Впервые создана геометрическая объемная модель межпозвоночного диска в пояснице — Naked Science
05.06.2020
ПНИПУ

Впервые создана геометрическая объемная модель межпозвоночного диска в пояснице

4.9

Биомеханики Пермского Политеха с коллегами из ПГМУ впервые получили объемную геометрическую модель межпозвоночного диска в пояснице, которая по строению соответствует реальному диску. Разработка геометрической модели всего сегмента поясничного отдела поможет создать биомеханическую модель этой зоны. Она подтвердит существование подвывиха межпозвоночных суставов и снизит количество операций по удалению грыжи межпозвоночного диска для 40 процентов жителей мира.

Впервые создана геометрическая объемная модель межпозвоночного диска в пояснице /©ae01.alicdn.com

Результаты исследования ученые опубликовали в «Российском журнале биомеханики». Работа выполнена при финансовой поддержке правительства Пермского края. 

«Ноющая, резкая или колющая боль в спине беспокоит более 80 процентов жителей всего мира. Это своеобразная «расплата» человечества за прямохождение: максимальная нагрузка приходится на поясничный отдел позвоночника, который несет основное бремя массы тела. Боль в пояснице становится одной из первых причин утраты работоспособности человека.

Конечно-элементная модель позвоночно-двигательного сегмента L4–L5 in vivo / ©Пресс-служба ПНИПУ

Как показывает врачебная практика, почти в половине случаев она связана с грыжей межпозвоночного диска L4–L5. Но удаление грыжи диска не всегда приводит к выздоровлению», – рассказывает аспирант факультета прикладной математики и механики ПНИПУ Денис Хорошев.

Биомеханическое моделирование поможет исследователям Пермского Политеха показать, что причиной боли может быть чрезмерное воздействие на нерв Люшко. Это происходит, когда появляются изменения в позвоночно-двигательном сегменте: в случае грыжи диска или возрастные.

Возникновение межпозвонковой грыжи / ©med-explorer.ru

При уменьшении высоты позвонка происходит перераспределение нагрузки, из-за чего образуется подвывих межпозвоночных суставов. В результате деформация суставных сумок и уменьшение площади контакта между отростками повышает давление в суставной сумке, и рецепторы «подают сигнал» о проблеме в виде боли.

Разрез позвоночно-двигательного сегмента через середину тела позвонка, параллельный горизонтальной плоскости / ©Пресс-служба ПНИПУ

Для более точного понимания процессов необходима корректная биомеханическая модель поведения позвоночно-двигательного сегмента в норме и при патологии, считают ученые. С этой целью они впервые создали объемную геометрическую модель сегмента L4-L5, который состоит из межпозвоночных суставов, связок, диска и позвонков. На верхнюю часть тела позвонка L4 действует давление, которое соответствует нагрузке в 400 килограммов.

Построение геометрической формы модели происходило в программе Mimics Materialise. Создание биомеханической модели поможет врачам уменьшить количество операций по удалению грыжи межпозвоночного диска, что повысит эффективность лечения пациентов.

Разрез позвоночно-двигательного сегмента через середину тела позвонка, параллельный фронтальной плоскости / ©Пресс-служба ПНИПУ

Ученые разработали методику оцифровки данных компьютерной томографии поясничного отдела в конечно-элементную геометрическую модель позвоночно-двигательного сегмента L4–L5 in vivo – в естественных условиях. Для этого они оцифровали набор снимков компьютерной томографии без патологий у 34 человек: 20 мужчин и 14 женщин в возрасте от 19 до 41 года.

Разрез позвоночно-двигательного сегмента через середину тела позвонка, параллельный сагиттальной плоскости(вид справа) / ©Пресс-служба ПНИПУ

Эту методику можно использовать для любого отдела или сегмента позвоночника для конкретного пациента, чтобы более точно воссоздать структуру и поведение этой зоны, считают биомеханики.  

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Пермский национальный исследовательский политехнический университет (национальный исследовательский, прошлые названия: Пермский политехнический институт, Пермский государственный технический университет) — технический ВУЗ Российской Федерации. Основан в 1960 году как Пермский политехнический институт (ППИ), в результате объединения Пермского горного института (организованного в 1953 году) с Вечерним машиностроительным институтом. В 1992 году ППИ в числе первых политехнических вузов России получил статус технического университета.
10 часов назад
Илья Ведмеденко

По словам космонавта Олега Новицкого, на новом российском модуле «Наука» незапланированно включились двигатели.

Позавчера, 14:06
Мария Азарова

Член Северо-Западной организации Федерации космонавтики России Александр Хохлов рассказал о проблемах, сопровождающих модуль «Наука» на пути к МКС, и объяснил, почему на долгожданную стыковку будет всего одна попытка.

Вчера, 09:45
Сергей Васильев

В Канаде обнаружили окаменелости, поразительно похожие на скелет морских губок и при этом на миллионы старше Кембрийского взрыва, когда появились современные типы животных.

25 июля
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

25 июля
Мария Азарова

Ученые подтвердили связь между коронавирусной инфекцией и снижением когнитивных способностей на основе анализа данных более чем 81 тысячи человек.

27 июля
Сергей Васильев

Окаменелости возрастом более 3,4 миллиарда лет могут быть остатками микробов-архей, живших и выделявших метан у гидротермальных источников на дне ископаемого моря.

25 июля
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

13 июля
Ольга Иванова

Международная команда ученых идентифицировала ДНК из почвы в грузинской пещере. Благодаря этому исследователям удалось восстановить геном человека возрастом 25 тысяч лет, не имея никаких скелетных останков.

8 июля
Василий Парфенов

Подросток из бельгийского города Остенде стал вторым самым юным обладателем высшего образования в обозримой истории. Он с отличием окончил курс физики в Антверпенском университете и теперь собирается защитить магистерскую степень, а затем и докторскую диссертацию в этой области. Цель у него простая и понятная: увеличение продолжительности жизни человека вплоть до полного бессмертия за счет замены частей тела и органов механическими или искусственными.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: