АЛГОРИТМ ЧИСЛЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ КОСТНОЙ ТКАНИ В УСЛОВИЯХ ДЕЙСТВИЯ ВНЕШНИХ НАГРУЗОК

Автор: Виктория Владимировна Смирнова

Соавторы: Саченков Оскар Александрович

Организация: Казанский (Приволжский) Федеральный Университет

АЛГОРИТМ ЧИСЛЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ КОСТНОЙ ТКАНИ В УСЛОВИЯХ ДЕЙСТВИЯ ВНЕШНИХ НАГРУЗОК

 

            Количественное описание изменения структуры костной ткани в условиях действия постоянной внешней нагрузки выступает одной из актуальных задач биомеханики. Данная проблема обуславливается перестройкой костной структуры. Методы описания механической устойчивости костей способствуют предотвращению образования патологических травм. В основе работы лежит предположение, что процесс адаптации возникает в условиях действия периодических нагрузок. Заключительным этапом выступает гомеостаз, определяющий постоянство внутренней среды при наличии нагружения. На тазобедренный сустав и проксимальный отдел бедра действуют различные нагрузки, создаваемые внешними воздействиями и усилиями мышц. В работе [1] рассматривалась модель проксимального отдела бедренной кости с силами совместной реакции и приводящей мышцы бедра. Влияние отводящей, латеральной и медиальной широкой мышц бедра представлено в работе [2]. Целью работы выступало моделирование перестройки проксимального отдела бедренной кости человека.

 

            Анализ результатов численного расчёта показал, что на начальных этапах направления собственных векторов тензора структуры и тензора деформаций имеют значительные различия. На конечном этапе перестройки угол между данными векторами стремится к нулю, наблюдается явление гомеостаза. Приложение внешней нагрузки приводит к образованию концентратора напряжений в области соединения проксимального участка и диафиза. На основе полученных было определено, что гомеостаз наступает по истечению 5 суток.

1. Mukhin D.A. INFLUENCE OF DIFFERENT SCALES OF POROSITY ON MECHANICAL PROPERTIES OF BONE TISSUE / D.A. Mukhin, D.S. Lisenkov, E.V. Semenova, V.V. Yaikova, O.V. Gerasimov, T.V. Baltina, O.A. Sachenkov // Abstract Book Virtual WCO-IOF-ESCEO 2020, August 20-22, Barcelona, Spain. -- 2020. -- P. 739.

2. Яикова В.В., Саченков О.А., Балтина Т.В., Балтин М.Э. Модель Коэна для описания формирования костной ткани // Динамические и технологические проблемы механики конструкций и сплошных сред Материалы XXVI международного симпозиума имени А.Г. Горшкова. -- 2020. -- Т. 2. -- С. 125-126.