Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Кости коров помогут выявлять остеопороз на ранних стадиях
В России остеопорозом страдают около 14 миллионов человек (10% населения). При этом заболевании снижается плотность костей, повышая риск переломов даже при незначительных травмах. Для диагностики используют компьютерную томографию (КТ), но ее результаты могут различаться на разных аппаратах, снижая точность. Ученые из Пермского Политеха и Саратовского университета исследовали факторы, влияющие на пористость костей, используя образцы крупного рогатого скота (аналогичны человеческим). Это поможет точнее выявлять остеопороз на ранних стадиях и своевременно назначать лечение.
Статья опубликована в журнале «Известия Саратовского Университета». Все кости человека состоят из двух основных типов ткани — компактной (плотной) и губчатой (пористой). Компактная кость — это твердая и гладкая наружная часть. Она выдерживает довольно большую нагрузку и защищает от переломов. Губчатая кость — это легкая и упругая внутренняя «сетка» из тонких перегородок. Ее задача – распределять давление внутри, смягчать удары и поддерживать костный мозг, где образуются клетки крови.
Именно губчатая ткань на ранних стадиях остеопороза разрушается в первую очередь. Обычно его проявления— это зачастую уже сразу множественные и тяжелые переломы, поскольку внутренние изменения остаются незаметными и долгое время протекают бессимптомно. Чтобы на ранней стадии выявить недуг, врачи оценивают минеральную плотность пористой кости, и на основе этих данных рассчитывают прочность ткани: чем она выше, тем крепче кость.
– Этот параметр тесно связан с другими характеристиками, например, с эффективным модулем упругости, который определяет жесткость кости и как она сопротивляется деформации. В медицине минеральную плотность часто определяют с помощью компьютерной томографии (КТ) на основе рентгеновской плотности, которая выражена в единицах Хаунсфилда. Это один из основных показателей для врачей при оценке качества кости, который также используют в рамках предоперационного планирования при выполнении виртуальных операций, основанных на биомеханическом моделировании. Проблема в том, что аппараты КТ по-разному влияют на эти единицы и конечные результаты отличаются, а исследование становится неточным, – комментирует Дмитрий Иванов, профессор кафедры математической теории упругости и биомеханики Саратовского университета.
Из-за неточностей метода ученые прибегают к другим способам определения механических свойств костей. Например – вычисляют их, сжимая образцы и измеряя реакцию на нагрузку. При этом, так как человеческий биоматериал достать трудно, для исследований берут кости крупного рогатого скота, похожие по структуре и прочностным характеристикам. Однако строгих стандартов для изучения образцов нет, что мешает получить достоверные данные о свойствах костей в ходе механических испытаний.
Ученые из Пермского Политеха и СГУ провели серию экспериментов: сжимали образцы губчатой костной ткани коров в разных направлениях, измеряли их минеральную плотность и пористость. Они определили зависимость между плотностью и пористостью и на основе этих экспериментов разработали требования к образцам. Это позволит достоверно определять характеристики костей.
– Мы использовали современные методы, включая 3D-сканирование и сжигание образцов для анализа их состава. Выяснилось, что для коленного сустава зависимость между плотностью и прочностью оказалась одинаковой во всех направлениях. У позвонков же прочность вдоль оси тела значительно выше, чем в поперечном направлении. Подобные результаты уже получены и для человеческих позвонков. По сути, мы отработали стандартизированную методику подготовки образцов для экспериментов и получили взаимосвязь между строением губчатой кости и ее прочностью, чтобы лучше понимать, как она выдерживает нагрузки. Результаты могут быть применены и для исследования человеческих костей, свойства которых до сих пор не до конца изучены, – комментирует Илья Виндокуров, младший научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории механики биосовместимых материалов и устройств ПНИПУ.
– Если использовать для исследований слишком короткие образцы, результаты искажаются и занижают реальную прочность кости. Эксперименты показали, что при испытаниях высота образцов кости должна быть минимум в пять раз больше ширины. Соблюдение таких условий позволит получать адекватные показатели прочности при проведении подобных экспериментов с костями человека, – комментирует Михаил Ташкинов, доцент кафедры «Динамика и прочность машин» ПНИПУ, кандидат физико-математических наук.
Исследования ученых ПНИПУ и СГУ могут быть применены при испытаниях с образцами губчатой кости человека для определения ее механических свойств. Это позволит проводить высокоточное предоперационное планирование с использованием биомеханического моделирования.
Например, еще на этапе планирования операции врач будет точно знать, какому пациенту можно установить винты и получить надежную фиксацию имплантата. Фактически, это позволит снизить число повторных операций и повысить качество жизни пациентов после лечения.
Telegram 
Дзен 
VK Специалисты центра изучения недр «Геосфера» извлекают из образцов грунта все необходимые данные о действующих и перспективных месторождениях нефти. Рутинные операции с керном делегированы роботам. Умные помощники трудятся 24/7 и позволяют исследователям сосредоточиться на научных и технологических задачах.
Пожилые женщины, чувствующие себя одинокими, оказались более склонны к просмотру телевизора, чем мужчины. К такому выводу пришла международная команда ученых.
Единственная генетическая замена в иммунном белке сделала человека более уязвимым к раку по сравнению с приматами. Эта мутация позволила опухолям отключать важный механизм защиты иммунной системы, что объяснило неэффективность некоторых видов иммунотерапии. Зная это, получится сделать лечение солидных опухолей эффективнее.
Результаты эксперимента в США в будущем могут позволить добиться разрешения на использование отработанной конопли в качестве кормовой добавки в животноводстве.
Исследование НовГУ показало, что атлетическая гимнастика — один из самых эффективных способов борьбы с ожирением, в отличие, например, от бега. Тренировки с отягощениями не только помогают сжечь жир, но и укреплять мышцы, при этом щадя суставы и сердечно-сосудистую систему. Назван и оптимальный комплекс упражнений для таких людей: три силовые тренировки в неделю по 40–90 минут.
Международная группа физиков из России (включая ученых ТГУ), Казахстана и Японии экспериментально зафиксировала необычное явление: стрела, движущаяся прямолинейно, оставляет за собой след в форме винтовой спирали. Это противоречит классическим представлениям, но было подтверждено в эксперименте с переходным излучением. Открытие меняет существующие взгляды на природу закрученного света и имеет значительные перспективы как для фундаментальных исследований, так и для прикладных технологий.
Радиотелескопы уловили очень короткий сигнал, и по его характеристикам стало ясно, что он не может быть естественного происхождения. Астрономы пришли к выводу, что источник находился в околоземном пространстве — там, где уже более полувека летает «мертвый» аппарат NASA.
Группа российских ученых из Института прикладной математики имени М. В. Келдыша РАН и МФТИ провела детальное численное исследование источников шума, генерируемых крылом прототипа сверхзвукового бизнес-джета в режиме посадки. Эта работа, сочетающая передовые методы вычислительной гидродинамики и аэроакустики, впервые позволила с высокой точностью локализовать и охарактеризовать основные зоны шумообразования вблизи полноразмерной геометрии крыла модели прототипа сверхзвукового пассажирского самолета в посадочной конфигурации.
Результаты эксперимента в США в будущем могут позволить добиться разрешения на использование отработанной конопли в качестве кормовой добавки в животноводстве.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно