Written by: Posted on: 14.08.2014

Моделирование в биомеханике п. и. бегун, п. н. афонин

У нас вы можете скачать книгу моделирование в биомеханике п. и. бегун, п. н. афонин в fb2, txt, PDF, EPUB, doc, rtf, jar, djvu, lrf!

Имеются исследования на микроуровне, показывающие старение ткани в связи с замедлением обменных процессов и угнетением волокон коллагена и эластина [60, 64]. Также исследовано изменение толщины кожи и плотности коллагеновой сети и зависимости от пола и возраста [78]. Предпринималась попытка с помощью световой и растровой электронной микроскопии изучить строение дермы различных областей тела человека и показать зависимость биомеханических свойств кожи этих областей от особенностей архитектоники волокнистых структур [Виноградова].

Временная зависимость этих свойств, связана с компонентами основного вещества кожи. Возрастные изменения механических свойств являются функцией деградации эластиновой сети и некоторыми до сих пор неопределенными изменениями в вязкоупругих свойствах основного вещества.

Обнаружено, что с возрастом кожа при тех же самых напряжениях испытывает значительно меньшие деформации, что, по-видимому, связано с изменением коллагеновой и эластиновой сетей. Левек Leveque и др. Результаты каждой возрастной группы были приведены к толщине кожи в 1 мм. Было обнаружено, что максимальная толщина кожи достигается в возрасте 40 лет. В работе установлено, что растяжимость кожи уменьшается с возрастом, кожа женщин менее растяжима, чем у мужчин.

Недостатком работы являлось то, что модуль упругости при расчетах не учитывался. В работе Оксланда Oxlund и др. Контрольные эксперименты обнаружили деградацию эластина и отсутствие эффекта у коллагена.

Механические свойства образцов кожи были изучены до и после ферментной обработки. Было показано, что эластин важен для механического поведения кожи крысы при малых напряжения и деформациях. Волокна эластина отвечают за механизм ответа после приложения напряжения или деформации. Эскоффер Escoffier и др. Результаты исследования показали, что кожа сохраняет свою толщину и растяжимость до старости человека в отличие от ее упругости или способности восстанавливаться, которые уменьшаются с раннего возраста.

Вязкая часть деформации постоянна всю жизнь, тогда как время релаксации при ползучести линейно уменьшается с годами. Никакого различия в этих параметрах между мужчиной и женщиной обнаружено не было, кроме толщины кожи. Рейхснер Reihsner и др. Определялись оси минимального и максимального сокращения после иссечения и связь их с линиями Лангера. Экспериментальное оборудование было разработано, чтобы сохранять геометрию и измерять нагрузки, действующие перпендикулярно к окружности образцов кожи.

Используя in vivo геометрию образцов, как базу, были приложены различные деформации. После релаксации напряжений конечные значения напряжений были записаны и сопоставлены с деформациями. Ортотропия механического поведения была в основном найдена в областях уменьшенного in vivo натяжения.

Наряду с возрастными изменениями кожи определялось и количественное содержание коллагена [37, 52, 62]. Исследовались и электрофизиологические свойства кожи, оценивался импеданс кожи при различных температурных режимах [49], а также ее диэлектрические свойства [51]. Некоторые авторы проводили исследования по кровотоку при изменении внешнего давления на кожу [32, 34, 45, 66, 75, 76]. В работах [45, 76] к поверхности кожи человека прикладывалось давление и, используя лазерную доплеровскую потокометрию, были получены данные по прекращению кровотока в коже: Чанг Zhang и Роберте Roberts , [83, 84] исследовали эффект сдвиговых сил, приложенных к поверхности кожи, на подлежащие ткани.

Внутренние напряжения анализировались при помощи упрощенных моделей, в рамках теории упругости. Для отыскания закона распределения напряжений в кожной ткани человека использовали задачу, изображенную на рис. Если приложена только вертикальная сила Р рис.

С этой точки зрения, касательные усилия имеют то же самое воздействие на ткани как нормальные силы. Кровоток измерялся лазерной доплеровской потокометрией при изменении сдвиговых и нормальных сил от 0 до грамм, приложенных к поверхности кожи. Экспериментальные исследования показали, что ток крови в коже уменьшается почти линейно с увеличением силы сдвига.

Полученные результаты коррелируют с работами [45, 76]. Анализ показал, что сдвиговая сила изменяет распределение напряжений в основном в поверхностном слое мягкой ткани и увеличивается напряжение впереди области приложения. Исследование предполагает, что равнодействующая сила есть основной параметр при оценке эффекта нагрузки, приложенной к коже; и сдвиговая сила оказывает такой же эффект на кожу и подлежащую ткань, как и нормальная сила.

Показано, что касательные напряжения более опасны для пережатия сосудов и при меньшей величине вызывают прекращение кровотока в ткани. Недостатком работ является использование теории упругости и отсутствие временных характеристик действия силы. В последнее время много исследований посвящено механическим свойствам кожных тканей [30, 31, 48, 53, 54, 55]. В большинстве случаев эксперименты одноосные, так как двумерные эксперименты сопряжены с трудностями при создании оборудования.

Кожа рассматривалась как сжимаемый нелинейно-изотропный материал Муни-Ривлина, потенциал, которого равен. Сконцентрированная сила приложена к полубесконечной пластине.

Было обнаружено, что материал сжимаемый и меняет свой объем во время экспериментов, однако это изменение незначительно. Подтвердилось и наличие анизотропии кожи, но в расчетах это не учитывалось. Даниелсон фатекоп [42] в своей работе вывел основные уравнения для деформации в коже человека и записал уравнения анизотропной, упругой мембраны, подвергающейся малым деформациям. Определяющее соотношение где А и В - тензоры упругих констант, а С - скаляр.

Восемь констант подлежали определению, чтобы установить связь напряжений и деформаций. Для больших деформаций эти константы не были определены. Как частный случай теории, решены уравнения простой модели сгибания сустава. В другом частном случае решены уравнения для однородной, изотропной, упругой мембраны, лежащей в плоскости и подвергающейся малым деформациям, при помощи комплексной переменной для случая, когда лист имеет круглое отверстие и при условии двухосного растяжения на бесконечности.

Предложена методика планирования разрезов, используемых пластическими хирургами, то есть контроль натяжения в области разреза и вычисление напряжений во время заживления раны.

Они обнаружили, что результаты экспериментов на коже нужно интерпретировать очень осторожно и сами эксперименты необходимо готовить очень тщательно из-за особенных свойств ткани. Результаты опытов не повторяются при тех же самых условиях и всегда имеют разброс. В данной работе для проведения экспериментов используется достаточно сложная установка. Для крепления образца в установке его предварительно прокалывают во многих местах, это могло повлиять на результаты эксперимента. Показано, что кожа не является чисто упругим материалом, и ее свойства зависят от способа подготовки к эксперименту.

Эта работа подтверждает предыдущие исследования, направленные на установление характера поведения кожи. Подтвердился тот факт, что кожа - вязкоупругий материал, и ее поведение достаточно сложное. В работе Кука Cook и др.

Эксперимент позволяет учитывать расположение коллагеновых волокон. Установлен тот факт, что линии действия максимальных напряжений не совпадают с линиями Лангера, а пересекают их под углом. Перед экспериментом кожа проходит очень грубую термическую обработку, которая существенно изменяет свойства кожи.

Для сохранения свойств кожу необходимо хранить в специально приготовленном растворе и не более двух дней. При более долгом хранении кожа начинает отмирать, и данные эксперимента не дают правильного описания поведения живой кожи. Дополнительно в статье рассмотрен метод определения двумерных характеристик напряжения-растяжения на живой коже. Используется вакуумная установка, способная создавать необходимый градиент давлений. Из чаши выкачивается воздух, создавая разность давлений и равномерное поле напряжений в коже при достаточном удалении от границ чаши.

Измерив радиус кривизны и толщину кожи, можно определить напряжение в ткани. Преимущества этой методики заключаются в том, что метод можно просто и безболезненно использовать на живом человеке.

В работе Ван Абаса Wan Abas [82] исследовались модуль растяжения и коэффициент Пуассона иссеченных полосок кожи длиной 25 мм и шириной 3,2 мм при нагрузке от 5 до грамм. Было обнаружено, что величины упругого модуля и коэффициента Пуассона зависят от размера предварительно обработанных образцов, и полученные результаты имеют большой разброс данных, поэтому трудно оценить их истинные величины.

Разброс результатов обусловлен слишком маленьким размером образцов. Также подтверждено, что ткань обладает анизотропией. Отдельное место занимают работы по определению механических свойств ткани при помощи акустических методов [44, 50, 65, 69].

В работах Перейры Pereira , , [70] кожа подвергалась исследованию с помощью различных акустических методов. В работе г. Эксперимент основывался на распространении сдвиговой волны через кожу. Анализ использовался для определения эффектов параметров, таких как свойства кожи и подкожного жира, толщина кожи.

Кожа была представлена как один вязкоупругий, изотропный слой. Результаты также зависят от расстояния между местом приложения сдвига и точкой измерения. Анализ предполагает, что при высоких частотах Гц результаты лучше отражают механические свойства кожи, чем результаты при низких частотах Гц. В работе проведено одномерное исследование из-за простоты, но это может вести к значительным ошибкам при определении вязкоупругих свойств кожи.

Измерялись динамические вязкоупругие свойства иссеченной кожи, когда объект находился при низкой возрастающей деформации. Были измерены скорость распространения, затухание, модуль накопления и потерь при распространении пульсации вдоль полоски кожи. Эксперименты проводились с кожей при статическом нагружении в Па и Па. При малой нагрузке поведение кожи было вязкоупругим. Для оценки результатов проводились эксперименты на силиконовой резине.

Исследование проводилось для определения частотных зависимостей вязкоупругих модулей. Эти модули используются для интерпретации распространения возмущения через кожу in vivo. Эта технология используется для оценки возрастных изменений в коже. В статье [72] исследовалось влияние рогового слоя и подкожной основы на распространение сдвиговой волны вдоль поверхности кожи с использованием математической модели.

В данном исследовании кожа считается линейным вязкоупругим материалом. Она представлялась как два отдельных слоя: Слои были оперты на полубесконечное вязкоупругое полупространство, представляющее собой подкожный жир. Физические и механические свойства материалов модели определялись из литературы и из собственных экспериментальных данных. Несмотря на то, что роговой слой очень тонкий 12 микрон , результаты показали, что он может оказывать сильное влияние на распространение волны из-за более высокой плотности по сравнению с дермой.

Таким образом, по скорости распространения волны в коже можно судить о возрастных изменениях в коже. Показана возрастная акустическая анизотропия, которая с возрастом нивелируется. В статье [1] по скорости распространения волн производили контроль течения раневого процесса после пластических операций, а также оценивали эффективность применения различных видов физиотерапевтического воздействия.

Показано, что после лечения восстанавливается акустическая анизотропия и максимальное натяжение совпадает с линиями Лангера. Положительные аспекты опубликованных работ: Однако существует ряд не решенных вопросов, не нашедших должного развития. Проблема при выборе модели, адекватно описывающей поведение ткани. Имеющиеся модели не учитывают вязкие свойства, а экспериментальное определение параметров этих моделей практически невозможно или имеется ряд допущений, которые сильно идеализируют модель.

Вязкие характеристики, механические свойства зависят от времени и от механической истории кожи. Следующая проблема возникает при определении этих характеристик.

Они зависят от различных факторов, таких как пол, возраст, локализация. Такие исследования проводились лишь для определения изменения толщины кожного покрова в зависимости от возраста, а для пола и возраста таких данных нет. Разработка математических моделей кожи человека с учетом структурных изменений для малых и больших деформаций. Разработка алгоритма определения параметров моделей и проведение серии экспериментов для определения коэффициентов моделей. Показать применимость моделей для операции по лифтингу лица, абдоминопластике и лечению ожогов.

Разработка рекомендаций для предоперационного планирования. Работа имеет следующую структуру и содержание. Франка для определения гидравлического сопротивления п е риферической части системы кровообращения. Эта модель рассматривает артериальную часть системы кровообращения, как упругий, эластичный резервуар.

Предполагаем, что гидравлическое сопротивление периферической стенки постоянно. Используя указанные значения интегралов, можно вычислить по 3.

Для этого периода из 3. Адекватности модели эксперименту добиваются постепенным повышением порядка аппроксимирующего полинома. Собран теоретический материал, касающийся использования модели кровообращения О. Франка; Произведена оценка результатов. Образовательные работы Цены Оставить заявку О нас Контакты.

Время мушкетов Денис Юрин: Самый сердитый гном Денис Юрин: Одиннадцатый легион Денис Юрин: Новый стандарт Денис Юрин: Очень спокойный и расслабляющий!!! Самые страшные враги — это вчерашние друзья, считающие тебя предателем. Дарк Аламез, один из бессмертных воинов Одиннадцатого легиона, преследуемый не только бывшими соратниками, но и давними противниками, вампирами, пытается выяснить, кто его подставил. Главная задача морона — спасение человечества — осложнилась для него необходимостью позаботиться о собственном спасении.

А где-то рядом беспощадные шаконьесы, помесь людей и орков, обитатели ужасных подземных городов, рвутся к власти над миром….

About the Author: insutima