книги / Экспериментальные методы в биомеханике

10.Ильин В.А. Линейная алгебра / В.А. Ильин, Э.Г. Позняк. – М.: Физматлит 2002.

11.Киченко А.А. Тензор структуры и его применение при описании архитектуры губчатой костной ткани человека / А.А. Киченко, В.М. Тверье // Молодежная наука Прикамья – 2007: сб. науч.

тр. – 2007. – Вып. 8. – С. 63–66.

12.Становление и развитие классической теории описания структуры костной ткани / А.А. Киченко, В.М. Тверье, Ю.И. Няшин

[и др.] // Российский журнал биомеханики. – 2008. – Т. 12, № 1. –

С. 68–88.

13.Курляндский В.Ю. Учебник ортопедической стоматологии / В.Ю. Курляндский. – М.: Медгиз, 1958.

14.Курляндский В.Ю. Ортодонтия, травматология, челюстное

илицевое протезирование: атлас. Т. II / В.Ю. Курляндский. – М.: Издатбюро треста «Медучпособие», 1970.

15.Новацкий В. Теория упругости / В. Новацкий. – М.: Мир,

1975.

16.Попов Г.И. Биомеханика. / Г.И. Попов – М.: Изд. центр

«Академия», 2005.

17.Пригожин И.И. Порядок из хаоса. Новый диалог человека

сприродой. / И.И. Пригожин, И. Стенгерс. – М.: Прогресс, 1986.

18.Салтыков С.А. Стереологическая металлография / С.А Салтыков. – М.: Металлургия, 1958.

19.Биомеханическое описание особенностей функций жевательного аппарата у человека в норме и при различных патологических процессах / Е.Ю. Симановская, А.Н. Еловикова, В.М. Тверье [и др.] // Российский журнал биомеханики. – 2004. – Т. 8, № 4. – С.

15–26.

20. Спенсер Э. Теория инвариантов / Э. Спенсер. – М.: Мир,

1974.

21. Тверье В.М. Механический фактор развития и функционирования зубочелюстной системы человека / В.М. Тверье, Е.Ю. Симановская, Ю.И. Няшин // Российский журнал биомеханики. –

2005. – Т. 9, № 2. – С. 34–42.

22. Тверье В.М. Биомеханическое давление, сопутствующее формированию зубоальвеолярного блока у человека / В.М. Тверье,

311

Е.Ю. Симановская, Ю.И. Няшин // Российский журнал биомехани-

ки. – 2005. – Т. 9, № 3. – С. 9–15.

23.Атрофический синдром, связанный с изменениями биомеханического давления в зубочелюстной системе человека / В.М. Тверье, Е.Ю. Симановская, Ю.И. Няшин // Российский журнал биоме-

ханики. – 2006. – Т. 10, № 1. – С. 9–13.

24.Биомеханическое описание структуры костных тканей зубочелюстной системы человека / В.М. Тверье, Е.Ю. Симановская, А.Н. Еловикова [и др.] // Российский журнал биомеханики. – 2007. –

Т. 11, № 1. – С. 9–24.

25. Биомеханический анализ развития и функционирования зубочелюстной системы человека / В.М. Тверье, Е.Ю. Симановская, Ю.И. Няшин [и др.] // Российский журнал биомеханики. – 2007. –

Т. 11, № 4. – С. 84–104.

26.Трусов П.В. Тензорные алгебра и анализ / П.В. Трусов, О.И Дударь, И.Э. Келлер; Перм. гос. техн. ун-т. – Пермь, 1998.

27.Трусов П.В. Теория инвариантов / П.В. Трусов, И.Э. Келлер; Перм. гос. техн. ун-т. – Пермь, 1997.

28.Bell, C. Animal mechanics, or proofs of design in the animal frame / C. Bell. – Cambridge MA: Morrill Wyman, 1990.

29.van Buskirk W.C Ultrasonic measurement of the orthotropic

elastic constants of bovine femoral bone / W.C. van Buskirk, S.C. Cowin, R.N. Ward // J. Biomechanical Engr. – 1981. – Vol. 103. –

P.67–76.

30.Cowin S.C. The mechanical and stress adaptive properties of bone / S.C. Cowin // J. Annals of Biomechanical Engineering. – 1983. – Vol. 11. – P. 263–295.

31.Cowin S.C. Mechanical modeling of the stress adaptation process bone / S.C. Cowin // J. Calcified Tissue Int. – 1984. – Vol. 36. – P. S99–S104.

32.Cowin S.C. The relationship between the elasticity tensor and the fabric tensor / S.C. Cowin // J. Mech. Materials. – 1985. – Vol. 4. – P. 137–147.

33.Cowin S.C. Fabric dependence of an anisotropic strength criterion / S.C. Cowin // J. Mech. Materials. – 1986. – Vol. 5. – P. 251–260.

312

34.Cowin S.C. Wolff’s law of trabecular architecture at remodeling equilibrium / S.C. Cowin // J. Biomech. Engng. – 1986. – Vol. 108. – P. 83–88.

35.Cowin S.C. On the identification of material symmetry for anisotropic elastic materials / S.C. Cowin, M.M. Mehrabadi // J. Mech. Appl. Math. – 1987. – Vol. 40. – P. 451–476.

36.Cowin S.C. Identification of the elastic symmetry of bone and other materials / S.C. Cowin, M.M. Mehrabadi // J. Biomechanics. – 1989. – Vol. 22. – P. 503–515.

37.Cowin S.C. An evolution Wolff’s law for trabecular architecture / S.C. Cowin // J. Biomech. Engng. – 1992. – Vol. 114. – P. 129–136.

38.Cowin S.C. Imposing thermodynamic restrictions on the elastic constant-fabric tensor relationship / S.C. Cowin // J. Biomechanics. – 1998. – Vol. 31. – P. 759–762.

39.Cowin S.C. Bone Mechanics Handbook. Second edition. / S.C. Cowin – New York: CRC Press, 2001.

40.Currey J.D. Mechanical properties of bone tissues with greatly differing functions. / J.D. Currey // J. Biomechanics. – 1979. – V. 12. P. 313–319.

41.Fung, Y.C. Biomechanics / Y.C. Fung. – New York: SpringerVerlag, 1990.

42.Godon C. Considerations sur l’articulation mécanique de la mâchoire et ses application â l’art dentaire / C. Godon // L’Odontologie,

15Decembre, 1905.

43.Goldstein S.A. The mechanical properties of trabeculare bone: dependence on anatomical location and function / S.A. Goldstein // J. Biomechanica. – 1987. – V. 20. P. 1055-1061.

44.The relationship between the structural and orthogonal compressive properties of trabecular bone / R.W. Goulet, S.A. Goldstein, M.J. Ciarelli [et al] // J. Biomechanics. – 1994. – Vol. 27. – P. 375–389.

45.Harrigan T.P. Characterization of microstructural anisotropy in orthotropic materials using a second rank tensor / T.P. Harrigan, R.W. Mann // J. Mater. Sci. – 1984. – Vol. 19. – P. 761–767.

46.Hilliard J.E. Specification and measurement of microstructural anisotropy / J.E. Hilliard // J. Trans. metal. Soc. A.I.M.E. – 1962. – Vol.

224.– P. 1201.

313

47.Hilliard J.E. Determination of structural anisotropy / J.E. Hilliard. – Berlin: Springer, 1967.

48.Kanatani K. Distribution of directional data and fabric tensor / K. Kanatani // Int. J. Eng. Sci. – 1984. – Vol. 22. P. 149.

49.Kanatani K. Stereological determination of structural anisotropy / K. Kanatani // Int. J. Eng. Sci. – 1984. – Vol. 22. P. 531.

50.Koch J.C. The law s of bone arhitectures / J.C. Weibel // American Journal of Anatomy. – 1917. – Vol. 21. – P. 17–293.

51.Lloyd E. Quantitative characterisation of bone. A computer analysis of microradiographs / E. Lloyd, D. Hodges // J. Clin. Orthop. – 1971. – Vol. 78. – P. 230–250.

52.Martin R.B. Skeletal tissue mechanics. Second edition. / R.B. Martin, D.B. Burr, N.A. Sharkey – New York: Springer-Verlag, 1998. P. 392.

53.Meyer G.H. Die Architektur der Spongiosa / G.H. Meyer // Archiv für Anaiomie, Physioiogie und wissenschaftliche Medizin, Reichert und DuBois-Reymonds Archiv. – 1867. – Vol. 34. – P. 615–628.

54.Merz W.A. Quantitative structural analysis of human cancellous bone / W.A. Merz, R.K. Schenk // J. Acta. Anat. – 1970. – Vol. 75. – P. 54–66.

55.Oda M. Fabrics and their effects on the deformation behaviors of sand / M. Oda. – Saitama University: Dept. of Foundation Eng., 1976.

56.Fabric and elastic principal directions of cancellous bone are

closely related / A. Odgaard, J. Kabel, B. van Rietbergen [et al] //

J.Biomechanics. – 1997. – Vol. 30. – P. 487–495.

57.Pauwels F. Biomechanics of the locomotor apparatus: contribution on the functional anatomy of the locomotor apparatus / F. Pauwels.

– Berlin: Springer-Verlag, 1980.

58.Roux W. Gesammelte Abhandlungen über die Entwicklungsmechanik der Organismen / W. Roux. – Leipzig: Engelmann, 1885.

59.Sadegh A.M. Inversion related to the stress-strain-fabric relationship / A.M. Sadegh, S.C. Cowin, G.M. Luo,// J. Mech. Mater. – 1991. – Vol. 11. – P. 323–336.

60.Functional adapto-compensating mechanisms of the masticatory apparatus as a special biomechanical system / E.Y. Simanovskaya, M.Ph. Bolotova, Y.I. Nyashin [et al] // Russian Journal of Biomechanics.

314

–1999. – Vol. 3, No. 3. – P. 3–11.

61.Simanovskaya E.Y. Mechanical pressure as generator of grouth, development and formation of the dentofacial system / E.Y. Simanovskaya, M.Ph. Bolotova, Y.I. Nyashin // Russian Journal of Biomechanics. – 2001. – Vol. 5, No. 3. – P. 14–17.

62.Masticatory adaptation of the human dentofacial system / E.Y. Simanovskaya, M.Ph. Bolotova., Y.I. Nyashin [et al] // Russian Journal of Biomechanics. 2002. – Vol. 6, No. 4. – P. 15–61.

63.Telega J.J. Fabric tensor in bone mechanics / J.J. Telega, S. Jemiolo // J. Engineering Transactions. – 1998. – Vol. 46. – P. 3–26.

64.Turner C.H. On the dependence of elastic constants of an anisotropic porous material upon porosity and fabric / C.H. Turner, S.C. Cowen // J. Mater. Sci. – 1987. – Vol. 22. – P. 3178–3184.

65.Turner C.H. The fabric dependence of the orthotropic elastic constants of cancellous bone / C.H. Turner, S.C. Cowen, J.Y. Rho, R.B. Ashman, J.C. Rice // J. Biomechanics. – 1990. – Vol. 23. – P. 549–561.

66.Underwood E. Quantitative stereology / E. Underwood. – Mass.: Addision Wesley, 1970.

67.Ward F.O. Outlines of human osteology / F.O. Ward. – Published in London, England, 1838.

68.Weibel E.R. Stereological principles for morphometry in electron microscope in cytology / E.R. Weibel // J. International Review of Cytology. – 1969. – Vol. 26. – P. 235–302.

69.Whitehouse W.J. The scanning electron microscope in studies of trabecular bone in a human vertebral body / W.J. Whitehouse, E.D. Dyson, K.C. Jakcson // J. Anat. – 1971. – Vol. 108. – P. 481–496.

70. Whitehouse W.J. The quantitative morphology of anisotro pic trabecular bone / W.J. Whitehouse // J. Microscopy. – 1974. – Vol. 101. – P. 153–168.

71.Whitehouse W.J. A stereological method for calculating the internal surface areas in structures which have become anisotropic as the result of linear expansions or contractions / W.J. Whitehouse // J. Microscopy. – 1974. – Vol. 101. – P. 169–176.

72.Whitehouse, W.J. Scanning electron microscope studies of trabecular bone in the proximal end of the human femur / W.J. Whitehouse, E.D. Dyson // J. Anat. – 1974. – Vol. 118. – P. 417–444.

73.Whitehouse W.J. Cancellous bone in the anterior part of the iliac

315

Глава 8 МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ СКЕЛЕТНЫХ МЫШЦ

8.1. Структурно-функциональная характеристика скелетных мышц

Скелетные мышцы – это произвольные мышцы, то есть их деятельность контролируется корой головного мозга и сознанием.

Структурной и сократительной единицей мышцы является мышечное волокно представляющее собой вытянутую многоядерную клетку [10, 13, 14]. Толщина волокна от 10 до 100 мкм, чаще всего около 50 мкм. Длина волокна определяется длиной мышцы и может составлять от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров. Количество мышечных волокон в мышце у человека устанавливается через 4–5 месяцев после рождения и затем практически не меняется. Диаметр мышечных волокон может значительно увеличиваться под воздействием физических тренировок (функциональная гипертрофия).

Мышечное волокно имеет мембрану. В цитоплазме располагаются:

а) трофический аппарат, представленный ядрами и органеллами, который обеспечивает синтез сократительных белков;

б) энергетический аппарат мышцы, представленный митохон-

дриями, образующими АТФ; в) специфический аппарат мышцы, представленный Т-системой,

триадой. Т-система образована вертикальным впячиванием поверхностной мембраны и прилегающими двумя боковыми цистернами саркоплазматического ретикулума, содержащими кальций. Кальций обеспечивает согласование процессов возбуждения клеточной мембраны со специфической активностью сократительного аппарата миофибрилл, т.е. является связующим звеном между электрическим процессом на поверхностной мембране и механическим процессом скольжения актина вдоль миозина (мышечным сокращением);

г) сократительный аппарат мышцы, образованный сократи-

тельными белками актином и миозином и модуляторными белками тропонином и тропомиозином.

317

8.1.1. Характеристика сократительного аппарата мышцы

Сократительный аппарат мышцы представлен нитями – миофибриллами [6, 10, 14] (рис. 8.1). Они тянутся от одного конца мышечного волокна до другого. Их диаметр составляет 1–2 мкм, так что в одном мышечном волокне может насчитываться более 2000 миофибрилл. Миофибриллы группируются в пучки по 4–20 штук в каждом. В одиночной миофибрилле насчитывается от 2000 до 2500 протофибрилл. Это параллельно лежащие толстые и тонкие нити, расположенные упорядоченно и образующие исчерченность – чередование участков с различными оптическими свойствами. Одни участки анизотропны, т.е. обладают двойным лучепреломлением. В обыкновенном свете они выглядят темными, а в поляризованном – прозрачными в продольном направлении и непрозрачными в поперечном. Другие участки в обыкновенном свете выглядят светлыми – они изотропны, т.е. не обладают двойным лучепреломлением. Темные диски образованы толстыми нитями белка миозина, светлые диски – тонкими нитями актина. Каждая миозиновая нить окружена шестью актиновыми. Актиновые нити концами входят в промежутки между миозиновыми. Актиновые нити крепятся к мембране Z. Участок между соседними Z-линиями называется саркомером.

Рис. 8.1. Строение миофибриллы и саркомера

318

Поперечный

мостик

Миозиновая головка Миозиновая нить

Актин -

мономер

Тропомиозин

Рис. 8.2. Строение миозиновой и актиновой нитей.

Строение актиновых и миозиновых нитей (рис. 8.2). Толстые миозиновые нити имеют поперечные мостики, состоящие из шейки и головки [6, 10, 13, 14]. Головка образована 150 молекулами миозина. В головке различают центр сродства к актину и АТФазный центр. Актиновая нить представляет собой две спирально скрученные цепочки глобулярного белка актина. Активный центр актиновой нити в покое закрыт белком тропомиозином, на котором через равные промежутки находятся молекулы белка тропонина, обладающего сродством к кальцию.

8.1.2. Виды мышечных сокращений

Различают тонические и ритмические сокращения. Ритмические сокращения в свои очередь бывают одиночные и тетанические.

Одиночные сокращения возникают в ответ на одиночные раздражения (рис. 8.3, а). В естественных условиях мышечные волокна скелетных мышц работают в режиме одиночных сокращений только при низкой частоте импульсации мотонейрона, когда интервалы между последовательными потенциалами действия мотонейрона больше длительности одиночного сокращения иннервируемых им мышечных волокон. То есть новый стимул от мотонейрона поступает после полного расслабления мышечного волокна в ответ на предыдущий стимул. Для сердечной же мышцы одиночные сокращения – это единственный нормальный вид сокращений, обеспечивающий выполнение сердцем насосной функции.

319