Том 26, № 1 (2022)

Статьи
Обобщение зависимостей между геометрическими параметрами сагиттального баланса
Иванов Д.В., Фалькович А.С., Донник А.М., Полиенко А.В., Оленко Е.С., Крутько А.В.

Аннотация

Сагиттальный баланс позвоночника характеризует его физиологическое выравнивание мышечными усилиями наиболее эффективным образом. Оптимальные позвоночно-тазовые взаимоотношения формируют биомеханически эффективный и оптимальный сагиттальный профиль позвоночника, что снижает расход энергии на поддержание равновесного состояния и уменьшает риски дегенеративных повреждений межпозвонковых дисков. Сагиттальный баланс описывается с помощью основных угловых параметров: тазового индекса, поясничного лордоза, наклона таза и наклона крестца. При выполнении хирургического лечения врачи пытаются сформировать оптимальные позвоночно-тазовые взаимоотношения, для чего на этапе предоперационного планирования измеряют актуальные параметры баланса конкретного пациента и с помощью эмпирических формул рассчитывают их теоретические значения. Для расчета оптимальных параметров сагиттального баланса конкретного пациента различными научными группами разработан ряд эмпирических зависимостей. Однако в научном сообществе нет единого мнения, какими конкретно формулами пользоваться при планировании лечения. В данной работе предпринята попытка обобщить имеющиеся в научной литературе данные о параметрах сагиттального баланса и разработать новые, единые для всех этих данных регрессионные зависимости, позволяющие связать между собой его параметры. Для этого из литературных мсточников были взяты исходные данные для построения таких зависимостей. Также были использованы собственные данные - результаты измерений параметров сагиттального баланса пациентов Национального медицинского исследовательского центра травматологии и ортопедии имени Н.Н. Приорова Саратовского государственного медицинского университета. Из найденных статей были выбраны исходные числовые данные, связывающие между собой основные параметры сагиттального баланса. Данные были оцифрованы и обработаны при помощи методов статистики. Были получены регрессионные зависимости, позволяющие рассчитать поясничный лордоз, наклон таза и наклон крестца через тазовый индекс конкретного пациента. Полученные зависимости обобщают известные на сегодняшний день данные измерений, проведенных исследователями нескольких стран у пациентов различного возраста, позволяют рассчитывать оптимальные параметры сагиттального баланса и могут быть применены при предоперационном планировании хирургического лечения последствий заболеваний и повреждений позвоночно-тазового комплекса. Обобщающие зависимости позволяют систематизировать накопленный в литературе клинический опыт и были использованы при разработке первой в мире системы предоперационного планирования хирургического лечения последствий и заболеваний позвоночно-тазового комплекса с биомеханической поддержкой решения врача.
Российский журнал биомеханики. 2022;26(1):8-24
views
Поведение сегмента грудного отдела позвоночника при оскольчатом переломе позвонка до и после хирургического лечения. биомеханический эксперимент
Донник А.М., Коссович Л.Ю., Оленко Е.С.

Аннотация

Работа посвящена исследованию биомеханического поведения сегмента грудного отдела позвоночника с компрессионным оскольчатым переломом тела позвонка Th11, а также с различными вариантами фиксации поврежденного позвоночно-двигательного сегмента (ПДС). Рассмотрены следующие варианты фиксации: короткосегментарная транспедикулярная система (ТПС); короткосегментарная ТПС, дополненная промежуточным винтом, введенным в поврежденный позвонок; короткосегментарная ТПС, дополненная промежуточными винтами, введенными в поврежденный позвонок. Модели сегментов позвоночника с повреждением тела позвонка построены на основе данных компьютерной томографии пациента в ПО Mimics Materialise, 3-Matic Materialise и SolidWorks. Модели фиксирующих элементов, а также их внедрение в модель сегмента позвоночника выполнены в SolidWorks. Материалы, назначенные моделям, считались линейными, упругими, изотропными. Граничные условия и нагружение моделей выполнены в КЭП ANSYS 19.2. Нагружение моделей соответствовало положению человека стоя, сгибанию, разгибанию, боковым наклонам и осевому вращению. Численное решение задачи теории упругости проведено в КЭП ANSYS. Расчитаны поле полных перемещений в моделях, эквивалентные напряжения по Мизесу в фиксирующих конструкциях и позвонках. Измерен диапазон движения в позвоночно-двигательном сегменте, включающем поврежденный позвонок. Выявлено перераспределение эквивалентных напряжений по Мизесу, снижающее нагрузку на поврежденный позвонок, а также снижение подвижности поврежденного позвонка при установке ТПС, дополненной промежуточным винтом, независимо от стороны его установки.
Российский журнал биомеханики. 2022;26(1):25-39
views
МАТЕМАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ НОВОГО РЕОЛОГИЧЕСКОГО КОЭФФИЦИЕНТА КРАСНОЙ КРОВИ и ОЦЕНКа ЕГО ПРОГНОСТИЧЕСКОЙ И ДИАГНОСТИЧЕСКОЙ РОЛИ
Тикарадзе Э., Манцкава М., Ормоцадзе Г., Цимакуридзе М., Саникидзе Т.

Аннотация

Цель исследования оценить прогностическую ценность нового комплексного параметра - реологического коэффициента красной крови, который является расчетным индексом следующих величин: общее количество эритроцитов в RBC [1012/л], объем эритроцитов MCV [fl], распределение эритроцитов RDW [%], средний гемоглобин MCH [pg]. В данной работе исследовалась реология крови у практически здорового населения сел Сачхерского района Грузии (Сареки, Саирхе, Чорвила). Для определения валидности реологического коэффициента красной крови с другим параметром, изучающим реологический статус крови, обследовалась группа пациентов с артериальной гипертензией. Реологический статус исследовали с помощью метода Georgian Technique и сравнивали данные с реологическим коэффициентом красной крови и, таким образом, определили эквивалентность этих методов. Использование реологического коэффициента красной крови повысит информативность и расширит область применения исследований реологии крови при существенном уменьшении затрат пациента, лечебного учреждения и здравоохранения в целом.
Российский журнал биомеханики. 2022;26(1):40-48
views
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА БИОСОВМЕСТИМЫХ ПОКРЫТИЙ ТИТАН-СТЕКЛО-УГЛЕРОД ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ В ОРТОПЕДИЧЕСКИХ ИМПЛАНТАТАХ И ДЕТАЛЯХ ДЛЯ ОСТЕОСИНТЕЗА
Чернева С., Петков В., Войнарович С., Алексиев А., Кислица О., Масючок О.

Аннотация

Исследованы механические свойства и фазовый состав биосовместимых покрытий для ортопедических имплантатов, состоящих из подслоя титана с развитой морфологией поверхности, на которую нанесено стеклоуглеродное покрытие с целью повышения его биосовместимости. Подслой титана толщиной 250 мкм наносили с помощью установки микроплазменного напыления МПН-004. Напыление проводили на подложки размером 10×20×2 мм из титанового сплава Grade 5 (90 % титана, 6 % алюминия, 4 % ванадия). Осаждение стеклоуглеродного покрытия осуществлялось погружением образцов в 10 % раствор стеклоуглерода в толуоле с последующей сушкой и термообработкой при 920 °С в аргоне. Процесс повторяли не менее 5-7 раз и более до получения стеклоуглеродного слоя толщиной 19-50 мкм. С помощью экспериментов по наноиндентированию были исследованы механические свойства умеренно шероховатых (около 10 мкм) и сильно шероховатых (более 100 мкм) образцов с нанесенным стеклоуглеродным покрытием и без него с последующим сравнением. Также был проведен рентгеноструктурный анализ образцов. Установлено, что нанесение стеклоуглеродного покрытия повышает не только биосовместимость исследуемого материала, но и приводит к улучшению его механических свойств.
Российский журнал биомеханики. 2022;26(1):49-59
views
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ОЦЕНКИ В СТАБИЛОМЕТРИИ
Кручинин П.А., Холмогорова Н.В.

Аннотация

В настоящей работе обсуждается возможность оценки по результатам стабилометрических измерений части энергетических затрат на поддержание человеком вертикальной позы. Описано применение математической модели перевернутого маятника для вычисления составляющих механической работы отдельных групп мышц ног в виде интеграла от модуля мощности суммарных моментов, развиваемых антагонистами. Для сагиттали преимущественно оценивается механическая работа мышц голени, а для фронтали - мышц таза. Обсуждается возможность применения приближенных оценок этих показателей для медленных составляющих движения человека. Для анализа корреляционных связей различных показателей использованы результаты стабилометрических проб, в ходе которых обследуемые стояли с открытыми глазами в ортоградной позе. Причем в части проб им предъявлялись различные зрительные иллюзии, вызывавшие изменение позовых характеристик и соответственно стабилометрических показателей. Проанализированы корреляции между введенными показателями и показателями, традиционно используемыми в стабилометрии. Рассматривались размахи колебаний по фронтали и сагиттали, средняя скорость центра давления и её проекции на фронтальную и сагиттальную оси, а также показатель, называемый «индекс энергозатрат», и его составляющие для фронтального и сагиттального направлений. Выявлена корреляционная связь между введенным показателем механической работы и размахами стабилограммы. Показано, что изменение части энергии, соответствующее показателю, называемому «индекс энергозатрат», невелико и, по-видимому, не характеризует в должной степени изменение механической энергии.
Российский журнал биомеханики. 2022;26(1):60-72
views
Особенности изготовления и клинического применения пористых имплантатов из титана для лечения травм и заболеваний позвоночника
Коллеров М.Ю., Давыдов Е.А., Завгородняя Е.В., Афонина М.Б.

Аннотация

При лечении травм и заболеваний позвоночника возникает необходимость замещения тела позвонка или межпозвонкового диска имплантатом. Такой имплантат должен обеспечивать выполнение опорной функции позвоночника и способствовать формированию костного блока (слияния). Для этой цели наиболее эффективным можно считать пористый титан, удовлетворяющий требованиям по биосовместимости, прочностным характеристикам и жесткости. Рассмотрена возможность получения таких имплантатов диффузионной сваркой специальным образом скрученной проволоки из сплава ВТ1-0 и последующей термоводородной обработкой, включающей термодиффузионное насыщение заготовки имплантата водородом и его последующее удаление в процессе вакуумного отжига. Показано, что термоводородная обработка позволяет преобразовывать механические контакты проволоки после диффузионной сварки заготовки в физико-химические. Это повышает прочностные характеристики имплантата при высокой объемной пористости (до 60-70 %) и приближает его жесткость к жесткости позвонков. Проведена оптимизация режимов диффузионной сварки и термоводородной обработки для получения высокого комплекса прочностных и пластических характеристик имплантатов. Клинические исследования применения пористых имплантатов, полученных по предложенной технологии, показали их высокую эффективность при лечении травм и заболеваний на шейном, грудном и поясничном отделах позвоночника. Рассмотрены 247 клинических случаев применения «ячеистых» пористых имплантатов (54 пациента с травмами и 193 с дегенеративно-дистрофическими заболеваниями позвоночника). В 214 случаях отмечали улучшение состояния пациентов (86,6 %). Ухудшение наблюдали у 4 пациентов (1,6 %), что было связано с контузией и отеком спинного мозга после полученной травмы. Установлено, что в относительно короткий период (до 5-6 недель) происходит сквозное прорастание костной ткани через имплантат. При этом не наблюдается образования остеофитов на боковой поверхности имплантата, что снижает вероятность травмирования.
Российский журнал биомеханики. 2022;26(1):73-84
views
АНАЛИЗ ПРОЧНОСТИ БОЛЬШОЙ ПОДКОЖНОЙ ВЕНЫ ЧЕЛОВЕКА КАК МАТЕРИАЛА ДЛЯ ПРОТЕЗИРОВАНИЯ АРТЕРИЙ
Лызиков А.А., Шилько С.В., Дробыш Т.В., Каплан М.Л., Тихманович В.Е., Куликович Ю.К.

Аннотация

Проведены механические испытания образцов большой подкожной вены человека на статическое растяжение. Установлено, что значимыми факторами, влияющими на предел прочности венозной ткани, являются наличие варикозной трансформации ( p = 0,00123) и толщина сосудистой стенки ( p < 0,00001). Предел прочности указанных биотканей с варикозными изменениями значимо ниже (на 0,9 МПа), чем при ее отсутствии, а увеличение толщины стенки на 1 мм вызывает уменьшение этого показателя на 3,9 МПа. Вместе с тем минимальное значение предела прочности для обеих групп составило более 0,4 МПа (3000 мм рт. ст.), что позволяет использовать вены при протезировании артериального русла. В качестве пластического материала целесообразно использовать варикозные вены с толщиной сосудистой стенки (двойной) менее 0,35 мм; для неизмененных вен данный параметр не должен превышать 0,58 мм. Полученные результаты свидетельствуют также об отсутствии различий в деформационно-прочностных характеристиках образцов подкожных вен при их хранении в консервирующих растворах различного химического состава.
Российский журнал биомеханики. 2022;26(1):85-94
views
КИНЕМАТИЧЕСКИЕ И ДИНАМИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ФИНАЛЬНОЙ СТАДИИ МЕТАНИЯ КОПЬЯ
Бондаренко К.К., Бондаренко А.Е., Боровая В.А., Примаченко П.В., Шилько С.В.

Аннотация

Метание копья характеризуется созданием значительного динамического усилия в плечевом поясе в процессе движения. Возникновение чрезмерных усилий в суставах звеньев тела, осуществляющих выполнение данного спортивного упражнения, зачастую является травмирующим. Актуальным направлением тренировочной и соревновательной деятельности является согласование и рационализация движений в соответствии с принципом бионической адекватности системы (в данном случае «метатель-копье»), что обеспечивает максимальную эффективность выполняемого упражнения при отсутствии травмирующего действия нагрузок и перемещений. Биомеханический анализ финальной стадии метания копья выполнен на основании 659 видеозаписей соревновательных попыток. Представлены результаты измерения угловых перемещений звеньев тела относительно друг друга и общего центра масс тела в различных узловых элементах движения. В работе применялся метод позных ориентиров движений, позволивший выделить пусковые и конечные движения, а также ряд мультипликационных положений. Прогнозирование изменений положения звеньев тела с учётом моментов и радиусов инерции звеньев относительно общего центра масс тела метателя дает возможность принять профилактические меры для предотвращения отклонений от заданной оптимальной траектории движений частей тела. Определение диапазонов угловых положений в суставах звеньев тела способствует также достижению высоких спортивных результатов.
Российский журнал биомеханики. 2022;26(1):95-107
views

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах