Содержание

Укрепление мышечного корсета | Клиника спортивной медицины

ЗАПИСАТЬСЯ НА ПРИЕМ

Многие века неотъемлемой составляющей женского (да и мужского) костюма был корсет – приспособление для создания тонкой талии, прямой спины и высокой груди. Так формировалась фигура с признаками красивого и здорового телосложения, показывающая подтянутые мышцы живота, расправленные плечи и прямой позвоночник.

Но хорошо тренированному человеку такие искусственные приспособления не нужны, ведь природа позаботилась об обеспечении нас собственным корсетом, который образуют скелетные мышцы, поддерживающие позвоночник и внутренние органы в правильном положении.

К мышечному корсету относятся мышцы спины и брюшного пресса, и трапециевидные мышцы. Хорошее развитие именно этих мышц дает нам прямой позвоночник, втянутый живот, тонкую талию – все то, что мы называем хорошей осанкой. Мышцы распределяют нагрузку на наш скелет, особенно на позвоночный столб, тем самым предохраняя нас от таких заболеваний, как остеохондроз, межпозвоночная грыжа, искривление позвоночника.

Мышцы в теле человека делятся на три слоя. Первый и второй слои – это мощные мышцы, формирующие внешний вид тела, они отвечают за нашу способность совершать самые разные движения. А третий слой – это глубокий слой, состоящий из межпозвонковых, межостистых, многораздельных мышц, они удерживают позвоночник в равновесии, располагаясь вокруг него. Физические упражнения, состоящие из рывков, махов, резких движений, в основном, воздействуют именно на первые два слоя мышц. А вот на глубокие слои мышц больше действуют упражнения на растяжку или скручивание.

Малоподвижный образ жизни и сидячая работа приводит к болям в спине и ухудшению осанки. И тут надо не упустить время – ведь слабость мышечного каркаса может стать причиной множества прогрессирующих болезней.

Укрепление мышечного корсета минимизирует нагрузку на сегменты скелета, уберет болевые ощущения, улучшит осанку.

Однако надо помнить, что когда уже произошли структурные изменения в суставах, особенно, когда уже сформирована межпозвонковая грыжа, процесс восстановления позвоночника намного сложнее, а выполнение упражнений, направленных на укрепление мышечного каркаса может быть даже вреден. Поэтому в таких случаях упражнения можно выполнять только под контролем опытного специалиста и только после прохождения детального обследования. А вот самодеятельностью заниматься не стоит, если не хотите нанести своему организму еще больший вред.

Комплекс лечебной физкультуры, направленный на укрепление мышечного корсета, включает в себя упражнения на растяжение под нагрузкой и различные упражнения на скручивание. Выполнять данные упражнения надо только под контролем опытного врача лечебной физкультуры, который поможет скорректировать нагрузку, подобрать оптимальный темп и длительность упражнений.

Записаться на прием или получить консультацию можно по телефону: +7 (495) 911-68-96 с 9.00 до 21.00 ежедневно без выходных или воспользоваться формой «Записаться на прием».

Брахиоподы – как предок человека?

Биологи из МГУ имени М. В. Ломоносова выяснили, как эволюция щупальцевого аппарата морских брахиопод отразилась на строении их нервной системы. Похожий орган, предполагают исследователи, мог быть у древнего предка двустороннесимметричных животных, к которым относится 99% описанных ныне видов и люди в том числе. Исследуя современных брахиопод, можно воссоздать внешний облик и судьбу этого загадочного вымершего существа.

Результаты исследования были опубликованы в журнале Scientific Reports при поддержке Российского научного фонда (РНФ).

До сих пор нет однозначного ответа на вопрос о том, как именно возникли двустороннесимметричные, или билатеральные, животные. К ним относится 99% всех описанных видов многоклеточных, среди них и человек. Есть мнение, что общий предок билатерий имел щупальца, служившие ему для добычи пищи, передвижения и как орган чувств. Однако у него, равно как и у других его многоклеточных современников, не было твердого скелета, а потому не осталось никаких вещественных доказательств его существования. Твердые ткани, способные сохраняться долгое время, появились примерно 540 миллионов лет назад, в эпоху кембрия.

Именно тогда обнаружены первые следы брахиопод — морских донных животных, прикрепляющихся к подводным предметам при помощи мускулистой ноги. От кембрийского разнообразия к нашему времени осталось всего лишь 400 видов: вероятно, группа оказалась вытеснена очень схожими с ними по внешнему виду и образу жизни двустворчатыми моллюсками.

Главная особенность брахиопод — щупальцевый аппарат, вероятно, схожий с тем, каким обладали первые билатерии. Он называется лофофор — две свернутые в спирали руки, которые находятся с обеих сторон от ротового отверстия и несут щупальца, покрытые ресничками. Их биение создает ток воды, который приносит питательные частицы: мертвую органику, мелких жгутиконосцев, диатомовые водоросли и прочее. Кроме того, лофофор — это орган осязания и химического чувства.

У самых ранних, вымерших, представителей группы был простой лофофор с одним рядом щупалец, системой хорошо развитых мышц для его поддержки и множеством нервов для управления им.

Поскольку у большинства современных брахиопод лофофор имеет внутренний скелет, его мышечный каркас заметно упрощается, равно как и иннервация. В своей новой работе исследователи из Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова рассмотрели строение нервной системы наиболее сложного щупальцевого аппарата брахиопод на примере вида Coptothyris grayi. Животных собирали в 2015 году в ходе экспедиции в заливе Восток Японского моря. Брахиопод препарировали, отделяли их лофофор и изучали его при помощи ряда микроскопических методов, в том числе мечения определенных структур флуоресцентными антителами.

«Нервная система лофофора этого животного проявляет несколько эволюционных тенденций. С одной стороны, мускулатура органа заметно упростилась, из-за чего у него исчез один из четырех основных нервов — остальным брахиоподам он нужен для иннервации мощной кольцевой мышцы лофофора. С другой стороны, у Coptothyris grayi орган имеет очень сложную морфологию, а щупальца формируют не один, а два двойных ряда. Такие «совершенные» щупальца нужно точно координировать, и здесь ресурсов центральных нервных узлов недостаточно: появляются дополнительные крупные скопления нейронов. Они расположены вокруг хорошо развитого второго добавочного брахиального нерва, и в совокупности два этих улучшения обеспечивают согласованное управление смежными щупальцами, что чрезвычайно важно для животных-фильтраторов», — рассказывает руководитель проекта по гранту РНФ 

Елена Темерева, доктор биологических наук, профессор биологического факультета МГУ имени М. В. Ломоносова и базовой кафедры Института биоорганической химии имени академиков М. М. Шемякина и Ю. А. Овчинникова РАН.

Изучение лофофоров брахиопод может внести ценный вклад в понимание того, как возникли эти органы в разных группах организмов: независимо при приспособлении к окружающей среде или же были унаследованы от общего предка. Для реконструкции эволюции щупальцевых аппаратов необходима информация не только об их строении и функционировании, но также о развитии.

Например, данных о формировании щупалец у брахиопод крайне мало и получены они в основном на тех представителях, плавающие ювенили (неполовозрелые особи) которых уже их имеют.

Несомненным важным продолжением этой работы станут исследования индивидуального развития лофофора у брахиопод из разных групп.

Урок окружающего мира в 4-м классе «Как человек двигается?»

Цель: выяснить и запомнить значение костно – мышечной системы; значимость правильной осанки человека при сидении и ходьбе.

Задачи урока: постановка учебной проблемы; субъективное открытие нового знания; выражение его в доступных формах.

Оборудование и наглядные пособия: учебники, макет скелета человека, макет позвоночника, детские кубики, гирька.   

ХОД УРОКА

I. Постановка проблемы:

– возникновение проблемной ситуации;
– осознание противоречия;
– формулирование проблемы.

У. Предлагаю вам, ребята, немножко размяться: побежали (на месте), попрыгали, похлопали в ладоши и заняли свои места.
– Что мы с вами только что делали?
Д. Бегали,…
У. Одним словом?
Д. Двигались.
У. А как человек двигается? С помощью чего?
Д. С помощью костей.
– Мышц.
–  Костей + мышц
У. Мнения ваши расходятся. Возникает противоречие. Другими словами: « У  нас появилась проблема, сформулируйте её».
Д. Как человек двигается?
У. Ну что же, будем открывать знания вместе!

II. Поиск решения

1) Выдвижение гипотез

У. Приступим к выдвижению гипотез в виде схем рисунков. Обозначьте первую гипотезу с помощью рисунка. (Ребенок выбирает один из рисунков, вывешенных на доске – скелет).
У. Следующее предположение?
Д. Человек двигается с помощью мышц.
У. Обозначьте вторую гипотезу рисунком. (Выбор учеником рисунка мышц).
– Какие ещё предположения звучали?
Д. Человек двигается с помощью костей и мышц вместе.
У. Обозначьте третью гипотезу изображением.
– Итак, что мы имеем?
Д. Проблему и три гипотезы.  
У. Что мы с ними будем делать?
Д. Каждую из них нужно проверить.
У.  Значит, будем проверять.

2) Проверка гипотез

а)
У.  – Озвучим и проверим первую гипотезу.
Д.Человек двигается с помощью костей.
У. Что мы знаем о костях?
Д. Их много. Они как-то соединены между собой. Составляют скелет человека.
У. А что ещё вам известно? Предлагаю послушать сообщение ребят и подумать, какое назначение скелета в организме человека? (Выступают подготовленные учащиеся с докладом у макета «скелет человека»).
– Итак, вернемся к вопросу.
Д. Скелет защищает уязвимые, мягкие места тела человека.
– На костях держится все тело.
У. Из полученной информации сделайте вывод: подтверждается гипотеза №1?
Д. Нет. Потому что на скелете наше тело только держится, скелет является опорой.
– Значит эта гипотеза неверная (ошибочная).
б)
У.  Озвучьте вторую гипотезу.
Д. Человек двигается с помощью мышц.

1) У. Проверять ее мы будем, работая в группах. Каждая группа получает необходимый материал для работы (проволока, пластилин).
–  В течение 3-5 минут нужно: 1 группе сделать фигуру человека с использованием проволоки, 2 группе – тоже, но без проволоки; 3 группе – фигуру обезьяны с проволокой, 4 – без проволоки.
–  Как вы думаете, почему именно человека и обезьяны, а не кого-нибудь другого?
Д. По теории ученых человек произошел от обезьяны. И строение их организма (человека и обезьяны) очень похоже.

2) Практическая работа в группах

У. Приступаем к работе.

Дети выбирают лидера, распределяют обязанности и выполняют задание.

3) Демонстрация поделок

У. Представители групп, продемонстрируйте результаты вашего сотворчества.
При этом установите фигуру на пластилиновой подставке.

(Дети выставляют работы)

– Какой результат получили?
Д. 1, 3 гр. – фигуры стоят,
2, 4 гр. – фигуры упали.
У. Почему такой результат?
Д. 1 и 3 гр. – Мы использовали каркас из проволоки. Он заменяет скелет. На нем держатся все органы, в том числе и мышцы.
У. Почему поделки 2 и 4 гр. не держатся в положении вертикально?
Д. У нас нет каркаса – скелета. Есть одни лишь мышцы. Поэтому фигуры падают.
У. Что случилось бы с нами, если бы у нас костей вдруг не стало?
Д. Мы бы упали. Развалились, как мясное желе.
У. Какой вывод напрашивается?
Д. Вторая гипотеза неверная. Человек не может двигаться при помощи одних мышц.
(Используются иллюстрации)
в)
У. Какая третья гипотеза?
Д. Человек двигается с помощью костей (скелета) и мышц.
У. Давайте проверим ее.

1) Прощупайте правой рукой ладонь своей правой руки. Что вы почувствовали под кожей?

Д. Кости и мышцы.
– Скелет, т. е. костную систему.
У. Какое основное назначение костной системы?
Д. Опора тела.
У. Какую систему составляют мышцы?
Д. Мышечную.
У. Что вы заметили при прощупывании?
Д. Эти системы работают вместе.
У. Совместная работа костей и мышц. Как называется эта система?
Д. Опорно-двигательный аппарат.

2) Работа в группах

У. А как же, все-таки, мы двигаемся?
Д. Чтобы до конца разобраться в этом вопросе, мы снова поработаем в группах. Откройте учебники на странице 17. Познакомившись со статьями на страницах 17-20, вы ответите на вопрос, который получит каждая группа (учитель раздает вопросы). Текст читаете весь до конца и выбираете  информацию, касающуюся вашего вопроса.

Вопросы:

  • 1 группа: «Что нам дает возможность стоять и ходить?»
  • 2 группа: «Все наши мышцы полностью приклеены к костям». Верна ли эта мысль?
  • 3 группа: Правильно ли говорят: «Моя мышца то сгибается, то разгибается»?
  • 4 группа: «Где рождается кровь?»

(Дети работают 5-6 минут).

У. Время закончилось. Предоставляем слово 1, 2, 3 группе. (Выступления учащихся).
У. Выслушав ответы, прошу вернуться к 3 гипотезе и сделать вывод.
Д. Человек двигается с помощью опорно-двигательного аппарата. Мышцы, сокращаясь и расслабляясь, приводят в движение кости.
Итак: 3 гипотеза верная. Что и нужно было доказать!

III. Выражение решения и реализация продукта

1) Вопрос на засыпку

У. Теперь послушаем четвертую группу. (Дети узнают о том, что кровь рождается именно в костях.)

2) Динамический момент
Под руководством 1 ученика-консультанта дети выполняют несколько упражнений.  В конце динамической минутки консультант обращает внимание одноклассников на вертикальное положение их тела, опирающегося только на нижние конечности. Отмечается роль спины и ног, позвоночника в связи с вертикальным положением тела.

3) Работа с макетом позвоночника

а) Беседа (проводит  2 ученик-консультант).
– Что у меня в руках?
Д. Макет позвоночника.
– Позвоночник состоит из маленьких костей – позвонков. По середине каждого позвонка имеется маленькое отверстие. Так как позвонки располагаются один над другим, то их отверстия находятся друг под другом. Внутри позвоночника образуется длинный канал, в котором спрятан спиной мозг.
– А что приводит к искривлению позвоночника?
Д. Неправильная осанка. Когда сидят, ходят неровно, горбятся.

б) Опыт (проводит  3 ученик-помощник).

– Сейчас мы с вами проведем еще один опыт. У нас есть 6 кубиков – представим, что это наши позвонки.

1) – Очень аккуратно поставим их один на другой. На самый верх конструкции поставим гирьку. Что получили?
– Конструкция не пострадала, так как не один из кубиков не сдвинулся.

2) – Еще раз воздвигнем конструкцию из 6 кубиков, каждый раз сдвигая немного вправо каждый следующий кубик. Когда мы поставим наверх гирьку, конструкция разрушится, не выдержав тяжести этого груза. Так же и наш позвоночник.

При неправильной осанке у ребенка, изо дня в день сидящего или работающего в неправильной позе, позвоночник, который растет вместе с организмом, искривляется, не выдерживая веса тела.

4) Правильная осанка.

У. Как избежать искривления позвоночника? Прежде всего, необходимо постоянно следить за своей осанкой. Хочу предложить вам один способ проверки своей осанки: нужно стать спиной к закрытой двери так, чтобы затылок, лопатки, пятки и кончики мизинцев, опущенных, прижатых к телу рук коснулись плоскости двери.

(Демонстрация учащимся;  учитель обращает внимание на фигуру ребенка).

– Так стоять гораздо труднее, чем «просто» стоять. Однако, это одно из интересных и несложных физических упражнений, которое следует выполнять каждое утро в течение пяти минут не только детям, но и взрослым. Хорошая осанка не дается человеку с рождения, она вырабатывается в процессе жизни.

IV. Итог. Рефлексия

– Наш урок подошел к концу, и я хочу сказать…(дети продолжают мысль учителя: «Раньше я думал, что…», «Для меня было открытием…», «Меня удивило…»).
– Зачем нам был нужен этот урок? (Выводы детей).
– Пожмите друг другу руку, пожелайте крепкого здоровья и поблагодарите за сотворчество.

Приложение 1

ФСС — Новости — Восстановление после трудовых травм: от экзоскелета до барокамеры

Реабилитация с помощью технологий нового поколения полагается гражданам России бесплатно — как это выглядит на практике, выяснил журналист «Комсомолки»

 

Кому поможет государство

«Первых пациентов наш центр принял в 1999 году, сейчас нам 19 лет, и ежегодно мы проводим реабилитацию примерно 8000 человек из 21 региона России», — рассказывает директор Центра реабилитации «Вятские Увалы» Фарид Ахметзянов. Почти 90% пациентов из них — это работники, пострадавшие от несчастных случаев на производстве, проще говоря, трудовых травм. По российскому законодательству, если человек повредил здоровье при исполнении трудовых обязанностей, то имеет право на серьезную государственную поддержку: начиная от денежных выплат и заканчивая полноценной реабилитацией вплоть до возвращения к работе. Всем этим занимается Фонд социального страхования Российской Федерации (ФСС РФ), куда работодатели обязаны делать отчисления — для социального страхования своих работников на случай трудовых травм и профзаболеваний.

Одна из главных задач ФСС РФ — именно реабилитация, то есть восстановление здоровья, социальных, бытовых и трудовых навыков человека, пострадавшего на производстве, поясняют в ФСС. С 2015 года в России начали применять самые передовые европейские подходы к реабилитации, в первую очередь - опыт Германии, поскольку эта страна один из признанных мировых лидеров по восстановлению после трудовых травм. Для полноценного сотрудничества Фонд соцстраха заключил соглашение с Германским обществом обязательного страхования от несчастных случаев (DGUV) на 2018 — 2023 гг. Зарубежные эксперты отправились в поездку по центрам реабилитации ФСС РФ, и в одном из таких центров — «Вятские Увалы» — к представителям DGUV присоединились российские журналисты.

Климат, вода и новейшие аппараты

Центр находится на полуострове, омываемом лесной речкой Быстрицей, в 46 км от города Кирова. Мягкий климат, минеральная вода двух типов и лечебные грязи — наши союзники в восстановлении здоровья пациентов, говорят сотрудники «Вятских Увалов». Но ведущую роль в реабилитации пострадавших от трудовых травм играет уникальное оборудование. На средства ФСС по запросам реабилитационных центров закупаются новейшие аппараты, установки для лечения и восстановления (в рамках конкурсных процедур), и при этом обязательно обеспечивается подготовка специалистов — чтобы техника не простаивала, а использовалась по полной программе.

— В прошлом году мы приобрели экзоскелет российского производства, а также лазерную длинноволновую установку Hiro 3, которая позволяет производить лечебно-восстановительные манипуляции глубоко в тканях человека, - рассказывает Фарид Ахметзянов. — Работают барокамера, аппарат интервальной вакуумной терапии «Вакумед», применяется подводное вытяжение позвоночника на автоматизированном комплексе, используется кинезитерапевтическая установка «Экзарта» — на ней пациенты выполняют упражнения в подвешенном состоянии, что снимает болевой синдром и помогает восстанавливать объем движений в позвоночнике и суставах.

 

«Костюм киборга»

Нас приглашают в тренажерный зал, где сейчас идет тренировка на одном из эксклюзивных видов аппаратуры — медицинском экзоскелете ExoAtlet. На пациенте Викторе закреплено оборудование, напоминающее «костюм киборга»: специальные датчики на ногах, поясе, запястьях рук. Парализованный мужчина медленно, но самостоятельно передвигает ноги, держась руками за поручни, рядом для страховки находятся два инструктора-методиста.

«Экзоскелет работает по системе биологической обратной связи с индивидуально настроенным на компьютере подбором параметров», — поясняет замдиректора по медицинской части Марина Александрова. То есть в ситуации, когда поврежденный травмой спинной мозг не может традиционно командовать ногами, их движение обеспечивают внешние мини-двигатели, управляемые компьютером, и это помогает мозгу «вспоминать» и восстанавливать двигательные способности человека. Если позволяет характер повреждений, очень важно поднять пациента на ноги как можно раньше, как правило, не позднее, чем в первые два года после травмы. Тогда благодаря тренировкам на экзоскелете и другим мерам у человека появляется шанс улучшить двигательные возможности нижних конечностей.

Виктор получил травму около 15 лет назад. Но и в этом случае экзоскелет помогает улучшить состояние организма. «Происходит тренировка баланса, пациент прогнозирует свой путь, старается не смотреть под ноги — все это дает свободу, парализованный человек чувствует себя практически самостоятельным, плюс тренируется мышечный каркас», — рассказывает врач по лечебной физкультуре Светлана Созинова.

 

Чем раньше — тем лучше

«Вятские Увалы» стали одной из площадок, где стартовали новые проекты ФСС РФ, основанные на передовых европейских подходах: ранняя (комплексная) реабилитация пострадавших и активное участие в этом реабилитационных менеджеров. Как поясняют разработчики таких подходов, специалисты DGUV, эксперты по реабилитации должны подключаться к восстановлению работника с трудовой травмой сразу же, как только человек придет в себя на больничной койке. Тут же начинается работа психолога — чтобы пациент не впал в глубокую депрессию, узнав, например, об ампутации конечности; при первой же возможности применяются методики и оборудование для восстановления двигательных способностей и т. д. В Германии благодаря таким технологиям реабилитации сегодня возвращаются к труду (в том числе имея ту или иную степень инвалидности) до 95% пострадавших на производстве, рассказал «КП» представитель DGUV Грегор Кемпер. В России после запуска новых проектов ФСС количество работников, вернувшихся в строй после трудовых травм, достигает сейчас 50 - 55%, и эта цифра продолжает расти (причем у нас, как правило, идет подсчет пострадавших, которые восстанавливаются вплоть до снятия инвалидности).

Что касается реабилитационных менеджеров, то это, что называется, мастера на все руки. Такие специалисты — сотрудники отделений ФСС РФ — сопровождают человека начиная с его пребывания в больнице после травмы и заканчивая возвращением к труду, включая при необходимости переобучение.

«Мы тоже учимся у российских коллег»

— Для нас большая честь работать с ФСС РФ, — отметил на «круглом столе» по итогам поездки представитель Германского общества обязательного страхования от несчастных случаев Грегор Кемпер. — За последнее время система и технологии реабилитации пострадавших от трудовых травм в России заметно изменились. Мы развивали хорошую систему страхования в Германии 130 лет, а вы в этой области за пару лет добились того, на что многим другим странам понадобилось бы лет 10.

Мы тоже учимся у российских коллег. В Германии, если человек пострадал на производстве и стал колясочником, вокруг него переделывается вся среда. В России человека обучают, чтобы он сам мог меняться, менять место работы, находить выход в разных ситуациях, был свободнее и самостоятельнее. Это более инновационный подход.

 

Прямая речь

Заместитель председателя ФСС РФ Сергей Алещенко:

— Каждый год мы направляем на реабилитацию порядка 110 тысяч человек. Фонд располагает 5 тысячами койко-мест в 12 реабилитационных центрах. Сюда поступают и работники, недавно получившие травму, — в рамках ранней реабилитации, и лица для поздней реабилитации, которым нужно восстанавливать здоровье по предписаниям врачей.

Ежегодно мы обновляем оборудование, следим за новыми методиками реабилитации пострадавших. Вместе с немецкими партнерами обсуждаем возможность использования программ реабилитации, которые апробированы и давно используются в Германии. У них более высокий коэффициент возвращения к работе после трудовых травм. Мы уверенно идем в этом направлении, нам понятны цель и средства для ее достижения.

 

 

«Комсомольская правда»

Материал читайте по ссылке:

https://www.kp.ru/daily/26863/3905760/

 

 

 

Казахстанец изобрёл экзоскелет для людей, прикованных к коляске — Forbes Kazakhstan

ФОТО: Личный архив

Испытания аппарата

Мы уже рассказывали о «биолокаторе» и «комбайне для подписи» — устройствах, облегчающих жизнь незрячим людям. Автор этих разработок Галымжан Габдрешов теперь взялся за людей с нарушениями опорно-двигательного аппарата, передвигающихся на инвалидной коляске. О результатах своих изысканий социальный инноватор рассказал Forbes.kz.

F: Галымжан, у вас есть несколько изобретений для незрячих, почему вы решили взяться за проект для людей, у которых совсем иные потребности?

— Мы активно работаем с председателем ОО «Молодежное общество инвалидов» Муратом Абдымомыновым, и в этом офисе также работают инвалиды-колясочники. Слушая их рассказы, я стал разбираться в их проблемах. Например, из-за недостатка движения они теряют мышечную массу, что влечет атрофию опорно-двигательного аппарата. Для того чтобы попытаться устранить эти проблемы, решил изобрести для них механический экзоскелет.

F: В мире существует целая индустрия экзоскелетов. В чем состоит инновационность вашего варианта? Что собой представляет ваше устройство? Из чего оно состоит?

— Задача с инженерной стороны оказалась очень интересной. Экзоскелеты на батарейках я отбросил сразу, так как, во-первых, таких в мире создано много. Они невероятно дороги, ресурс батарей крайне ограничен, да и его полезность для мышечного каркаса сомнительна. С таким же успехом можно нести человека на носилках, разница лишь в положении тела. Я хотел создать такой экзоскелет, который будет дешевым и простым в обслуживании. Он должен развивать мышечный каркас, а значит, работать только на силе мышц, как велосипед.

Правильно поставленная задача — это 50% решения. Далее я стал досконально изучать анатомию мышц верхней части человеческого тела с целью выявления их КПД. Результаты показали, что верхняя часть тела человека содержит около 220 мышц и их КПД более чем достаточно для замены всех мышц ног. А теперь главное — как преобразовать силу мышц верхней части тела в хождение на двух ногах? Испытал множество вариантов, пока не понял, что пока нативно (натурально, естественно — F) не испытаю на себе, не смогу решить эту задачу. Не без труда уговорил своего друга врача вколоть мне специальный укол, который обездвижил нижнюю часть моего тела. Только тогда я понял, что тело превращается в неуправляемую «субстанцию», которую только в кресле-коляске и можно удержать. Это привело меня к собственному пониманию состояния тела колясочников. Для фиксации тела я придумал «качельно-позвоночный каркас» тела, чтобы удерживать его в одном положении.

Следующая задача – как разработать преобразователь мышц верхней части тела в ходьбу? Я стал испытывать даже самые глупые предположения, от прыжков на пружине до колесного движения, и потерпел фиаско. Погрузившись заново в анатомию животных и в историю до самого Ивара Бескостного (легендарный вождь датских викингов, жил в IX веке — F), я заметил, что есть животные, не имеющие коленей. Попробуйте сами, не сгибая коленей, сделать несколько шагов. Не совсем удобно, но ходить можно. Получается, самая главная часть тела для ходьбы — это стопа. Стопа по факту управляет положением, устойчивостью и наклоном тела. Управлять стопой колясочник может через простой механизм, передающий движение от кисти руки. Так как движения рук и ног будут одинаковыми, я назвал изобретение «Иноходец». Но это было лишь частью решения.

Более важной задачей было, как передать энергию мышц торса в шаги. Скоро выйдет научная статья, где я распишу подробно, как каждая из 220 мышц используется и как она важна. В этом и состоит инновационность — преобразовать энергию мышц верхней части тела в ходьбу и даже бег для колясочников.

ФОТО: Личный архив

Галымжан Габдрешов

F: Какие отзывы дали испытатели механизма?

— Самую простую и грубую модель прототипа я стал испытывать на желающих из числа инвалидов на колясках. Для первых опытов мы подобрали подтянутых и достаточно крепких. После ряда испытаний и последующей модификации прототипа первый человек с нарушением работы опорно-двигательного аппарата наконец смог встать на нем и сделать несколько шагов. Для меня это была победа, а испытатель сиял от счастья!

F: Кому предназначен экзоскелет? Сколько человек в Казахстане нуждаются в нем?

— Механический экзоскелет «Иноходец» предназначен для инвалидов со здоровыми руками, применяющих коляску, тех, кто хочет ходить. А со временем я надеюсь, что смогу придумать, как в нем бегать. В Казахстане ориентировочно около 20 тысяч таких инвалидов.

F: Какова себестоимость экзоскелета?

— Учитывая, что в этом изобретении в итоге не будет никаких батареек и электромоторов, стоимость составит порядка 120 тысяч тенге. По завершении всех работ мы выложим патентные лицензии в открытый доступ, чтобы в любой стране мира каждый инвалид, применяющий коляску, мог собрать это устройство самостоятельно и встать на ноги!

F: Кто предоставил инвестиции для проекта?

— Инвестиций не было, и затраты мы с командой покрыли из собственных зарплат, которые получаем на других работах.

F: Вы подавали заявку на грант в МОН РК. Вам отказали, но посоветовали обратиться на конкурс программы «Консорциумы инклюзивных инноваций». Вы последовали рекомендации?

— Позвольте рассказать с самого начала, как было дело. Как только мы убедились, что решение работает, наша команда инженеров произвела расчеты по необходимым работам, материалам и оборудованию для полноценной реализации изобретения. Расчет показал, что наших доходов не хватит для этого. Мы обратились за советом к депутату мажилиса Ирине Владимировне Смирновой и презентовали ей наши разработки, так как общеизвестно, что она активно поддерживает социальные проекты для людей с ограниченными возможностями. К примеру, она оказывает поддержку проекту незрячих велосипедистов «Спорт без границ».

ФОТО: Личный архив

Депутат Ирина Смирнова с командой изобретателя

Ирина Владимировна порекомендовала обратиться в АО «Фонд науки» Министерства образования РК. В фонде нам ответили, что мы должны были зарегистрировать нашу научную идею как готовое изделие в РГП на ПВХ. Это очевидно противоречит сути научных грантов, так как гранты выдаются на реализацию научной идеи – на НИОКР, а не на уже реализованные и продающиеся продукты. А так как решение принималось на закрытом заседании комиссии, то подавать на апелляцию было попросту некуда. В конце письма было рекомендовано обратиться на конкурс программы «Консорциумы инклюзивных инноваций». Но в 2017 году мы уже получили грант от консорциума для создания биолокационного устройства SEZUAL (альтернативное зрение). Поэтому подать на второй грант мы не имели права согласно правилам.

После данного случая мы решили обращаться только в открытые и прозрачные международные организации, чтобы не терять времени.

F: Кто внедряет ваши инновации? Кто содействует в этом инклюзивном проекте?

— Двигателями всех инноваций SEZUAL являются выпускники программы «Болашак» Нурбек Енсебаев и Абдильда Шаменов, имеющие обширный опыт по выводу и коммерциализации изобретений локально и за рубежом. При подготовке научных статей мы сотрудничаем с доктором наук Университета Пенсильвании Даулетом Магзымовым, базирующимся в США. По PR мы работаем с автором бестселлеров на «Амазоне», незрячим блогером из США Максвеллом Айви, который помогает выстраивать сотрудничество с американскими школами для незрячих детей, библиотеками и международными организациями.

F: Каковы ваши дальнейшие планы по проекту экзоскелета?

— Планы просты — довести экзоскелет до совершенства, чтобы с ним колясочники снова могли ходить, как обычные люди во всех отношениях. Например, легко вставать и садиться, бегать… Важнейшим в своем изобретении считаю то, что у определенного процента колясочников, благодаря постоянному физическому движению всего тела, может восстановиться функция спинного мозга, и они смогут ходить.

Мы планируем усиливать работу не только по экзоскелету, но и по остальным нашим изобретениям для особенных людей.

система

Система мышц или мускульный каркас обеспечивает двигательную активность организма, осуществляет баланс и равновесие тела в покое и в движении, транспортирует пищу по желудочно-кишечному тракту, толкает и двигает кровь (циркуляция) внутри организма. В мышечных тканях организма человека химическая энергия питательных веществ преобразуется в тепловую энергию с помощью процессов метаболизма, а так же в механическую энергию для двигательной деятельности. pfc

 

 

Сами мышцы, или как мы называем их мускулы (muskuli) – составляют активную часть опорно-двигательного аппарата. Скелет, костная система, сухожилия и связки образуют его пассивную часть.

 

Каждая мышечная группа и мышца в отдельности имеют на поверхности и полностью окружены специфическим соединительным материалом оболочкой, который называется фасция (fascia). Мышечные фасции состоят из соединительной ткани, в которой находятся большие количества эластичных и коллагеновых волокон.

 

Крепление мышцы к скелету осуществляется с помощью сухожилия (tendon). Сами сухожилия обладают сверхпрочной структурой и состоят из очень плотной соединительной ткани. К примеру, ахиллово сухожилие может выдержать нагрузку в 500 кг, а тендон четырехглавой мышцы бедра квадрицепса – 650 кг. Широким мышцам, локализованным в туловище человека, свойственно иметь плоские сухожильные образования – апоневрозы.

 

 

Почти все скелетные мышцы имеют сходное строение: утолщенную часть – брюшко и два тонких конца. Первый конец, который является началом мышцы, носит название Origin (неподвижный), второй крепится к подвижной кости и носит название Insertion (подвижный). В момент сокращения мышцы подвижная точка приближается к неподвижной, при этом общая длина мышцы сокращается и происходит ее укорачивание.

 

Мышечные группы взрослого человека включают в себя более 45% от массы всего тела. Человек имеет более 620 скелетных мышц.

По форме различаются длинные, короткие и широкие мышцы. Длинные мышцы человека находятся в составе конечностей, короткие мышцы расположены под глубокими мышцами спины, а широкие мышцы помещаются на груди, животе и на спине.

 

Мышечные волокна скелетных мышц также отличаются по направлению к крепящемуся сухожилию. Таких типов скелетных мышц выделяют три: параллельный, треугольный и перистый.

У параллельного типа скелетных мышц мышечные волокна располагаются параллельно продольной мышечной оси. Нередко мышцы этого типа имеют по два брюшка и до четырех неподвижных точек крепления, разделяемых сухожилиями.

В треугольном типе скелетных мышц несколько мышечных фасций (пучков) крепятся к одной и той же подвижной точке.

И, наконец, у перистого типа скелетных мышц волокна расположены под углом к продольной мышечной оси. Перистые мышцы делятся на одноперистые (односторонние по отношению к сухожилию), двуперистые (двусторонние), многоперистые (перистые участки крепления волокон).

 

 

Функциональное назначение мышц хорошо описано в рубрике «Биомеханика фитнеса». Сокращаясь, мышца производит движение. К примеру, двуглавая мышца плеча Biceps Brachii производит сгибание предплечья в локте. Выпрямляет предплечье в локте мышца – разгибатель Triceps Brachii. Эти мышцы, соответственно называются сгибатели и разгибатели.

 

Мышцы, которые отводят (удаляют) конечности от тела называют отводящими, а мышцы которые приводят (приближают) конечность к телу, приводящими. Дельтовидная мышца Middle Deltoid – отводящая, а широчайшая мышца спины Latissimus Dorsi приводящая. Мышцы, которые осуществляют вращательные движения, называются ротаторами или вращателями. Biceps Brachii сгибает и вращает предплечье, Subscapularis вращает плечо вовнутрь, а Infraspinatus наружу.

 

Внимание! У Вас нет прав для просмотра скрытого текста.

Ключевые теги: мышцы, мышечные группы, мышечная система

как могут быть произведены парадоксальные изменения в длине мускулов?

Процедура и измерения

Десять здоровых испытуемых в возрасте от 25 до 49 лет стояли спокойно, ни одна ступня не стояла перед другой, а ступни находились на нормальном расстоянии друг от друга. Испытуемых просили принять участие в шести испытаниях по 40 секунд, в которых три испытания с открытыми глазами чередовались с тремя испытаниями с закрытыми глазами. Субъекты дали информированное согласие, и исследование было одобрено местным комитетом по этике человека и соответствовало принципам Хельсинкской декларации.

Комбинированный крутящий момент в голеностопном суставе обеих ног был измерен с использованием специальной подставки для ступни с единственной осью вращения, ориентированной относительно голеностопного сустава, и вертикально установленного датчика нагрузки. Поверхностная ЭМГ-активность (Neurolog) регистрировалась от левой камбаловидной и медиальной икроножных мышц, усиливалась (10 000 раз) и фильтровалась полосовым фильтром при 60–500 Гц. Все сигналы были дискретизированы с частотой 1000 Гц и записаны с разрешением 16 бит на компьютере (измерительные вычисления PCI-DAS6036, MATLAB). Сигналы ЭМГ были подвергнуты цифровому выпрямлению и интегрированы.Затем все сигналы подвергались понижающей дискретизации до 100 Гц. Положение центра масс тела (CoM) рассчитывалось путем фильтрации объединенного сигнала крутящего момента (Loram & Lakie, 2002 b ). Мы также измерили угол голеностопного сустава с помощью лазерного дальномера (YT25MGV80, Wenglor Sensoric, Германия), который был установлен на опорной поверхности и отражался от левой голени. Сравнение угла голеностопного сустава с углом CoM позволяет нам увидеть, когда раскачивание тела не было идентифицировано с углом голеностопного сустава. Ультразвуковой датчик (сканер Esaote Biomedica AU5, 7.Зонд с линейной решеткой 5 МГц) был закреплен вдоль икры, чтобы обеспечить вид в парасагиттальной плоскости нижележащих мышц (). Изображения с ультразвукового сканера были оцифрованы со скоростью 25 кадров с -1 с использованием фреймграббера (Data Translation DT3120) и синхронно записаны на компьютере с использованием программного обеспечения MATLAB.

Метод отслеживания и расчета изменений длины мышцы относительно единственной базовой рамки уже описан (Loram et al. 2004). Маркеры размещаются на проксимальном и дистальном апоневрозах икроножных и камбаловидных мышц ().Когда любая мышца укорачивается, дистальный и проксимальный апоневрозы перемещаются приблизительно антипараллельно друг другу, а угол волокон становится более тупым по сравнению с апоневрозом. Путем отслеживания и расчета относительного движения между проксимальным и дистальным апоневрозами любое относительное движение между датчиком сканера и мышцей было исключено, и была сформирована оценка изменений длины мышцы. В этом расчете мышцы рассматриваются как элементы, которые укорачиваются в направлении комплекса мышечных сухожилий ().

В этой статье мы исследуем изменения в длине мышц, которые на порядок меньше, чем те, о которых сообщалось в нашем предыдущем исследовании, в котором изучались большие произвольные покачивания тела. О более крупных мышечных движениях, о которых сообщалось ранее, и о более крупных мышечных движениях, присутствующих во время спокойного стояния, можно проверить визуально, проверив движение маркеров на видеопоследовательности ультразвуковых изображений. Для иллюстрации мы предоставили видеоролик, показывающий видимые изменения длины мышц во время спокойного стояния (см. Дополнительные материалы).Однако многие изменения в длине мышц трудно различить на глаз. Этот новый метод подкрепляет наши утверждения. Итак, в чем мы можем быть уверены в полученных измерениях?

Для каждой мышцы изменение длины мышцы рассчитывали восемь раз с помощью восьми независимых пар маркеров на проксимальном и дистальном апоневрозах. Процедура отслеживания вычисляет движение квадрата 15 × 15 пикселей с центром на маркере. Эти квадраты располагались так, чтобы не перекрывать друг друга.В процедуре отслеживания используется двумерная взаимная корреляция для определения изменения положения квадрата между двумя кадрами. По мере того, как мышца укорачивается, изображение меняется, и поэтому идеальная корреляция между двумя квадратами никогда не достигается. Изменение изображения меньше при малых сокращениях, чем при больших сокращениях, и, таким образом, абсолютная ошибка меньше для меньших сокращений. На основе восьми пар маркеров для каждого кадра средние 95% доверительные интервалы для изменений длины мышцы относительно общего базового кадра составили ± 130 мкм и ± 40 мкм для камбаловидной и икроножной мышц, соответственно, что меньше, чем указано для более крупные произвольные колебания.Мы рассматривали эти значения как точность измерений на протяжении всего испытания. Ошибка больше для более глубокой камбаловидной мышцы, потому что ультразвуковой сканер способен распознавать меньше деталей на глубине проксимального апоневроза камбаловидной мышцы.

Выражая изменения в длине мышц относительно одной общей базовой рамки, мы получаем согласованный эталон для изменений длины мышц для всего испытания. Однако каково наименьшее изменение длины мышцы, которое можно достоверно наблюдать между последовательными кадрами? Используя восемь пар маркеров, изменения длины мышцы между последовательными кадрами отслеживали со средним 95% доверительным интервалом 14 мкм и 9 мкм для камбаловидной и икроножной мышц соответственно.Мы рассматриваем эти ценности как разрешение техники. Разницу между разрешением и точностью продолжительности испытания можно объяснить тенденцией содержимого изображения внутри квадратов к изменению, а также к изменению положения в течение всего испытания. Результат аналогичен дрейфу постоянного тока, вносимому электронным усилителем.

Изменения длины мышцы фактически вычисляются в пикселях на изображении и преобразуются в расстояние по шкале, указанной на изображении производителем.Таким образом, точность всех изменений длины ограничивается точностью шкалы сканера, которая, согласно данным производителя, составляет ± 4,4%.

В этих экспериментах мы измеряем изменения длины мышцы вдоль линии комплекса мышца-сухожилие и предполагаем, что проксимальный и дистальный апоневрозы перемещаются относительно друг друга как недеформируемые объекты. Считается, что это хорошее предположение (Magnusson et al. 2003). Однако эти сонограммы показывают приблизительно 4,5 см мышцы, тогда как вся длина мышечного живота составляет 32 см для камбаловидной мышцы и 22 см для икроножной мышцы.Таким образом, в этих измерениях мы не можем учесть ошибку, вызванную неравномерным укорочением по длине мышцы.

Наконец, из-за угла перистости измеряемые нами изменения длины мышцы не совпадают с изменениями длины пучка. Чтобы измерить изменения в длине пучка, необходимо наблюдать за обоими концами целого мышечного пучка (Herbert et al. 2002).

Поскольку они такие маленькие, хотелось бы провести независимую проверку изменений длины мускулов.Измерения ЭМГ обеспечивают независимое измерение, которое можно использовать для проверки паттерна, если не размера изменений в длине мышцы. Когда сухожилие податливо, мы ожидаем, что увеличение интегрированной ЭМГ-активности будет связано с укорочением мышцы. Кроме того, модель динамического смещения () может использоваться для прогнозирования изменений длины мышцы на основании изменений угла CoM и значения жесткости SEC, которое в целом согласуется с ранее измеренными значениями (Loram & Lakie, 2002 b ).Даже если выбранная жесткость не совсем точна, прогнозируемый рисунок, если не точный размер изменений длины мышцы, должен совпадать. В этих экспериментах использование модели динамического смещения равносильно проверке изменений длины мышцы с помощью сигнала крутящего момента. Этот метод ограничен необходимым предположением для настоящих экспериментов, что обе ноги участвуют синхронно и в соотношении 1: 1 крутящего момента в голеностопном суставе. В отдельных случаях это маловероятно, хотя в среднем должно быть правдой.

Ультразвуковой сканер и фреймграббер вводят временную задержку между движениями мышцы и цифровыми изображениями, записанными на компьютере. Эта временная задержка была измерена путем одновременной регистрации положения проволоки, колеблющейся в стакане с водой, и отслеживания проволоки с помощью ультразвукового сканера. Временная задержка 80 ± 40 мс была вычтена из времени получения каждого ультразвукового кадра.

Модель динамического смещения

Мы предсказали корреляцию между длиной мышцы и углом CoM, используя модель динамического смещения ().Динамика тела представлена ​​одной массой в ЦМ (Винтер и др. 1998; Гейтв и др. 1999), где I — момент инерции, θ — угол ЦМ, м — масса тела над лодыжками, г — ускорение свободного падения, ч — высота ЦОМ над лодыжками и T — крутящий момент в лодыжке, приложенный к ЦМ через обе ноги :

(1)

Это уравнение сохраняется до тех пор, пока субъект сохраняет равновесие с помощью стратегии голеностопного сустава.

Крутящий момент в голеностопном суставе, создаваемый икроножными мышцами, передается через линейную пружину (ахиллово сухожилие последовательно с гибкой стопой), где K — жесткость пружины, а θ 0 — смещение или смещение пружины. Это смещение задается длиной сократительного элемента, который представляет активный живот мышц:

(2)

Пружину удобно выражать дробью, c , относительно момента опрокидывания на единицу угла (нагрузка жесткость), мг / ч , CoM:

(3)

Уравнения (1), (2) и (3) дают угловые изменения смещения:

(4)

Доля I / мг · ч масштабируется с учетом роста и рассчитывается для каждого субъекта с использованием роста субъекта и уравнения регрессии из предыдущих измерений.

Нормализованная перекрестная ковариация, r xy , между смещением (длина мышцы, x ) и углом CoM ( y ) дает корреляцию между двумя нулевыми опорными сигналами для различных временных сдвигов τ и вычислено с использованием:

(5)

Нормализованная перекрестная ковариация +1 указывает, что два сигнала идентичны, -1 указывает, что два сигнала являются идеальным отрицательным отражением друг друга, а 0 указывает, что между ними нет корреляции.

Этот метод взаимной корреляции обеспечивает простой индикатор того, являются ли преобладающие движения мышц ортодоксальными или парадоксальными, и является ли относительная жесткость c больше или меньше 100% (см.). Он также обеспечивает оценку относительной жесткости при преобладающем размере и частоте качаний при спокойном стоянии. Это полезно, потому что известно, что жесткость голеностопного сустава значительно зависит от размера движения голеностопного сустава (Kearney & Hunter, 1982; Evans et al. 1983). Этот метод нормализованной взаимной корреляции предсказывает относительную жесткость на основе характера изменений длины мышцы и угла CoM и нечувствителен к ошибкам при масштабировании этих величин.

Корреляция между длиной мышцы и раскачиванием тела

На всех трех панелях показана нормализованная функция взаимной корреляции между углом CoM и длиной мышцы. Функция взаимной корреляции показывает корреляцию между этими двумя сигналами при разных значениях временного сдвига между двумя величинами.Положительный временной сдвиг указывает на то, что длина мышцы опережает угол CoM. A , длина камбаловидной мышцы. B , длина медиальной икроножной мышцы. C , предсказал корреляции с использованием модели динамического смещения. Прогнозы сделаны для жесткости пружины, выраженной относительно опрокидывающего момента на единицу угла маятника (жесткость под нагрузкой). Значения 60, 80, 90, 100, 110, 120 и 160%.

Взаимосвязь между длиной мышцы и углом CoM также может быть исследована в частотной области.Компоненты усиления и фазы передаточной функции T θ L были оценены эмпирически по длине мышцы, углу CoM, поперечному спектру мощности ( P L θ ) и спектру мощности ( P θθ ) угла CoM (панель инструментов системы управления, MATLAB, The Mathworks), по:

(6)

Когерентное частотное соотношение между длиной мышцы и углом CoM может быть спрогнозировано из уравнения динамической области во временной области. модель предвзятости.Преобразование Лапласа уравнения (4) дает передаточную функцию:

(7)

Для устойчивых колебаний с = i2π f (Schwarzenbach & Gill, 1992), где i — квадратный корень из минус единицы, и поэтому Передаточная функция между линейными изменениями длины мышцы ( L ) и углом CoM (θ) может быть выражена как:

(8)

В соответствии с моделью динамического смещения определяется частотное соотношение между длиной мышцы и углом CoM. биомеханически параметрами, приведенными в уравнении (8).Длина мышцы также контролируется субъектом в ответ на и в ожидании изменений угла СоМ. Однако, что субъект делает, модулируя длину мышцы, это определяет частотный диапазон, в котором возникает пиковая мощность колебаний CoM. Субъектная модуляция длины мышцы не может изменить биомеханическую взаимосвязь между длиной мышцы и движением маятника.

Мы можем проверить, согласуется ли форма эмпирической передаточной функции с моделью динамического смещения, и мы можем оценить значение жесткости SEC из эмпирической передаточной функции.Эта оценка не является прямым измерением. Он основан на предположении, что уравнение (8) является правильным описанием взаимосвязи между длиной мышцы и углом CoM, и поэтому его следует рассматривать как прогноз, который следует сравнивать со значениями, полученными в процессе прямого измерения (Kearney & Hunter, 1982; Loram & Lakie, 2002 b ; Casadio et al. 2005).

Путем перестановки уравнения (8) комплексная жесткость SEC была оценена как функция частоты из эмпирической передаточной функции:

(9)

Необратимые маятниковые движения с большей вероятностью будут происходить на более высоких частотах. из-за уменьшения момента инерции других суставов, кроме голеностопного сустава.Также отношение сигнал / шум измерений уменьшается с частотой. Таким образом, надежность этих расчетов, вероятно, будет снижаться с увеличением частоты.

Мы проверили надежность этого метода расчета эмпирической передаточной функции и оценки комплексной жесткости SEC следующим образом. В нашем ранее опубликованном эксперименте (Lakie et al. 2003) испытуемые использовали ряд пружин известной жесткости, чтобы вручную стабилизировать реальный перевернутый маятник, в то время как мы регистрировали изменения смещения пружины и угла маятника.Используя эти данные, мы вычислили эмпирическую передаточную функцию и вычислили изменение жесткости с частотой, как описано выше, и сравнили рассчитанную относительную жесткость пружины, c , с ранее измеренной относительной жесткостью пружины. Расчеты в частотной области правильно оценили постоянную жесткость пружины со средней погрешностью разницы 11% для всех пружин на всех частотах в диапазоне 0–3 Гц.

Взаимосвязь между размером кадра и составом тела и минеральным статусом костей | Американский журнал клинического питания

РЕФЕРАТ

Предпосылки: Размер кадра — это описание поддерживающей структуры скелета, которая используется для корректировки массы и размера скелета в показателях состава тела и веса.

Цель: Данные продольного исследования Fels были использованы для изучения взаимосвязи между шириной бикристалла, локтя, колена, биакромиальной ширины и ширины запястья, а также показателей общего жира в организме (TBF), безжировой массы (FFM), минерального вещества кости. содержание (BMC) и минеральная плотность кости (BMD) по данным двухэнергетической рентгеновской абсорбциометрии.

Дизайн: Выборка состояла из данных поперечного сечения от 224 белых мужчин и 277 белых женщин в возрасте 23–65 лет. Множественные регрессии были проведены с поправками на рост показателей состава тела и минерального статуса костей в качестве зависимых переменных, а также возраста и размера кадра в качестве независимых переменных.

Результаты: Измерения размера кадра были достоверно и положительно связаны со всеми измерениями состава тела и минералов костей в двумерном анализе. Как у мужчин, так и у женщин, значимые модели объяснили большую дисперсию в показателях TBF ( R 2 = 0,51 и 0,66, соответственно) и FFM ( R 2 = 0,35 и 0,39, соответственно), чем в меры BMC ( R 2 = 0,18 и 0,23 соответственно) и BMD ( R 2 = 0.08 и 0,18 соответственно). Ширина бикристалла, колена и запястья была связана с TBF, а ширина биакромии, колена и запястья были положительно связаны с FFM. Ширина биакромии была положительно связана с BMC и BMD.

Выводы: Размер кадра был более тесно связан с TBF и FFM, чем с BMC и BMD. Связь между размером кадра и составом тела кажется скорее структурной, чем существенной. Связь между размером кадра и BMC и BMD слабая и, по-видимому, не связана с составом тела.

ВВЕДЕНИЕ

Размер кадра — это описательный термин для обозначения размера и прочности скелета, которые вместе составляют поддерживающую структуру тела (1, 2). Размер кадра обычно оценивается путем измерения внешней ширины кости или совокупности костей в плечах, бедрах, запястьях, локтях, коленях и лодыжках (1). Распределения или суммирования значений этих костных широт используются для классификации людей как имеющих маленькие, средние или большие рамки или для расчета индексов размера кадра (3).Несмотря на большое количество возможных измерений костей, категоризация размера кадра чаще всего выполняется с использованием только измерений ширины локтя по отношению к национальным справочным данным. Эти данные состоят из выбранных процентилей для ширины локтя в пределах диапазона роста для детей и взрослых (1, 4). Эти и другие подробные данные о белых, черных и латиноамериканцах были собраны в рамках национальных исследований по вопросам здоровья и питания, проведенных Национальным центром статистики здравоохранения (5–8).

Классификация человека как человека с маленьким, средним или большим телосложением предназначена для корректировки предполагаемой массы и размера скелета при описании состава тела или корректировке на идеальный вес тела (1). Показатели размера кадра достоверно и положительно коррелируют с безжировой массой (FFM), жирностью тела и массой костей (1, 4, 9–12) и с массой тела в любом возрасте (13). На эти соотношения массы тела и кости также влияют напряжение мышечной активности и механическое воздействие силы тяжести (13), которое должно быть максимальным в местах, несущих нагрузку на скелет.В свете этих соотношений между размером кадра и массой тела или составом тела разумно предположить, что измерения большого размера кадра, которые отражают большой скелет, в большей степени связаны с высоким содержанием минералов в кости (BMC) и высоким содержанием костной ткани. минеральная плотность (BMD), чем меры небольшого размера кадра. Высокие BMC и BMD должны быть необходимы для поддержки большого каркаса скелета. Точно так же ожидается, что большой скелетный каркас будет связан с большим количеством мышечной и жировой ткани, чем маленький скелетный каркас.

Связь измерений размера кадра со значениями BMC всего тела и BMD всего тела не сообщалось. Этот недостаток знаний о предположительно неотъемлемой связи между размером кадра, массой и плотностью скелета объясняется более ранними трудностями в измерении массы скелета у живых людей. В настоящем исследовании была проанализирована взаимосвязь между измерениями размера кадра и оценками состава тела [FFM и общего жира в организме (TBF)] и минеральным статусом костей (BMC и BMD) по результатам двухэнергетической рентгеновской абсорбциометрии, чтобы ответить на несколько вопросов. .Связаны ли измерения размера кадра статистически и биологически с FFM, TBF, BMC и BMD? Являются ли отношения размеров кадра с показателями минеральных веществ в костях больше, чем соответствующие отношения с мускулами тела и жирностью? Эти отношения зависят от роста и возраста? Ответы на эти вопросы помогут прояснить, в какой степени измерения размера кадра связывают массу и плотность скелета с другими количественными аспектами состава тела. Знание степени взаимосвязи между размером фрейма и BMC, BMD и составом тела поможет нам интерпретировать роль, которую размер фрейма играет в классификации людей, подверженных риску определенных исходов питания и заболеваний.

ПРЕДМЕТЫ И МЕТОДЫ

В эту выборку поперечного исследования вошли 224 белых мужчины и 277 белых женщин в возрасте 23–65 лет. Данные были собраны в период с 1990 по 1999 год от участников продольного исследования Фелса. Протокол исследования был одобрен институциональным наблюдательным советом Государственного университета Райта. Более полное описание образца и лонгитюдного исследования Фелса было опубликовано ранее (14). Анализируемые антропометрические данные включали рост, измеренный с точностью до 0.1 см с помощью ростометра (Holtain Ltd, Croswell, Crymych, Великобритания) и веса, измеренного с точностью до 0,1 кг с использованием цифровых весов (Seca, Гамбург, Германия). Были собраны пять измерений размеров кадра: ширина плеч (биакромиальная ширина), бедра (ширина двух кристаллов), колено, локоть и запястье; Размер кадра измерялся с точностью до 0,1 см с помощью штангенциркуля (Holtain Ltd). Эти данные были собраны с использованием процедур, аналогичных процедурам третьего Национального исследования здоровья и питания (8) и Справочного руководства по стандартизации антропометрии (15).

Состав тела (FFM и TBF, оба в кг) и минеральный статус костей [BMC (в г) и BMD (в г / см 2 )] были измерены с использованием прибора DPX (Lunar Corp, Мэдисон, США). WI) на средней скорости с программным обеспечением 3.6z (Lunar Corp). Общая масса ткани всего тела рассчитывалась как сумма значений для мышечной и жировой мягких тканей и BMC. FFM всего тела рассчитывалась как сумма значений для безжировой ткани и BMC.

Коэффициенты корреляции Пирсона с поправкой на возраст между 5 показателями размера кадра и весом, TBF, FFM, BMC, BMD и ростом были рассчитаны по полу.Чтобы прояснить связь измерений размера кадра с составом тела и минеральным статусом костей, была использована многомерная модель. Переменные состава тела и минеральных веществ костей были сначала скорректированы с учетом роста, чтобы устранить влияние различий в линейных размерах тела между людьми на отношения. Затем был проведен множественный регрессионный анализ по полу с использованием показателей состава тела с поправкой на рост и минеральных веществ в костях в качестве зависимых переменных, а также 5 показателей размера кадра и возраста в качестве независимых переменных.Возраст был включен в качестве независимой переменной, поскольку изменения в составе тела взрослых происходят с возрастом, а также с изменениями роста. Только те независимые переменные, которые были в значительной степени связаны с зависимыми переменными, были включены в модели множественной регрессии. Уровень значимости для всех тестов был P <0,05, и SAS (16) использовался для всех статистических процедур.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Средние значения и стандартное отклонение для всех переменных представлены в таблице 1.Средний возраст мужчин и женщин существенно не отличался (≈41 год). Мужчины были значительно тяжелее и выше женщин, у них были значительно более высокие FFM, BMC и BMD, а также более широкие плечи, локти, колени и запястья, чем у женщин. У женщин был значительно более высокий TBF, чем у мужчин. Существенной разницы между полами по ширине бикристалла не было.

ТАБЛИЦА 1

Возраст, вес, рост, размер корпуса и композиция тела у мужчин и женщин 1

2
Переменная . мужчин ( n = 224) . женщин ( n = 277) .
Возраст (лет) 40,6 ± 11,5 41,5 ± 11,6
Вес (кг) 81,3 ± 12,4 66,7 ± 13,1 2

58

5 902 (Высота 902) )

179,3 ± 6,5 165,9 ± 6,1 2
Ширина
Биакромиаль (см) 41.1 ± 2,1 36,8 ± 1,7 2
Бикристалл (см) 29,5 ± 1,9 29,7 ± 2,3
Колено (см) 10,1 ± 0,5 925 ± 0,5 10,1 ± 0,5
Колено (см) 7,4 ± 0,4 6,5 ± 0,4 2
Запястье (см) 5,8 ± 0,3 5,0 ± 0,3
TBF (кг) 20.2 ± 8,1 24,9 ± 10,2 2
FFM (кг) 60,8 ± 6,9 41,7 ± 5,3 2
BMC 902 3,1 902 902 2,4 ± 0,4 2
BMD (г / см 2 ) 1,24 ± 0,09 1,16 ± 0,09 2
90ariable . 2
мужчин ( n = 224) . женщин ( n = 277) .
Возраст (лет) 40,6 ± 11,5 41,5 ± 11,6
Вес (кг) 81,3 ± 12,4 66,7 ± 13,1 2

58

5 902 (Высота 902) )

179,3 ± 6,5 165,9 ± 6,1 2
Ширина
Биакромиаль (см) 41.1 ± 2,1 36,8 ± 1,7 2
Бикристалл (см) 29,5 ± 1,9 29,7 ± 2,3
Колено (см) 10,1 ± 0,5 925 ± 0,5 10,1 ± 0,5
Колено (см) 7,4 ± 0,4 6,5 ± 0,4 2
Запястье (см) 5,8 ± 0,3 5,0 ± 0,3
TBF (кг) 20.2 ± 8,1 24,9 ± 10,2 2
FFM (кг) 60,8 ± 6,9 41,7 ± 5,3 2
BMC 902 3,1 902 902 2,4 ± 0,4 2
BMD (г / см 2 ) 1,24 ± 0,09 1,16 ± 0,09 2
ТАБЛИЦА, рост, вес 1

Возраст 4 размеры кадра и состав тела у мужчин и женщин 1

2
Переменная . мужчин ( n = 224) . женщин ( n = 277) .
Возраст (лет) 40,6 ± 11,5 41,5 ± 11,6
Вес (кг) 81,3 ± 12,4 66,7 ± 13,1 2

58

5 902 (Высота 902) )

179,3 ± 6,5 165,9 ± 6,1 2
Ширина
Биакромиаль (см) 41.1 ± 2,1 36,8 ± 1,7 2
Бикристалл (см) 29,5 ± 1,9 29,7 ± 2,3
Колено (см) 10,1 ± 0,5 925 ± 0,5 10,1 ± 0,5
Колено (см) 7,4 ± 0,4 6,5 ± 0,4 2
Запястье (см) 5,8 ± 0,3 5,0 ± 0,3
TBF (кг) 20.2 ± 8,1 24,9 ± 10,2 2
FFM (кг) 60,8 ± 6,9 41,7 ± 5,3 2
BMC 902 3,1 902 902 2,4 ± 0,4 2
BMD (г / см 2 ) 1,24 ± 0,09 1,16 ± 0,09 2
90ariable . 2
мужчин ( n = 224) . женщин ( n = 277) .
Возраст (лет) 40,6 ± 11,5 41,5 ± 11,6
Вес (кг) 81,3 ± 12,4 66,7 ± 13,1 2

58

5 902 (Высота 902) )

179,3 ± 6,5 165,9 ± 6,1 2
Ширина
Биакромиаль (см) 41.1 ± 2,1 36,8 ± 1,7 2
Бикристалл (см) 29,5 ± 1,9 29,7 ± 2,3
Колено (см) 10,1 ± 0,5 925 ± 0,5 10,1 ± 0,5
Колено (см) 7,4 ± 0,4 6,5 ± 0,4 2
Запястье (см) 5,8 ± 0,3 5,0 ± 0,3
TBF (кг) 20.2 ± 8,1 24,9 ± 10,2 2
FFM (кг) 60,8 ± 6,9 41,7 ± 5,3 2
BMC 9025 3,1 902 902 2,4 ± 0,4 2
BMD (г / см 2 ) 1,24 ± 0,09 1,16 ± 0,09 2

Значимый коэффициент корреляции по возрасту В Таблице 2 представлены показатели размера и веса тела, состава тела и минерального статуса костей, а также роста в разбивке по полу.С простой описательной точки зрения, между этими коэффициентами корреляции существует закономерность. Ширина бикристалла, колена и локтя больше коррелировала с весом, TBF и FFM, чем ширина биакромии и ширина запястья как у мужчин, так и у женщин, но эти различия были больше у женщин. У мужчин коэффициенты корреляции между показателями размера кадра и FFM и ростом были одинаковыми. Соответствующие корреляции у женщин были немного более вариабельными, чем у мужчин.У женщин ширина колен меньше коррелировала с ростом, чем ширина запястий, тогда как у мужчин все было наоборот. 5 показателей размера кадра более тесно коррелировали с BMC, чем с BMD, как у мужчин, так и у женщин. За некоторыми исключениями, размеры кадра меньше всего коррелировали с BMD. Корреляции для BMC были аналогичны корреляциям для TBF, FFM и роста как у мужчин, так и у женщин. У женщин ширина биакромии более тесно коррелировала как с BMC, так и с BMD, чем другие значения ширины, тогда как у мужчин ширина локтя и запястья наиболее сильно коррелировала с BMC и BMD.

