного объема посредством введения внутрь черепного пространства определенного объема жидкости. Эти исследования дискретные, травматичные. Посредством ретроспективного анализа 1732 исследований биомеханических свойств краниоспинальной системы (комплайнс, давление–объем–соотношение, yпрyгость мозга) в период 1988–2014 годы в разных нейрохирургических клиниках с целью установления диагноза или уточнения тактики хирургического лечения установлена взаимосвязь междy амплитудой колебания внутричерепного давления на частоте пульса, внутричерепного давления и комплайнсом краниоспинальной системы. При однократном проведении классического теста с введением болюса небольшого объема жидкости определяется изменение внутричерепного объема во время пульсовой волны по известной формуле A. Marmarou (1976), численно оцениваются показатели биомеханических свойств краниоспинальной системы. Допускается, что между двумя пульсовыми волнами (в секундном диапазоне) эти показатели существенно не меняются, т.е. фактически речь идет о мониторинге биомеханических свойств краниоспинальной системы. Предложена математическая модель, формализирующая взаимосвязь между биомеханическими свойствами краниоспинальной системы и динамикой колебания внутричерепного давления на частоте пульса. Сопоставление результатов оценки основных биомеханических показателей по классической методике и предложенным способом позволило установить их высокyю корреляцию. На основании этого предложен алгоритм, который может быть использован для создания оригинального монитора биомеханических свойств краниоспинальной системы и внутричерепного давления.

Ключевые слова: внутричерепное давление, нейромониторинг, биомеханические свойства краниоспинальной системы, пульсовые колебания внутричерепного давления.

На основании исследований биомеханической и иннервационной структуры ходьбы больной с рассеянным склерозом дано обоснование применения экзоскелета ExoAtlet. Ранее было выявлено, что у больных с рассеянным склерозом имеются общие черты, которые свойственны всем больным с заболеваниями опорно-двигательной системы, в частности снижение скорости движения, уменьшение устойчивости, ослабление опорной и толчковой функций нижних конечностей, резкое снижение электрической активности мышц в течение локомоторного цикла. На примере конкретной больной с рассеянным склерозом выявлены специфические особенности ходьбы, характерные только для данного заболевания. К таким особенностям ходьбы относятся циклический характер опорной реакции и электромиографического профиля мышц, шаткость походки, треугольная или трапециевидная форма вертикальной составляющей Rz опорной реакции, эквинус стопы и голеностопного сустава нередко в сочетании с рекурвацией в коленном суставе, резкое уменьшение основного сгибания в коленном суставе на одной или обеих ногах, снижение электрической активности мышц и ее пролонгирование на бóльшую часть опорной фазы. С целью изучения энергетических параметров ходьбы и выявления резонансных свойств нижних конечностей при данном заболевании было проведено исследование электромиографического профиля двух симметричных мышц нижних конечностей (обеих прямых мышц бедра и обеих двуглавых мышц бедра) при ходьбе в разном темпе у данной больной. Методика тренировки ходьбы в экзоскелете для больной с рассеянным склерозом опиралась на оценке следующих параметров: общее время тренировки, чистое время ходьбы (т.е. ходьбы без остановок), расстояние, пройденное за сеанс, скорость, темп, длину шага при ходьбе в экзоскелете, общее количество шагов за сеанс. После курса тренировки ходьбы в экзоскелете в сочетании с традиционным лечением препаратами, изменяющими течение рассеянного склероза, у больной отмечается существенное улучшение биомеханической и иннервационной структуры ходьбы, которое проявляется в повышении скорости передвижения, в возрастании амплитуды угловых перемещений в суставах нижних конечностей, в исчезновении явлений цикличности электромиографического профиля мышц, в изменении формы вертикальной составляющей Rz с треугольной или трапециевидной на отчетливую двугорбую наряду с повышением экстремальных значений Rz кривой, в увеличении максимумов электрической активности всех мышц и их концентрации в адекватную фазу локомоторного цикла, в возрастании средней электрической активности мышц (мощности мышц) при повышении скорости передвижения, в появлении двух ветвей параболы с наличием четкого минимума в кривой суммарного интеграла электрической активности за 10 м пути.

Ключевые слова: рассеянный склероз, экзоскелет, биомеханическая и иннервационная структура ходьбы, электромиографический профиль мышц, явления резонанса при ходьбе.

Разработан новый численно-аналитический метод построения упакованной конфигурации инфляционного баллона, использующий спирали Архимеда в качестве функций, аппроксимирующих профиль поперечного сечения. Предложенный метод реализован в консольном приложении под Windows, что позволяет в кратчайшие сроки создавать модели баллонов разных типоразмеров и типов укладки. Показана работоспособность созданного алгоритма на примере решения двух тестовых задач. Получена хорошая корреляция результатов моделирования с экспериментальными данными. Построение упакованных конфигураций инфляционных баллонов проводилось на основе созданного программного модуля.

Ключевые слова: инфляционные баллоны, баллонорасширяемые коронарные стенты, метод конечных элементов, SIMULIA Abaqus.

Исследованы возможности пакетов ELATE и MATLAB для визуализации упругих свойств твердых тканей зуба. Получено визуальное подтверждение факта упругой анизотропии твердых тканей зуба, обусловленной кристаллической структурой их минеральной составляющей. Оценка показателей анизотропии эмали и дентина как неоднородной анизотропной среды имеет практическое значение при изучении проблем прочности тканей зуба и качества реставраций.

Ключевые слова: эмаль, дентин, матрица упругих постоянных, визуализация.

Целью исследования являлась модификация метода импульсной осциллометрии дыхательной системы биообъектов в интересах возможности его применения для экстраполяции медико-биологических эффектов воздействия экстремальных физических факторов условий профессиональной деятельности с животных на человека. Метод основан на верифицированном алгоритме определения импедансных характеристик легких человека (резонансной частоты, активной и реактивной частотно-зависимых компонент импеданса) с помощью двухмикрофонной техники. Измерение импедансных характеристик дыхательной системы животных (30 крыс, 15 кроликов и 15 овец) в диапазоне частот от 5 до 100 Гц проводили на декапитированных животных при присоединении трахеи к экспериментальной установке, включающей громкоговоритель, волновод, два измерительных микрофона, импедансную стенку и соединительную трубку, предназначенную для подключения установки к трахее. Импедансные характеристики дыхательной системы у людей (40 спортсменов в возрасте 20–30 лет) в том же частотном диапазоне измеряли в процессе свободного дыхания: на окончание волновода в качестве перфорированной панели устанавливали стандартный загубник. В результате измерений определяли частоту резонанса дыхательной системы, коэффициент поглощения акустических колебаний, резистанс на частоте резонанса и акустическую добротность дыхательной системы. Результаты теоретико-экспериментальных исследований свидетельствуют, что резонансные частоты дыхательной системы у людей, кроликов и овец близки между собой, а резонансные частоты дыхательной системы крыс и человека существенно отличаются. Это позволяет использовать кроликов и овец в качестве адекватной биологической модели при экстраполяции результатов воздействия экстремальных факторов с животных на человека в части состояния дыхательной системы. Экстраполяцию аналогичных результатов с крыс на человека необходимо проводить с учетом соотношения импедансных характеристик дыхательных систем.

Ключевые слова: дыхательная система, импеданс дыхательной системы, двухмикрофонный метод, измерение импеданса, резонансные характеристики дыхательной системы, экстраполяция медико-биологических эффектов.

Последствия травм и заболеваний плечевого сустава могут быть как изолированными, так и сочетаться с патологией шейного отдела позвоночника. Полиморфность патологии существенно осложняет задачу реабилитации таких пациентов. Авторы провели анализ биомеханических нарушений в плечевом суставе при шейно-плечевом синдроме при трёх основных видах его повреждений: суставном, вертеброгенном и смешанном миофасциальном типе. Было показано, что наибольшую сложность с точки зрения нарушения биомеханики и последующей реабилитации представляет суставной вариант, т.е. у больных, перенесших травму капсульно-связочного аппарата плечевого сустава.

Ключевые слова: плечевой сустав, реабилитация, травмы и заболевания плечевого сустава, нарушение биомеханики.

В ранее опубликованных работах авторов исследовалась адгезионная прочность при статической нагрузке на разрыв стоматологических цементных соединений индивидуального фрезерованного трансдентального имплантата с твердыми тканями корня зуба. На втором этапе исследовалось влияние искусственно сформированной шероховатости поверхности имплантатов на адгезионные свойства цементного соединения имплантат–зуб. Имплантаты подвергались пескоструйной обработке гранулами оксида алюминия размером 50, 150, 250 мкм – наилучшей оказалась искусственная шероховатость при обработке гранулами в 250 мкм. В настоящей работе представлен следующий этап исследований – влияние толщины цементного соединения «трансдентальный имплантат–цемент–дентин зуба» на его адгезионные свойства. Перед фрезерованием образцов трансдентальных имплантатов на цифровой модели проводили редукцию внутрикорневой части имплантата на 20, 50 и 100 мкм, подвергали пескоструйной обработке порошком оксида алюминия зерном 250 мкм и фиксировали в удаленном зубе цементы, наилучшим образом зарекомендовавшие себя в предыдущих исследованиях. Все испытания проводились на экспериментальной установке Instron 5900. Рассматривались имплантаты из диоксида циркония в сочетании с двумя наиболее эффективными цементами Fuji-1 и Multilink-N (с наиболее высокими адгезионно-прочностными характеристиками). В результате экспериментов сочетание материала из диоксида циркония с цементом Fuji-1 оказалось значительно лучше, чем с цементом Multilink-N. В работе проведено компьютерное моделирование процесса вытягивания прототипа циркониевого имплантата из образца корня зуба с различными толщинами цементной пленки: 20, 50 и 100 мкм. Получено удовлетворительное качественное и количественное согласование результатов трехмерного численного анализа с экспериментом: при уменьшении толщины цементной пленки от 100 до 20 мкм наблюдается улучшение свойств адгезионного соединения, а толщину 50 мкм можно считать оптимальной.

Ключевые слова: стоматологические цементы, индивидуальный трансдентальный имплантат, диоксид циркония, адгезионная прочность, толщина цементной пленки.

Цель работы обосновать механизмы действия низкочастотных акустических колебаний на человека, обусловленных механическим взаимодействием акустических колебаний с анатомическими структурами тела. Одной из современных особенностей производственного шума является доминирование в шумовом спектре низкочастотного шума и инфразвука высокой интенсивности. Для характеристики этих диапазонов в научной литературе используется термин «низкочастотные акустические колебания», что обусловлено близкими физическими свойствами и биологическим действием на организм человека и животных. Доказано, что инфразвук оказывает неблагоприятное действие на многие органы (дыхание, слух, зрение и др.) и системы человека (центральная и вегетативная нервная и др.) и приводит к развитию заболеваний, в том числе профессиональных (нейросенсорная тугоухость, вестибулопатия, вегетативные нарушения). На основании этого инфразвук включен в перечень вредных производственных факторов. Ряд биологических эффектов формируется за счет прямого механического взаимодействия акустических колебаний с анатомическими структурами тела человека. Длина акустической волны и ее интенсивность являются определяющими параметрами при формировании ответной реакции в организме человека. Взаимодействие низкочастотных акустических колебаний с анатомическими структурами тела необходимо рассматривать как взаимодействие двух механических систем, что приводит к развитию различных физических эффектов в тканях и органах (дифракция, резонанс, упругие волны, кавитация и др.). Последние лежат в основе прямого действия акустических колебаний и приводят к анатомическим повреждениям тканей, конформационным нарушениям клеточных структур и макромолекул, активации рецепторов (механо-, проприо-, вестибулорецепторов и др.). Биомеханическое действие низкочастотных акустических колебаний должно учитываться при нормировании низких частот звукового диапазона и определении способов и средств защиты от низкочастотных акустических колебаний не только органа слуха и головы, но и внутренних органов.

Ключевые слова: низкочастотные акустические колебания, механизмы действия, длина волны, уровень звукового давления, звукопроводимость, резонанс, защита.

Описаны перспективы развития и внедрения в практику спорта и медицины антропоморфной мехатроники. Главными объектами исследования выступили спортивные и медицинские экзоскелеты. Основная функция спортивного экзоскелета – это создание благоприятных искусственных условий для формирования и повышения эффективности спортивной техники. Технология предлагает совершенно новый подход к передаче «спортивных» знаний, формированию умений и навыков. В отличие от привычной работы тренера по аудиовизуальным каналам спортивный экзоскелет существенный объем информации передает через проприоцептивные каналы (ощущения) при выполнении реального, а не идеомоторного упражнения. Таким образом, контроль при управлении собственными сегментами тела спортсмена осуществляется самостоятельно на основе полученных данных от своего тела, а не вследствие образной обратной связи от тренера. В этом и заключается основной эффект воздействия на спортсмена, за счет которого можно существенно повысить скорость передачи обучающей информации и как следствие скорость освоения эффективной техники. Применение экзоскелетов в восстановительной медицине прежде всего обусловлено необходимостью комплексного решения в реабилитации больных с нарушением или утратой двигательной функции вследствие перенесенных заболеваний различной этиологии. При этом экзоскелет выполняет функцию механизма, задающего движение выбранного сегмента тела. Управление таким экзоскелетом осуществляется посредством специального интерфейса «мозг–компьютер». Задача подготовки медицинского персонала с применением роботизированных комплексов в целом совпадает со спортивными задачами, связанными с формированием устойчивого двигательного навыка и совершенствованием техники двигательного действия. Медицинский экзоскелет в таких случаях выполняет роль тренажера для отработки структуры и заданных характеристик движения при выполнении соответствующих операций.

Ключевые слова: экзоскелет, двигательный навык, двигательное действие, обучение, спортивный результат, педагогическая биомеханика.

Не оставляет сомнений тот факт, что механическое воздействие на так называемые биоактивные точки и зоны иногда очень эффективно приводит к излечению от разнообразных недугов. Существование и польза рефлексотерапии совершенно бесспорны. Действительно, с глубокой древности до настоящего времени в недрах восточной медицины накоплены уникальный опыт и эмпирические знания о меридианах, связывающих точки воздействия и кожные покровы со всеми системами организма. До сих пор физическая природа меридианов неизвестна и никем не объяснена, в результате рефлексотерапия стоит особняком от стандартной медицины и практикуется как полузаконное занятие, несмотря на очевидную пользу и эффективность. В данной работе сделана попытка вскрыть физическую природу меридианов и тем самым легализовать эту древнюю и чрезвычайно нужную дисциплину. Авторы предлагают стройную гипотезу, суть которой заключается в том, что с помощью болевого воздействия на определенные точки на коже в нервной системе образуется сигнал о необходимости увеличения притока крови к образовавшейся ранке, т.е. появляется некий «адрес», куда и устремляется усиленный поток крови, вызывая заживление. Механизм перераспределения кровотока заключается в том, что возникает определенная низкочастотная модуляция сердечного ритма, которая и приводит к локальному увеличению кровотока, так как зоне воздействия свойственны определенные сокращения в такт с модуляциями. Аналогичным «адресом» (т.е. определенной частотой) обладает и соответствующий орган в организме, и поэтому туда тоже устремляется усиленный поток крови, оказывая и на этот орган животворное воздействие. Орган, получая поддержку, более эффективно борется с недугом. Таков вкратце механизм выздоровления, заложенный природой в случае наличия модуляций сердечного ритма, которые можно сделать управляемыми. Естественно, что насытив кровь препаратами воздействия, мы получим увеличение их эффективности за счет локального попадания конкретно в болезненную зону.

Ключевые слова: адресное увеличение локального кровотока, вариабельность сердечного ритма, модуляции частоты сердечного ритма, биоактивные точки, пунктура.

Работа посвящена методике моделирования разрушения костного органа методом конечных элементов с учетом данных компьютерной рентгеновской томографии. Для оценки модели приведены результаты моделирования для бедренной кости. Актуальность исследования определена необходимостью учитывать в расчетах распределение механических свойств по объему органа, такой подход позволяет индивидуализировать моделирование. Численные исследования выполнены с помощью метода конечных элементов, был использован восьмиузловой конечный элемент с линейной аппроксимацией. В работе рассматривалась линейная постановка для негомогенного упругого тела. Для определения модуля Юнга и предельных напряжений использовались степенные функции, зависящие от оптической плотности, которая в свою очередь определялась по линейным соотношениям в зависимости от чисел Хаунсфилда. Для конечно-элементной дискретизации производилось распределение механических свойств материала по каждому элементу согласно данным томографии. После решения задачи напряженно-деформированного состояния в каждом узле определялся коэффициент запаса с учетом свойств материала по данным томографии. На основе рассчитанного коэффициента запаса и принимается решение или о сгущении сетки, или об удалении конечного элемента. В работе приведены результаты расчетов для двух задач в приведенной постановке для негомогенного тела и для осредненных механических свойств. Численные результаты в данных задачах наглядно иллюстрируют значимые различия в результатах напряженно-деформированного состояния органа и позволяют судить о характере разрушения органа.

Ключевые слова: математическое моделирование, негомогенные среды, компьютерная томография, разрушение.