Российский журнал биомеханики

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.

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.

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.

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.

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. Предложен подход, согласно которому билиарная система рассматривается как совокупность трех составляющих (желчный пузырь, внепеченочные желчные протоки, большой дуоденальный сосочек). 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.

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.