ТАБЛИЦА 2

Значимые скорректированные по возрасту коэффициенты корреляции Пирсона между измерениями размера кадра и измерениями веса, роста и состава тела 1

22
. Масса . TBF . ффм . BMC . БМД . Рост .
Мужчины
Ширина 902 902 0,22 0,59 0,45 0,26 0,44
Bicristal 0,76 0,58 0,60 0,43 0,29 0,43 0,29 9025 0,65 0,46 0,20 0,43
Колено 0,59 0,35 0.59 0,52 0,28 0,42
Запястье 0,45 0,17 0,59 0,48 0,28 0,3623 .4
9025
Ширина
Биакромиальный 0.55 0,44 0,57 0,59 0,43 0,49
Bicristal 0,79 0,71 0,65 0,48 0,65 0,48 9025 9025 9025 0,58 0,47 0,36 0,25
Колено 0,72 0,62 0.66 0,48 0,33 0,39
Запястье 0,37 0,21 0,56 0,43 0,23 0,39
Масса . TBF . ффм . BMC . БМД . Рост .
Мужчины
Ширина 902 902 902 902 902 9025 9025 902 902 902 9025 609 902 902 902 0,45 0,26 0,44
Бикристал 0,76 0.58 0,60 0,43 0,22 0,42
Колено 0,71 0,48 0,65 0,46 0,20 0,5 0,20 0,46 0,20 0,46 0,52 0,28 0,42
Запястье 0,45 0,17 0,59 0.48 0,28 0,36
Женщины
902 902 902 902 902 9025 9025 9025 9025 902 902 9025 9025 902 902 9025 9025 902 902 0,44 0,57 0,59 0,43 0,49
Бикристал 0.79 0,71 0,65 0,48 0,31 0,43
Колено 0,82 0,78 0,58 0,47 0,66 0,48 0,33 0,39
Запястье 0,37 0,21 0.56 0,43 0,23 0,39
ТАБЛИЦА 2

Значимые с поправкой на возраст коэффициенты корреляции Пирсона между показателями размера кадра и показателями веса, роста и состава тела 1

. 902 902 9025 9025 9025 902 902 9025 9025 902 902 9025
Масса . TBF . ффм . BMC . БМД . Рост .
Мужчины
Ширина 902 902 902 902 9025 902 9025 902 902 902 9025 609 902 902 902 0,45 0,26 0,44
Бикристал 0.76 0,58 0,60 0,43 0,22 0,42
Колено 0,71 0,48 0,65 0,46 0,65 0,46 0,509 9025 9025 9025 9025 0,59 0,52 0,28 0,42
Запястье 0,45 0,17 0.59 0,48 0,28 0,36
Женщины
9025 902 0,55 0,44 0,57 0,59 0,43 0,49
Bicristal 0.79 0,71 0,65 0,48 0,31 0,43
Колено 0,82 0,78 0,58 0,47 0,66 0,48 0,33 0,39
Запястье 0,37 0,21 0.56 0,43 0,23 0,39
22
. Масса . TBF . ффм . BMC . БМД . Рост .
Мужчины
Ширина 902 902 0,22 0,59 0,45 0,26 0,44
Bicristal 0,76 0,58 0,60 0,43 0,29 0,43 0,29 9025 0,65 0,46 0,20 0,43
Колено 0,59 0,35 0.59 0,52 0,28 0,42
Запястье 0,45 0,17 0,59 0,48 0,28 0,3623 9404, корректировка по возрасту, корректировка по возрасту и корректировка по возрасту b. Ширина колен, по-видимому, более тесно связана с массой и ожирением тела у мужчин и женщин, тогда как все значения ширины в равной степени описывают FFM. Эти данные предполагают, что люди с большим телосложением на бедрах и коленях, как правило, имеют больший вес тела и больше мышц и жира, чем люди с маленьким телосложением на этих участках тела.Ни значимость иерархии между этими коэффициентами корреляции, ни значимость различий между полами в этих коэффициентах не определялись.

Результаты множественного регрессионного анализа для переменных, скорректированных по росту — со значениями R 2 для TBF, FFM, BMC и BMD, а также коэффициентами значимой регрессии для возраста и 5 мерами размера кадра — для мужчины и женщины показаны в таблице 3. Значения R 2 были самыми высокими для TBF как у мужчин, так и у женщин; 51–66% вариации в жирности тела после поправки на рост объяснялись измерениями размера кадра.У мужчин и женщин R 2 для FFM было меньше, чем для TBF, но измерения размера кадра по-прежнему составляли 35–39% дисперсии FFM после поправки на рост. Таким образом, измерения размера кадра были в значительной степени связаны с количеством жира и мышц как у мужчин, так и у женщин и объясняли большую величину межличностных различий в этих переменных состава тела после поправки на рост. У мужчин и женщин значения R 2 для BMC и BMD были меньше, чем для TBF и FFM, и были выше у женщин, чем у мужчин.Самые низкие значения R 2 у обоих полов были для МПК. Эти результаты показывают, что в целом измерения размера кадра были сильнее связаны с показателями жира и мышц, чем с показателями минерального статуса костей как у мужчин, так и у женщин. В целом, эти измерения размера кадра были сильнее связаны с BMC, чем с BMD после поправки на рост, и обе эти связи были сильнее у женщин, чем у мужчин.

ТАБЛИЦА 3

Коэффициенты значимой регрессии между показателями размера кадра и составом тела с поправкой на рост и показателями минерального содержания костной ткани у мужчин и женщин 1

9025
Ширина
Биакромиальный 0.55 0,44 0,57 0,59 0,43 0,49
Bicristal 0,79 0,71 0,65 0,48 0,65 0,48 9025 9025 9025 0,58 0,47 0,36 0,25
Колено 0,72 0,62 0.66 0,48 0,33 0,39
Запястье 0,37 0,21 0,56 0,43 0,23 0,39

. Мужчины . Женщины .
Независимая переменная . TBF ( R 2 = 0,51) . FFM ( R 2 = 0,35) . BMC ( R 2 = 0,18) . BMD ( R 2 = 0,08) . TBF ( R 2 = 0,66) . FFM ( R 2 = 0,39) . BMC ( R 2 = 0,23) . BMD ( R 2 = 0,18) .
Перехват −77,03 2 −86,79 2 −3.45 2 −0,61 2 −91,38 2 −52,54 2 −2,23 −2,23

2

Возраст 0,14 2 −0.09 2 −010,006 −010.006 002 2
Ширина

3

0,008 3 0,42 3 0,04 2 0.01 2
Bicristal 2,18 2 1,55 2 9025 — 9025e 9025 — 4,73 2 2,33 3 7,48 2 2,53 2 902.10 2 0,03 2
Колено 2,88 902 902 — 902 — 902 —
Запястье −7,05 2 4,86 ​​ 3 0,39 2 0,05 3 −177 2 3,46 2
2 2 2 9000
. Мужчины . Женщины .
Независимая переменная . TBF ( R 2 = 0,51) . FFM ( R 2 = 0,35) . BMC ( R 2 = 0,18) . BMD ( R 2 = 0,08) . TBF ( R 2 = 0,66) . FFM ( R 2 = 0,39) . BMC ( R 2 = 0,23) . BMD ( R 2 = 0.18) .
Перехват −77.03 2 −86.79 2 −3.45 2 −0.61

−0.61

−52,54 2 −2,23 2 −0,56 2
Возраст 0.14 2 −0.09 2 −0.006 2
Биакромиальный 0,86 2 0.03 3 0,008 3 0,42 3 0,04 2 0,01 07 0,01 7 902 2 1,55 2
Колено 4.73 2 2,33 3 7,48 2 2,53 2 0,109 2 0,109 2 0,10
Колено 2,88 3
05 2 4,86 ​​ 3 0,39 2 0,05 3 −8,77 2

08 9 3,4

ТАБЛИЦА 3

Коэффициенты значимой регрессии между измерениями размера кадра и составом тела с поправкой на рост и измерениями минеральных веществ в костях у мужчин и женщин 1

. Мужчины . Женщины .
Независимая переменная . TBF ( R 2 = 0,51) . FFM ( R 2 = 0,35) . BMC ( R 2 = 0,18) . BMD ( R 2 = 0,08) . TBF ( R 2 = 0,66) . FFM ( R 2 = 0,39) . BMC ( R 2 = 0,23) . BMD ( R 2 = 0,18) .
Перехват −77,03 2 −86,79 2 −3.45 2 −0,61 2 −91,38 2 −52,54 2 −2,23 −2,23

2

Возраст 0,14 2 −0.09 2 −010,006 −010.006 002 2
Ширина

3

0,008 3 0,42 3 0,04 2 0.01 2
Bicristal 2,18 2 1,55 2 9025 — 9025e 9025 — 4,73 2 2,33 3 7,48 2 2,53 2 902.10 2 0,03 2
Колено 2,88 902 902 — 902 — 902 —
Запястье −7,05 2 4,86 ​​ 3 0,39 2 0,05 3 −177 2 3,46 2
2 2 2 9000
. Мужчины . Женщины .
Независимая переменная . TBF ( R 2 = 0,51) . FFM ( R 2 = 0,35) . BMC ( R 2 = 0,18) . BMD ( R 2 = 0,08) . TBF ( R 2 = 0,66) . FFM ( R 2 = 0,39) . BMC ( R 2 = 0,23) . BMD ( R 2 = 0.18) .
Перехват −77.03 2 −86.79 2 −3.45 2 −0.61

−0.61

−52,54 2 −2,23 2 −0,56 2
Возраст 0.14 2 −0.09 2 −0.006 2
Биакромиальный 0,86 2 0.03 3 0,008 3 0,42 3 0,04 2 0,01 07 0,01 7 902 2 1,55 2
Колено 4.73 2 2,33 3 7,48 2 2,53 2 0,109 2 0,109 2 0,10
Колено 2,88 3
05 2 4,86 ​​ 3 0,39 2 0,05 3 −8,77 2

08 9 3,4

У мужчин широкие бедра и колени и узкие запястья были в значительной степени связаны с высоким TBF, тогда как широкие плечи, колени и запястья были в значительной степени связаны с высоким FFM.С возрастом наблюдалось небольшое значительное увеличение TBF. Ширина локтя не была значимым независимым предиктором TBF или FFM после поправки на рост. У женщин широкие бедра, колени, локти и узкие запястья были в значительной степени связаны с высоким TBF. Как и у мужчин, широкие плечи, колени и запястья также были в значительной степени связаны с высоким FFM.

У мужчин биакромиальная ширина и ширина запястья были достоверно и положительно связаны с BMC и BMD. У женщин биакромиальная ширина и ширина колена были достоверно и положительно связаны с BMC и BMD, но ширина запястья — нет.У женщин количество и плотность костной ткани значительно уменьшились с возрастом после поправки на рост (таблица 3). Ширина бикристаллов и локтей не была значимой детерминантами BMC или BMD ни у мужчин, ни у женщин. Хотя эти ассоциации между размером кадра и минеральным статусом кости не зависели от роста, сила ассоциаций была невысокой по сравнению с соответствующими ассоциациями между размером кадра и TBF и FFM.

ОБСУЖДЕНИЕ

Распределение роста, веса и ширины тела для этих взрослых было в пределах 5-го и 95-го процентилей соответствующих значений для взрослых того же возраста по национальным справочным данным (6).Различия между полами в этой выборке в средних значениях, представленных в таблице 1, соответствовали ожиданиям для нормальных взрослых. Эти различия отражают основные сексуально-диморфные модели размеров и состава тела у мужчин и женщин.

