«Наука механика потому столь благородна и полезна более всех прочих наук, что все живые тела, имеющие способность к движению, действуют по её законам»
Леонардо Да Винчи
Эти слова великого ученого позволяют дать определение биомеханики как науки, изучающей на основе идей и методов механики механические свойства биологических объектов и механические явления в них на всех уровнях организации и в различных состояниях (включая периоды развития и увядания, в норме и при патологиях и т.п.).
Задача биомеханики: применение результатов исследований для развития механики, биологии и медицины, в том числе
- для целей диагностики,
- для создания заменителей тканей и органов,
- для разработки методов влияния на процессы в живых объектах,
- для создания методов анализа и коррекции естественных, трудовых и спортивных движений,
- для разработки методов защиты человека от неблагоприятных воздействий механических факторов.
Биомеханика — наука комплексная, междисциплинарная, она включает в себя самые разнообразные знания других наук, таких как: механика и математика, физика и биоинженерия, анатомия и физиология, педагогика и даже теория физической культуры.
Биомеханические исследования охватывают различные уровни организации живой материи: биологические макромолекулы, клетки, ткани, органы, системы органов, а также целые организмы и их сообщества.
Области исследований биомеханики:
- Изучение механических свойств и структуры биологических макромолекул, клеток, биологических жидкостей, мягких и твердых тканей (биореология), отдельных органов и систем.
- Изучение движения биологических жидкостей, тепло- и массопереноса, напряжений и деформаций в клетках, тканях и органах.
- Изучение механики движения клетки и субклеточных структур (мембран, цитоскелета, цитоплазмы, ресничек и т.п.), включая митотические движения, фагоцитоз, везикулярный транспорт.
- Изучение механики опорно-двигательной системы, плавания, полета и наземного движения животных, механики целенаправленных движений человека, движения совокупностей живых организмов, двигательной активности растений.
- Изучение механических основ и проявлений регуляции (управления) в биологических объектах.
- Разработка на основе методов механики средств для исследования свойств и явлений в живых системах, для направленного воздействия на них и их защиты от влияния внешних факторов.
- Изучение механических основ и проявлений процессов роста, развития и адаптации биологических объектов.
- Создание заменителей органов и тканей.
Направления биомеханики, традиционно развиваемые в России:
- Биомеханика органов и систем.
- Механика биологических тканей и жидкостей.
- Молекулярная и клеточная механика.
- Биомеханика движений, спортивная биомеханика, биомеханика экстремальных состояний.
- Управление движением в живых системах.
- Биомедицинские технологии.
В области биомеханики ведутся исследования по следующим направлениям:
1. Изучение механических свойств и структуры мягких и твердых биологических тканей, отдельных органов и систем.
2. Изучение движения биологических жидкостей, напряжений и деформаций в клетках, тканях и органах.
3. Изучение механики опорно-двигательной системы.
4. Изучение механических основ и проявлений процессов роста, развития и адаптации биологических объектов.
5. Создание заменителей органов и тканей.
Основные достижения научно-исследовательской деятельности.
Конференции:
Сотрудники кафедры математической теории упругости и биомеханики организовали и успешно провели:
· Всероссийская конференция «Биомеханика 2010» (2010)
· Всероссийская конференция молодых ученых с международным участием «Практическая биомеханика» (2015)
· Всероссийская конференция молодых ученых с международным участием «Практическая биомеханика» (2016)
Все результаты научно-исследовательской деятельности докладывались на конференциях Всероссийского и международного уровня:
· Summer School 2012 «Modeling and simulation in soft tissue biomechanics: from structure to macroscopic response» (Graz, Austria, 2012)
· Международная конференция «Теории оболочек и мембран в механике и биологии: от макро- до наноразмерных структур» (Минск, Беларусь, 2013)
· Summer School 2014 «6th Summer School on Biomechanics: Trends in Modeling and Simulation» (Graz, Austria, 2014)
· Saratov Fall Meeting 2014 (Саратов, Россия, 2014)
· 12th International Symposium on Computer Methods in Biomechanics and Biomedical Engineering (Amsterdam, Netherlands, 2014)
· 2nd International Congress on Cardiovascular Technologies «CARDIOTECHNIX 2014» (Rome, Italy, 2014)
· The Twelfth International Conference on Computational Structures Technology (Naples, Italy, 2014)
· 7th World Congress on Biomechanics (Boston, United States, 2014)
· XI Всероссийская конференция «Биомеханика-2014» (Пермь, Россия, 2014)
· XI Всероссийский съезд по фундаментальным проблемам теоретической и прикладной механики (Казань, Россия, 2015)
· Всероссийская молодежная научная школа-конференция «ПРАКТИЧЕСКАЯ БИОФИЗИКА» (Саратов, Россия, 2015)
· 5-ая Международная научная конференция «Новые оперативные технологии» (Томск, Россия, 2015)
· X Всероссийская школа-семинар «Математическое моделирование и биомеханика в современном университете» (Ростов-на-Дону, Россия, 2015)
· Saratov Fall Meeting 2015 (Саратов, Россия, 2015)
· Всероссийская молодежная научная конференция «Современные проблемы биомедицинской инженерии» (Саратов, РФ, 2015)
· 7th International Conference on IT in Medicine and Education «ITME 2015» (Huangshan, China, 2015)
· Всероссийская школа-семинар «Методы компьютерной диагностики в биологии и медицине – 2015» (Саратов, Россия, 2015)
· IUTAM Symposium on Growing solids (Moscow, Russia, 2015)
· XII Всероссийская конференция «Биомеханика-2016» (Пермь, Россия, 2016)
· Всероссийская школа-семинар «Методы компьютерной диагностики в биологии и медицине – 2016» (Саратов, Россия, 2016)
· Saratov Fall Meeting 2016 (Саратов, Россия, 2016)
· XI Всероссийская школа-семинар «Математическое моделирование и биомеханика в современном университете» (Ростов-на-Дону, Россия, 2016)
Стажировки:
Сотрудники кафедры проходят стажировки в ведущих центрах биомеханики:
Graz University of Technology (Austria)
· «Modeling and simulation in soft tissue biomechanics: from structure to macroscopic response» (2012)
· «Biomechanics: Trends in Modeling and Simulation» (2014)
Белорусский государственный университет (Минск, Белоруссия)
· «Теории оболочек и мембран в механике и биологии: от макро- до наноразмерных структур» (2013)
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Пермский национальный исследовательский политехнический университет»
· «Биомеханика и математическое моделирование в медицине» (2014)
Основные публикации:
Голядкина А.А., Иванов Д.В., Кириллова И.В., Коссович Е.Л., Павлова О.Е., Полиенко А.В., Сафонов Р.А. биомеханика сонной артерии, Саратов, 2015, с. 174.
I.V. Kirillova, E.L. Kossovich, M.S. Shevtsova, R.A. Safonov, N.O. Chelnokova, A.A. Golyadkina. Finite Element Modeling of Atherosclerotic Plaque Formation and Evolution// International Journal of Engineering and Advanced Research Technology (IJEART), 2(4), April 2016. р.973-977
Chelnokova N.O., Golyadkina A.A., Kirillova I.V., Polienko A.V., Ivanov D.V. Morphology and biomechanics of human heart // Progress in Biomedical Optics and Imaging - Proceedings of SPIE 3. "Optical Elastography and Tissue Biomechanics III" 2016. P. 971013.
Ivanov D.V., Dol A.V., Smirnov D.A. Оptimization of dental implant treatment // Russian Open Medical Journal. 2016. Vol. 5, № 1. P. 0102.
Ivanov D., Barabash A., Barabash Yu. Expandable intramedullary nail: review of biomechanical studies // Russian Open Medical Journal. 2016. Vol. 5, № 2. P. 206.
Челнокова Н.О., Островский Н.В., Голядкина А.А. Морфологические основы конечно-элементного моделирования гемодинамики венечных артерий // Вопросы реконструктивной и пластической хирургии. 2016. Т. 19, № 1 (56). С. 54-59.
Акулич А.Ю., Акулич Ю.В., Денисов А.С., Иванов Д.В., Шулятьев А.Ф. Анализ основных причин несращений и способов остеосинтеза переломов шейки бедра // Российский журнал биомеханики. 2016. Т. 20, № 2. С. 168-176.
Ivanov D., Dol A., Polienko A. Patient-specific hemodynamics and stress-strain state of cerebral aneurysms // Acta of Bioengineering and Biomechanics. 2016. Vol. 18, № 2. Р. 10-17.
Ivanov D., Barabash Y., Barabash A. A numerical comparative analysis of chm and fixion nails for diaphyseal femur fractures // Acta of Bioengineering and Biomechanics. 2016. Vol. 18, № 3. P. 73-81.
Kossovich L.Y., Kirillova I.V., Golyadkina A.A., Polienko A.V., Chelnokova N.O., Ivanov D.V., Murylev V.V. Patient-specific modeling of human cardiovascular system elements // Progress in Biomedical Optics and Imaging - Proceedings of SPIE 3. "Optical Elastography and Tissue Biomechanics III" 2016. P. 971014.
Иванов Д.В., Барабаш А.П., Барабаш Ю.А. Интрамедуллярный стержень нового типа для остеосинтеза диафизарных переломов бедра // Российский журнал биомеханики. 2015. Т. 19, № 1. С. 52-64.
Golyadkina A.A., Kalinin A.A., Kirillova I.V., Kossovich E.L., Kossovich L.Y., Menishova L.R., Polienko A.V. Patient-specific system for prognosis of surgical treatment outcomes of human cardiovascular system // Proc. SPIE 9448, Saratov Fall Meeting 2014: Optical Technologies in Biophysics and Medicine XVI; Laser Physics and Photonics XVI; and Computational Biophysics 2014. Р. 94481F.
Ivanov D., Barabash A., Barabash Yu. Preclinical biomechanics of a new intramedullary nail for femoral diaphyseal fractures // Russian Open Medical Journal. 2015. Vol. 4, № 2. Р. 0205.
Ivanov D.V., Dol A.V., Smirnov D.A. Оptimization of dental implant treatment // Russian Open Medical Journal. 2015. Vol. 5, № 1. Р. 102.
Челнокова Н.О., Островский Н.В., Голядкина А.А., Кириллова И.В., Гришина О.А., Албутов А.С. Компьютерное 3D пространственно-ориентированное моделирование гемодинамики венечных артерий при их атеросклеротическом поражении и реконструктивных вмешательствах // Вопросы реконструктивной и пластической хирургии. 2015. Т. 18, № 1 (52). С. 64-74.
Островский Н.В., Челнокова Н.О., Голядкина А.А., Мурылев В.В., Семенова Ю.И. Сочетанная изменчивость биомеханических параметров левой венечной артерии взрослых мужчин // Современные проблемы науки и образования. 2015. № 4. С. 472.
Островский Н.В., Челнокова Н.О., Голядкина А.А., Другакова Ю.С., Басенкова Е.В. Биомеханические параметры желудочков сердца человека // Фундаментальные исследования. 2015. № 1-10. С. 2070-2075.
D. Ivanov, A. Dol, O. Pavlova, A. Aristambekova. Modeling of human circle of Willis with and without aneurisms // Acta of Bioengineering and Biomechanics. 2014. Vol. 16, № 2. P. 121-129.
Leonid Kossovich, Anastasiya Golyadkina, Irina Kirillova, Asel Polienko, Liyana Menishova, Elena Kossovich, Konstantin Morozov. Biomechanical Modeling of the Left Ventricale of Human Heart with Postinfarction Aneurysm// CARDIOTECHNIX 2014 - Proceedings of the 2nd International Congress on Cardiovascular Technologies. 2014. P. 36-41.
