Медицинский Вестник Эребуни 2.2008 (34)
Компьютерное моделирование менисков коленного сустава и исследование моделей с типичными повреждениями
Введение. Повреждения менисков являются самой частой патологией коленного сустава. В коленном суставе имеется два мениска: наружный (латеральный) и внутренний (медиальный). В силу анатомических особенностей латеральный мениск более подвижен, чем медиальный, поэтому его травматические повреждения происходят реже. Медиальный мениск менее подвижен, т. к. связан с медиальной коллатеральной связкой коленного сустава и его повреждения происходят намного чаще. При движениях в коленном суставе мениски совершают колебательные движения, сжимаются, деформируются с изменением их формы. После повреждения, оторванная часть или фрагмент мениска, связанная с телом может перемещаться в полости сустава, ущемляться между суставными поверхностями бедренной и большеберцовой костей и вызывать патологические движения, колебания и деформации как самого мениска, так и близлежащих анатомических структур коленного сустава.
Целью данной работы является создание компьютерной модели менисков коленного сустава с использованием новейших компьютерных технологий с применением известной в програмной иерархии програмного комплекса
PRO/ ENGINEERNG и PRO/MECHANICA, исследование модели здорового мениска и его механического поведения с точки зрения деформаций при максимально приближенных к физиологическим динамических и статических нагрузках, нанесение на модель нескольких типичных повреждений, исследование “поведения” модели поврежденного мениска и проведение сравнительного анализа.
Материалы и методы.
Начальный этап работы заключался в создании модели здорового медиального мениска коленного сустава с использованием программы PRO/ ENGINEERNG. За основу моделирования были использованы приблизительные реальные размеры медиального мениска человека среднестатистических размеров - ростом 175 см. и массой тела 75 кг. Максимальная длина полуовала мениска принята 60 мм., средняя ширина полулунной части 20 мм. Поперечное сечение мениска ближе к неправильному прямоугольному треугольнику с закругленными углами и неправильно полувогнутой гипотенузой. Максимальная высота сечения была принята равным 6 мм.
Хотя мениск имеет неправильную полулунную форму и на своем протяжении несколько отличается размерами, мы в некотором приближении решили также и эту задачу. При моделировании учитывали физико-механические свойства и качества менисков (плотность, упругость, эластичность) и отмеченные незначительные изменения размеров мениска на протяжении при аналогичных динамических и статических воздействиях на модель не вызывали или почти не вызывали изменений. Полученная компьютерная модель мениска представлена на рисунке 1.
|
![]() |
Рис. 1 | Рис. 2 |
На рисунке 2 строго схематично показаны векторы сил, действующих на мениск при статическом и упрощенном динамическом воздействии суставных поверхностей на смодулированный мениск.
Второй этап работы заключался в создании на модели точек прикрепления, учитывая нормальную анатомию коленного сустава¸ вводу в программу физических свойств данного тела (плотность, упругость и остальные необходимые данные для функционирования программы )¸ Силы трения на этом этапе не учитывались, т.к. коэффицент трения в коленном суставе равен 0,001. Затем программа моделировала колебательные движения, которые совершает коленный сустав при сгибании и разгибании на 90 градусов.
После обработки данных программа выдавала движения и деформации мениска, отображенные разными цветами. На рисунке 3 наглядно продемонстрированы 4 этапа колебательных движений мениска, при чем синим цветом обозначены зоны наименьших деформаций, а красным – наибольших. Зона наибольшей деформации перемещается по периметру мениска.
|
Рис. 3 |
На следующем этапе на модель нанесен прототип одного из наиболее часто встречающихся повреждений (по типу ручки лейки). Затем программа последовательно совершала идентичные колебания нормальной и поврежденной модели мениска. Сравнительный анализ этих двух процессов показал, что после нанесения повреждения происходили существенныие изменения в траектории движения модели, амплитуде колебаний. Зоны наибольших деформаций перемещались. Особенно выраженные изменения наблюдались по наружному периметру модели.
|
Рис. 4 |
Аналогичное экспериментальное исследованое было проведено с другим видом повреждения. Результаты исследования продемонстрированы на рисунке 4.
|
Рис. 5 |
Результаты и обсуждение.
Результатом нашей работы стало создание экспериментальных копьютерных моделей менисков коленнного сустава и изучение их поведения при статических и динамически воздействиях, максимально приближенных к физиологическим воздейстниям, которым подвергаются мениски при работе коленного сустава. Моделирование производилось с использованием новейших компьютерных технологий с применением известной в програмной иерархии комплекса PRO/ ENGINEERNG и PRO/MECHANICA последней версии.
Затем моделировались типичные повреждения менисков и экперимент повторялся.Проводился сравнительный анализ поведения нормальной и поврежденной модели мениска при аналогичных динамических воздействиях, соответствующих сгибанию коленного сустава на 90 градусов. Результаты анализа показали, что движения, колебания и зоны зоны наибольших деформаций поврежденной модели существенно отличались от нормальной модели и эти изменения были особенно выражены на наружном периметре модели. Следует также отметить, при каждом типе повреждения эти изменения имели определенную системность.
Нами разрабатывается прибор на основе аналого-цифрового преобразователя, с помщью которого возможно будет регистрировать движения и колебания менисков на поверхности суставной щели коленного сустава.
Литература
- Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика , глава 8, Москва Высшая школа 1987 г., с. 187-190.
- Ремизов А. Н. Курс физики, электроники и кибернетики для медицинских институтов глава 12,15. Москва Высшая школа 1987 г., с. 123-124, 182-185.
- Коренев Г.В. Введение в механику человека глава 1, 3. Новосибирск Наука 1987 г. с. 12-14, 40-42
- Дмитр Шойлев Спортивная травматология София Медицина и физкультура 1986, с. 103, 131, 147.
- Кирпатовский И.Д., Смирнова Э.Д. Клиническая анатомия книга 2 Верхняя и нижняя конечности, Москва Медицинское Информационное Агенство 2003 г., глава 2, с. 201-203.
- Richard L.O, Connor, M.D. Arthroscopy J.B. Lippinicot Company 1987 Meniscal tears, p. 49-57.
![](images/calendar.png)
Читайте также
Ключевые слова: нозокомиальные инфекции, отделения реанимации и интенсивной терапии, возбудители, профилактика, уровнь заболеваемости
Нозокомиальные инфекции (НИ) являются одной из серьезных проблем современного здравоохранения во всем мире. Некоторые авторы отмечают, что внутрибольничные инфекции (ВБИ) являются грозным осложнением госпитализации...
![](images/calendar.png)
Ключевые слова: хронический макулярный отек, оптическая когерентная томография, таурин, витрэктомия
Введение. Проблема диагностики диабетического макулярного отека является чрезвычайно важной и актуальной, поскольку именно он продолжает оставаться одной из основных причин потери зрения...
Key words: vitrectomy, perfluorooctane, chronic diabetic macular edema, delamination of posterior hyaloid membrane
Diabetic macular edema is the leading cause of visual loss in patients with diabetic retinopathy [1]. The most common therapeutic approach to treatment of the patients with an existing diabetic macular edema is laser photocoagulation...
![](images/calendar.png)
Ключевые слова: инфаркт миокарда, стенозирующий атеросклероз, степень выраженности
Основными факторами, определяющими размеры и исход инфаркта миокарда (ИМ) являются распространенность и степень выраженности стенозирующего атеросклероза в коронарных артериях (КА). Информация о состоянии коронарного русла сердца...
![](images/calendar.png)
Ключевые слова: лиоматозный узел, репродуктивный и постменопаузальный возраст
Лейомиома матки (ЛМ), как истинная доброкачественная опухоль миометрия, может усиливать свой рост под воздействием гормонов и факторов роста, а также подвергаться регресссу после менопаузы, в связи с изменением соотношения процессов...
Ключевые слова: рак молочной железы, хирургическое лечение, отек верхней конечности, детралекс
Хирургическое лечение рака молочной железы (РМЖ) в 10-38% случаев осложняется отеком верхней конечности со стороны операции (ОВК) [1,3]. Они развиваются в различных отделах конечности в течение года после вмешательства...
Ключевые слова: рак желудка, пожилой и старческий возраст, хирургическое лечение, послеоперационные осложнения и летальность
Рак желудка (РЖ) одно из частых онкологических заболеваний в мире и ведущая причина смерти у больных злокачественными опухолями. В последние годы, на фоне снижения частоты патологии, отмечается ее рост у пожилого...
![](images/calendar.png)
Ключевые слова: периодическая болезнь, гастрит, язвенная болезнь, амилоидоз, суставной синдром
Периодическая болезнь (ПБ), которая является наследственным заболеванием характеризуется сопровождающимися лихорадкой и воспалением серозных оболочек, повторяющимися приступами [15]. В настоящее время болезнь рассматривают...
Ключевые слова: дети, распространенность, офтальмологическая помощь, скрининг, школьники, рефракционная патология, миопия
В системе медицинских мер по рациональной организации детской офтальмологической помощи и охране зрения детей важное место принадлежит...
![](images/calendar.png)
Ключевые слова: женский половой тракт, хронический эндометрит, гамма-аминомасляная кислота и пролином богатые полипептиды-1
Несмотря на многочисленные литературные данные об анатомо-физиологических особенностях, морфологических и иммунологических изменениях эндометрия при хроническом эндометрите (ХЭ), патогенез заболевания, механизмы...
![](images/calendar.png)
Ключевые слова: гиперпластические процвссы эндометрия, аблация эндометрия
Высокая частота возникновения гиперпластических процессов эндометрия у женщин перименопаузального возраста, а также рецидивирующий характер течения данного заболевания, вынуждает гинекологов искать новые возможные методы...
![](images/calendar.png)
Ключевые слова: ишемическая и дилатационная кардиомиопатии, хроническая сердечная недостаточность, предикторы, дисфункция правого желудочка
Ишемическая (ИКМП) и дилатационная (ДКМП) кардиомиопатии представляются наиболее частыми причинами дисфункции левого желудочка (ЛЖ) [6,15,16]. Прогрессирование дисфункции ЛЖ является основным фактором, ответственным...
![](images/calendar.png)
![](images/white_bl.gif)
![](images/white_br.gif)
![](images/white_tr.gif)
![](images/white_tl.gif)
САМЫЕ ЧИТАЕМЫЕ СТАТЬИ
-
Нормы роста и веса детей – данные ВОЗ
-
Зеленые выделения из влагалища: причины и лечение
- Анатомо-физиологические особенности дыхательной системы у детей
-
Насморк с кровью: причины симптома и способы лечения
- Анатомо-физиологические особенности сердечно-сосудистой системы у детей
- Анатомо-физиологические особенности пищеварительной системы у детей
- Анатомо-физиологические особенности мочевыделительной системы у детей
- Сравнительная характеристика параметров функции внешнего дыхания (обзор литературы)
- Современные представления о норме и патологических отклонениях размеров восходящей аорты при приобретенных пороках сердца
- Анатомо-физиологические особенности детей
- Анатомо-физиологические особенности костно-мышечной системы у детей
- Паллиативная химиотерапия рака: основные понятия и особенности (oбзор литературы)
-
Что можно и что нельзя делать после удаления аппендицита
-
Увеличенные яичники: симптомы, причины и лечение
-
О чем говорит головная боль за ухом? Причины, симптомы и лечение
-
Характер мужчины проявляется в выборе позы для секса
-
Желтые выделения из влагалища: причины и лечение
-
Рвота у ребенка без температуры: возможные причины
- Применение летрозола для стимуляции овуляции
-
Армянская ассоциация медицинского туризма (ААМТ)
- Врожденные аномалии и пороки развития
-
Арам Бадалян: Родинку трогать нельзя?
-
КАТИОНОРМ – представитель нового поколения искусственных слез для симптоматической терапии синдрома “сухого глаза”
- Применение противоспаечных средств в профилактике спаечной болезни живота (oбзор литературы)
-
Вздутие живота при месячных: 7 способов справиться с неприятным ощущением
-
Онкология является самой быстроразвивающейся отраслью медицины: интервью с Левоном Бадаляном
-
Как избавиться от лямблий — 25 эффективных рецептов народной медицины
-
Компресс при ангине: будет ли полезным прогревание горла?
-
Лечение марганцовкой
- Некоторые новые подходы к системной терапии метипредом больных ревматоидным артритом
- Медицинские информационные системы.Информационная система для интегрального фармацевтического и здравоохранного мониторинга
- Подходы к оперативному лечению костно-хрящевых экзостозов
-
Фармацевтическая опека
- Повреждения при родах
-
Курение марихуаны влияет на потенцию
- Инциденталома надпочечников
-
Почему противозачаточные увеличивают грудь?
- Применение индинола и эпигаллата при аденомиозе
-
Су-Джок терапия
-
Отдых на море: польза, лечение и... вред