Принципы диагностики и методы проектирования гибких элементов медицинских систем и разработка биотехнических систем на их основе

• Автор: Бегун, Петр Иосифович
• Шифр специальности: 05.11.17
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 384 с. : ил

Содержание
Введение
1. Современное состояние биомеханических исследований гибких элементов медицинских систем

1.1. Проблемы исследования гибких элементов макроструктур человеческого организма

1.2. Проблемы исследования механических свойств биологических тканей ,

1.3. Проблемы проектирования и исследования упругих элементов

1.4. Биомеханические принципы и задачи диагностики гибких элементов медицинских систем
2. Теоретические основы построения математических моделей для исследования и проектирования гибких элементов медицинских
систем

2.1. Основные соотношения теории тонких оболочек

2., 2. Постановка задачи для оболочки вращения
2. 3. Разрешающие уравнения для осевого растяжения оболочки вращения и чистого изгиба стержня- оболочки
2. 4. Разрешающие уравнения для поперечного изгиба оболочки вращения и пространственного изгиба и кручения стержня- оболочки
2.5. Основная гипотеза теории тонкостенных стержней
2.6. Решение задач для тонкостенных элементов в тригонометрических рядах

3. Математическое моделирование гибких упругих элементов произвольного профиля
3.1. Математическое моделирование осесимметричных гибких упругих элементов
3.1.1. Разрешающие функции в задачах об осесимметричной деформации гибких тонкостенных элементов
3.1.2. Определение разрешающих функций при чистом изгибе
3.1.3. Определение разрешающих функций при поперечном изгибе... 106 3.1.4.0пределение разрешающих функций по методу Бубнова-
* Галеркина при осесимметричной деформации гибких элементов
3.1.5. Расчет перемещений
3.1.6. Расчет напряжений
3.1.7. Расчет собственных частот колебаний
3.2. Математическое моделирование неосесимметричных гибких элементов по схеме тонкостенного стержня
3.2.1. Геометрия тонкостенного стержня
3.2.2. Выбор координатных функций
3.2.3 Основные зависимости
3.2.4. Основные соотношения
^ 3.2.5. Задание геометрических параметров трубчатых упругих элементов
4. Моделирование и исследование гибких элементов структур человеческого организма в норме, патологии и при хирургических операциях
4.1. Моделирование и исследование биотехнической системы при малоинвазивных интервенционных хирургических операциях на клапанном аппарате сердца
4.1.1 .Строение и функционирование клапанного аппарата сердца

4.1.1.1. Аортальный клапан
4.1.1.2. Митральный клапан
4.1.1.3. Клапанный аппарат правых камер сердца
4.1.1.4. Миокард, папиллярные мышцы, хорды
4.1.2. Биомеханика патологических образований в клапанном аппарате сердца и способы их устранения
4.1.3. Моделирование состояния фиброзных колец клапанного аппарата при баллонной вальвулопластике
4.1.4. Моделирование дилатации створок клапанного аппарата сердца
4.2. Моделирование и исследование биотехнической системы при ангиопластике сосудов
4.2.1. Функционирование стенозированных сосудов
4.2.2. Биомеханика патологических образований в кровеносных сосудах и способы их устранения
4.2.3. Моделирование и исследование напряженно - деформированного состояния при дилатации кровеносных сосудов. Математическое обоснование технологии операций
4.3. Моделирование и исследование аневризматических образований
4.3.1. Биомеханика аневризматических образований и способы их устранения
4.3.2. Моделирование и исследование напряженно - деформированного состояния в аневризматических образованиях
4.4. Моделирование и исследование барабанной перепонки в норме, патологии и при хирургических операциях
4.4.1. Строение и функционирование барабанной перепонки
4.4.2. Моделирование и исследование напряженно - деформированного состояния барабанной перепонки в норме
объем желудочка, включая стенки, 190 см3, толщина стенки 1 см; 2) сосочковые мышцы схематизированы внутренним кольцевым выступом с диаметром 1 см; 3) материалы стенки желудочка и зоны инфаркта линейно-упругие, изотропные, однородные, несжимаемые, модуль упругости в зоне инфаркта отличается от модуля упругости интактной ткани ; 4) сердечный цикл - последовательность квазистатических фаз левого желудочка, обладающего свойствами нелинейной упругости и активности.
Изменение значений средних по толщине левого желудочка окружных напряжений в сердечном цикле, вычисленных по сферической расчетной схеме без сосочковой мышцы, представлено на рис. 1.7.
Проведенные в [24] вычисления показывают, что: 1) максимальные напряжения, как в интактной зоне, так и в зоне инфаркта, возникают у внутренней поверхности левого желудочка, минимальные - у внешней; 2) уровень концентрации напряжений на границе зоны инфаркта зависит от отношения модулей упругости интактного и инфарктного миокарда, размеров и формы поверхности раздела зоны с интактным миокардом, формы и размеров левого желудочка, уровня давления; 3) сосочковые мышцы при инфаркте способствуют снижению концентрации напряжений в зоне инфаркта (это соответствует положению композитных материалов, согласно которому распространение пластической деформации замедляется в присутствии концентраторов напряжений).
Следует отметить, что введенные в расчетные схемы значительные упрощения формы желудочка и механических свойств материала дают представление только о качественном соответствии распределений напряжений в стенке желудочка.
3. Модели для исследования напряженно-деформированного состояния кровеносных сосудов построены по схемам толстостенных цилиндрических оболочек при малых деформациях и по схемам тонкостенных оболочек при больших деформациях [25, 3]. Внешние воздействия: внутреннее давление, растягивающее усилие и скручивающий момент. Рассматривается прямолинейный сегмент сосуда при следующих допущениях: материал стенок сосуда криволинейно-ортотропный, изгибная жесткость сосуда при больших деформациях пренебрежимо мала.
В [26] построена компьютерная модель сонной артерии и проведено исследование влияния ее геометрии на величину и распределение градиента сдвигового напряжения в стенке сосуда.
В расчетных схемах не учитывают реальную геометрию извитого криволинейного сосуда, характер его сопряжения с соседними структурами, механические свойства сопутствующих сосуду структур и изменение механических свойств сосуда в радиальном направлении.