Разработка ПНИПУ предскажет последствия операций на костные ткани и стоматологические вмешательства
Трабекулярная или губчатая костная ткань составляет 20 процентов от общей массы скелета человека. Эта структура поддерживает и защищает органы, а еще участвует в процессе образования крови через костный мозг. Под действием новой нагрузки в костной ткани могут начаться адаптационные изменения, которые приводят к физиологическим отклонениям и патологиям. Такая трансформация может происходить из-за врачебного вмешательства. Ярким примером служит синдром Попова-Годона – смещение зубов и деформация зубной дуги из-за потери антагониста (зуба на противоположной челюсти), это происходит, когда его удаляют, но не заменяют своевременно. Ученые Пермского Политеха разработали модель для описания перестройки губчатой костной ткани. С ее помощью можно предсказывать долговременные последствия оперативного вмешательства в любых отделах скелета человека или животных, где есть такая ткань. Так, например, метод позволит работать с челюстью, позвонками, бедренной и пяточной костями.
Статья опубликована в сборнике Всероссийского съезда по теоретической и прикладной механике. Постоянно меняющиеся нагрузки как физиологические, так и патологические, влияют на развитие и функционирование скелета человека. Кости состоят из компактной (кортикальной) и губчатой (трабекулярной) тканей, которые различаются по расположению трабекул. Это структурные единицы, которые образуют архитектуру ткани.
Трабекулярная ткань представляет собой пористый материал с изменчивыми механическими свойствами. У живого организма в ней непрерывно происходят различные адаптационные процессы за счет поворота трабекул. Кость приспосабливает свою внешнюю форму и внутреннюю структуру к тем механическим силам, которые она должна выдержать. При этом адаптация в губчатой ткани носит направленный характер: трабекулы располагаются закономерно, согласно тому, какие внешние нагрузки испытывает кость.
Несмотря на существующие в настоящее время методы получения изображения губчатой костной ткани, их применение в клинической практике не обладает прогностической функцией. Поэтому возникает потребность предсказывать, как структура среагирует на вмешательство (или наоборот – его отсутствие) в долговременной перспективе.
Ученые ПНИПУ разработали математическую модель, которая может использоваться для решения прикладных задач о перестройке трабекулярной костной ткани в различных отделах скелета человека, в частности, в зубочелюстной системе. Например, тело нижней челюсти имеет ярко выраженную губчатую структуру, и она больше остальных подвержена внешнему и внутреннему изменению. В современной стоматологии часто сталкиваются с патологическими изменениями из-за неправильного нагружения вследствие дисфункции зубного ряда, височно-нижнечелюстного сустава, старческой инволюции. Поэтому необходимо найти способ описать, как формируется структура костей под изменяющимся биомеханическим давлением.
«Наша модель отражает закономерности формирования костной ткани в различных отделах скелета и может применяться, например, для описания поведения костной ткани в районе вживления имплантата при синдроме Попова-Годона или какой-либо функциональной травме с последующим замещением дефектов зубного ряда. Конечным пользователем должен стать врач, на практике нужно будет использовать 3D-модели, получаемые после обработки снимков МРТ. Параметры структуры задаются либо из среднестатистических значений для данной области кости в норме, либо по результатам исследования на компьютерной томографии, чтобы увидеть исходную структуру у конкретного пациента», – поделился старший преподаватель кафедры вычислительной механики и биомеханики Александр Киченко.
Ученые ПНИПУ разработали модель, которая позволит планировать лечение различных заболеваний зубочелюстной системы и глубже понять механизмы ее функционирования. Появляется возможность прогнозировать результаты отдаленного врачебного вмешательства при индивидуальном подходе к каждому пациенту. Лечение и реабилитация пациентов будет проходить эффективнее. В настоящее время ведется разработка ПО для врачей.
Telegram 
Дзен 
VK Британские ученые обнаружили, что кофеин активирует древний молекулярный регулятор метаболизма — систему AMPK. Этот механизм регулирует устойчивость клеток к стрессу, ремонт ДНК и контроль роста. Открытие объяснило, почему кофеин связывают с более здоровым старением.
Ученые из МФТИ с коллегами из МГУ построили аналитическую теорию вихря Абрикосова, оказавшегося внутри отдельного зерна сверхпроводящей пленки. Это микроскопический вихрь электрического тока, который течет внутри сверхпроводника второго рода вокруг крошечной несверхпроводящей области ядра вихря.
Мужской пол плода связан с повышенным риском трудных родов, причем как у человека, так и у других видов млекопитающих, выяснили авторы нового исследования. Мало того, вынашивание сыновей более затратно для женского организма, чем вынашивание дочерей. Однако с точки зрения эволюции эти риски оправданны.
Особо чистый германий — полупроводниковый материал с минимальным содержанием примесей, который активно используют в ядерной физике, медицине и оборонной промышленности. Российские ученые предложили новую технологию, позволяющую получить монокристаллы германия особой чистоты.
Артем Оганов стал иностранным членом Национальной академии наук Республики Армении. В прошлом этой чести также удостоился физик Юрий Оганесян.
В Нидерландах 7 сентября открылся крупнейший в Европе комплекс по улавливанию углекислого газа. При этом храниться углекислый газ будет в Норвегии.
Нейросеть OpenAI добилась серьезного прорыва в математике, решив одну из семи «задач тысячелетия». Получат ли США, чьи нейросети опираются на гораздо более мощное «железо», чем у Китая, монополию на конвейер научных открытий? Даст ли это возможности сравнимые с их атомной монополией 80 лет назад?
Сопротивление жителей Европы самой идее употребления насекомых в пищу может иметь эволюционные корни, уходящие вглубь тысячелетий, пришли к выводу авторы нового исследования. Оказалось, предки современных европейцев ели насекомых лишь эпизодически. Кроме того, из-за генетических мутаций они плохо переваривали их экзоскелеты.
После сокращения длины очередей и роста доступности бензина в первую неделю августа ситуация снова ухудшилась. Если с 20 июня по начало августа кризис носил в основном психологический характер, то сейчас ситуация принципиально иная: августовские атаки на НПЗ показали, что меры по усилению их противовоздушной обороны не были достаточно полными. Значит, прогноз автора Naked Science от 19 июля о том, что острая фаза кризиса закончится до конца лета, был частично неверным.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
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