Leonid Kossovich, Anastasiya Golyadkina, Irina Kirillova, Konstantin Morozov, Aleksey Kalinin, Asel Polienko, Liyana Menishova, Elena Kossovich. Patient-specific modeling of pathologically tortuous carotid artery//CARDIOTECHNIX 2014 - Proceedings of the 2nd International Congress on Cardiovascular Technologies. 2014. P.31-35.
A.A. Golyadkina, O.A. Grishina, I.V. Kirillova, L.Yu. Kossovich, N.O. Chelnokova. Biomechanical Modeling of a Human Heart in Normal and Pathological States // Proceedings of the Twelfth International Conference on Computational Structures Technology, B.H.V. Topping and P. Iványi, (Editors), Civil-Comp Press, 2014. Р. 206.
Гранты и проекты:
Гранты РОССИЙСКОГО ФОНДА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
«Математическое моделирование бифуркации сонной артерии в норме, при патологии и после реконструктивной операции» (Код: 06-01-00564), 2006-2008.
«Математическое моделирование тел с покрытиями» (Код: 06-01-00521), 2006-2008.
«Нанотехнология создания дермального и сосудистого эквивалентов для медицинских целей на основе биополимерных носителей» (Код: 06-08-00892-а.), 2006-2008.
«Разработка математических методов оптимизации хирургического лечения ишемической болезни сердца» (Код: 09-01-00804-а), 2009-2011.
«Математическое моделирование реконструктивных операций при патологиях мочевыводящей системы» (Код: 12-01-31264), 2012-2013.
«Биомеханика постинфарктных аневризм левого желудочка сердца: формирование и хирургическое лечение» (Код: 14-01-31383), 2014 – 2015.
«Многомасштабное моделирование процесса проникновения липидных отложений в интиму артерий на основе микропористой многослойной модели стенки элементов артериальной системы человека» (Код: 15-31-50156), 2014 – 2015.
«Научные основы получения биодеградируемых 3D структур из природных полисахаридов для создания аналогов кровеносных сосудов» (Код: 16-33-00953), 2016-2017.
Гранты ФЕДЕРАЛЬНОЙ ЦЕЛЕВОЙ ПРОГРАММЫ
«Разработка вычислительно-информационных технологий компьютерного моделирования на параллельных вычислительных комплексах травматологических и операционных процессов для оперативной выработки диагностических и лечебных рекомендаций», 2009 – 2010.
Проекты ФОНДА ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
«Разработка комплекса перспективных защитных и маскирующих материалов экипировки», 2014 – 2017.
«Обоснование исходных данных для разработки программно-аналитической системы обеспечения эффективного хирургического лечения патологий позвоночно-тазового комплекса», 2016.
Государственное задание Минобрнауки России проект № 2014/203 "Мультимасштабное математическое и натурное моделирование нарушений работы элементов артериальной системы", 2014-2016.
Благодаря энергичной и целеустремленной деятельности профессора Коссовича Л.Ю. налажено тесное сотрудничество с Научным Центром Сердечно-Сосудистой Хирургии им. А.Н. Бакулева (НЦССХ) (Москва), Институтом Проблем Механики имени А.Ю. Ишлинского РАН (Москва), ГБОУ ВПО «Первый Московский государственный медицинский университет имени И.М. Сеченова» Министерства здравоохранения РФ (Москва), ФГБВОУ ВПО «Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова» Министерства обороны РФ (Санкт-Петербург), Институтом Проблем Точной Механики и Управления РАН (Саратов), Саратовским государственным медицинским университетом имени В.И. Разумовского, научно-исследовательским институтом травматологии, ортопедии и нейрохирургии (НИИТОН) СГМУ им. В.И. Разумовского Минздрава России.