Скорректированные по возрасту коэффициенты корреляции Пирсона, представленные в таблице 2, аналогичны по значению коэффициентам между мерами размера кадра и FFM и TBF, о которых ранее сообщали Himes и Bouchard (9). Значения коэффициентов между шириной бикристалла и колена и TBF в настоящей выборке больше, чем сообщалось ранее (9).Возможное объяснение этих различий, помимо отбора проб, заключается в том, что состав тела в настоящем исследовании оценивался с использованием двухэнергетической рентгеновской абсорбциометрии, а не гидроденситометрии (9). В предыдущем исследовании корреляции с TBF были скорректированы (частичные корреляции) либо для роста, либо для FFM. Поправка на рост мало повлияла на коэффициенты. Частные коэффициенты корреляции с TBF напрямую не сопоставимы с коэффициентами настоящего исследования, но указывают на дифференциальные отношения между показателями размера кадра и телесного жира (9).

На основе скорректированных по возрасту коэффициентов корреляции Пирсона были выявлены положительные ассоциации между каждым измерением размера кадра и составом тела, но некоторые участки тела на теле были более тесно связаны, чем другие, с определенными частями тела (таблица 2). ). Исходя из этих первоначальных результатов, ширина бикристалла и ширина колена оказались наиболее связанными с жировыми и мышечными тканями. Не было большой разницы между широтой их ассоциаций с BMC или BMD, и эти ассоциации были меньше, чем ассоциации с TBF и FFM (Таблица 2).Однако эти результаты до некоторой степени искажены влиянием роста, потому что высокие люди обычно имеют больший общий размер тела, чем низкие.

Чтобы более четко различить независимые ассоциации этих измерений размера кадра с составом тела и минеральным статусом костей, была проведена множественная регрессия по полу, в которой учитывались различия в росте между участниками. Среди 5 измерений размера кадра, использованных для этого анализа (Таблица 3), ширина плеч, бедер, колен и запястий составляла большую часть ассоциаций с измерениями мягких и костных тканей.У мужчин и женщин в данной выборке с широкими бедрами и коленями было больше TBF, чем у мужчин с небольшими размерами корпуса в этих местах, независимо от возраста или роста. В то же время мужчины и женщины с широкими плечами и коленями имели больше FFM, чем те, у которых были небольшие размеры в этих местах тела, независимо от возраста или роста. Роль коленей в этих ассоциациях явно структурная, потому что ноги должны поддерживать туловище независимо от количества мышц или жира на нем.Также может быть связь между шириной лодыжки и размерами мягких и костных тканей, но в настоящем исследовании ширина лодыжки не измерялась.

Широкие плечи олицетворяют мужское телосложение, т. Е. Большую мускулатуру, тогда как широкие бедра олицетворяют женское телосложение, т. Е. Большее ожирение. Таким образом, ассоциации между шириной плеч и бедер и количеством мышечной и жировой ткани соответственно отражают основные половые различия в размере и составе тела. Однако мужчины с широкими бедрами имеют большую степень ожирения, чем мужчины с узкими бедрами.Неизвестно, вызывает ли повышенное ожирение бедра или широкие бедра позволяют лучше переносить дополнительный жир. Аспекты развития этих ассоциаций в детстве — еще большая загадка.

Ширина запястья потенциально является лучшим показателем связи между размером корпуса и количеством жира и мышц, независимо от роста. Широкие запястья отрицательно связаны с TBF и положительно связаны с FFM, и наоборот.Сообщалось, что ширина запястья и лодыжки плохо связана с ожирением тела (1). В настоящем исследовании ширина лодыжки не измерялась, но ширина запястья меньше коррелировала с TBF, чем другие изученные измерения размера кадра (таблица 2). Напротив, в множественном регрессионном анализе (Таблица 3) ширина запястья была значимо и отрицательно связана с TBF и значимо и положительно связана с FFM как у мужчин, так и у женщин после поправки на рост. Это говорит о том, что ширина запястья дает информацию о размере верхних придатков, что связано с количеством жира и мышечной ткани.Между шириной туловища и запястьями может быть некоторая связь, которая связана с количеством мышечной и жировой ткани в организме. Однако ширина локтя, обычная мера размера кадра, не была существенно связана с показателями состава тела и минерального статуса костей, за исключением ограниченной связи с TBF у женщин. Ширина локтя, вероятно, больше связана с ростом, чем с количеством мышечной или жировой ткани или костей.

Одна из причин, по которой размер кадра зависит от строения тела, состоит в том, чтобы помочь идентифицировать людей с риском для здоровья.Настоящие результаты показывают, что существует внутренняя связь между размером корпуса и общим составом тела, поскольку ожирение и мускулистость положительно связаны с размером корпуса, независимо от роста. Можно иметь высокую мускулатуру и большую фигуру без большого количества жировой ткани, но обратное неверно. Это соотношение не учитывает риск, связанный с расположением жировой ткани в организме. Эти данные также подтверждают мнение о том, что стресс, вызванный высокой степенью мускулатуры, положительно влияет на размер скелета.Однако подобный стресс, вызванный избытком жира, может иметь противоположный эффект на размер скелета.

В настоящем исследовании мужчины и женщины с большой оправой, как правило, имели более высокий BMC, чем мужчины с маленькой рамкой, независимо от возраста и роста. Измерения размера кадра объяснили большую долю вариации BMC, чем BMD. Эти данные показывают, что большие рамки немного связаны с большим абсолютным количеством кости, чем маленькие рамки, но не связаны с количеством кости на единицу площади.Однако мужчины с широкими плечами и запястьями и женщины с широкими плечами и коленями, как правило, имели несколько более плотные кости, чем мужчины и женщины с узкими плечами, запястьями и коленями.

В настоящем исследовании было обнаружено, что размер кадра более тесно связан с TBF и FFM, чем с BMC и BMD. Связь между размером кадра и составом тела, по-видимому, носит скорее структурный, чем существенный характер. Большие рамки на плечах, руках и коленях связаны с наличием большого количества мышц.И наоборот, широкие бедра и колени связаны с увеличением количества жировой ткани во всем теле. Этот размерный аспект скелетного каркаса по отношению к мышечной и жировой ткани не имеет существенного отношения к различиям между людьми в скелетной массе и плотности. Размер тела человека в этих точках измерения не имеет непосредственного отношения к плотности его костей и, вероятно, также не имеет непосредственного отношения к прочности его костей. Связь между размером кадра и BMC и BMD невелика и, по-видимому, не связана с составом тела человека, потому что рост был включен в регрессионные модели.Могут быть архитектурные аспекты внутренней структуры кости, связанные с размерами кадра, но они не были обнаружены.

В настоящем исследовании не было лиц с тяжелым ожирением; таким образом, обнаруженные нами ассоциации касались только людей с нормальным весом. Эти ассоциации были связаны с телом в целом, а не с конкретными областями скелета, такими как позвоночник или бедро; Измерения состава тела и минерального статуса костей в определенных областях скелета могут быть выполнены с использованием двухэнергетической рентгеновской абсорбциометрии, но в настоящем исследовании такие измерения не проводились.У людей с ожирением сложнее собрать некоторые параметры размера кадра, как и измерения состава тела. Таким образом, любое распространение или вывод этих результатов на образец с ожирением следует делать с осторожностью. Также необходимы дополнительные исследования для изучения взаимосвязи между размером корпуса и плотностью и прочностью костей, а также возможные последствия этих отношений для здоровья.

Благодарим Джона Хаймса за полезные комментарии.

ССЫЛКИ

1

Himes

JH

,

Frisancho

RA

.

Приблизительный размер кадра

. В:

Lohman

TG

,

Roche

AF

,

Martorell

R

, ред.

Справочное руководство по антропометрической стандартизации.

Champaign, IL

:

Human Kinetics Books

,

1988

:

121

4

2

Himes

JH

.

Принимая во внимание размер кадра при оценке питания.

Нью-Йорк

:

Wiley Liss

,

1991

.3

Peters

DM

,

Eston

R

.

Прогнозирование и измерение размера кадра у молодых взрослых мужчин

.

J Sports Sci

1993

;

11

:

9

15

.4

Frisancho

AR

,

Flegel

PN

.

Ширина локтя как мера размера корпуса для мужчин и женщин в США

.

Am J Clin Nutr

1983

;

37

:

311

4

.5

Johnson

C

,

Fulwood

R

,

Abraham

S

и др.

Основные данные антропометрических измерений и угловых измерений тазобедренных и коленных суставов для отдельных возрастных групп, от 1 до 74 лет, США, 1971–1975.

Hyattsville, MD

:

Национальный центр статистики здравоохранения

,

1981

. [.] 6

Наджар

MF

,

Rowland

M

.

Справочные антропометрические данные и распространенность избыточной массы тела, США, 1976–1980 годы.

Hyattsville, MD

:

Министерство здравоохранения и социальных служб США, Служба общественного здравоохранения, Национальный центр статистики здравоохранения

,

1987

,7

Najjar

MF

,

Kuczmarski

RJ

.

Антропометрические данные и распространенность избыточной массы тела среди латиноамериканцев: 1982–84.

Hyattsville, MD

:

Министерство здравоохранения и социальных служб США, Служба общественного здравоохранения, Центры по контролю заболеваний, Национальный центр статистики здравоохранения

,

1989

.8

Национальный центр статистики здравоохранения

.

Справочные руководства и отчеты NHANES III (CD-ROM).

Hyattville, MD

:

Национальный центр статистики здравоохранения

,

1996

,9

Himes

JH

,

Bouchard

C

.

Правильно ли в новых таблицах веса и роста Metropolitan Life Insurance оцениваются взаимосвязь между телосложением и телесным жиром?

Am J Public Health

1985

;

75

:

1076

9

.10

Slemenda

C

,

Hui

S

,

Williams

C

,

Christian

J

,

Meaney

F

,

John Cston

.

Костная масса и антропометрические измерения у взрослых женщин

.

Костодобытчик

1990

;

11

:

101

9

.11

Фехили

AM

,

Butland

BK

,

Ярнелл

JWG

.

Полнота тела и размер тела: исследование Caerphilly

.

евро J Clin Nutr

1990

;

44

:

107

11

.12

Baecke

JAH

,

Burema

J

,

Deurenberg

P

.

Упитанность, относительный вес и размер тела молодых людей

.

Br J Nutr

1982

;

48

:

1

6

.13

Glauber

H

,

Vollmer

W

,

Nevitt

M

,

Ensrud

K

, EE

, E

Зависимость массы тела от распределения жировых отложений, ожирения и размера тела как предикторов плотности костей

.

J Clin Endocrinol Metab

1995

;

80

:

1118

23

,14

Roche

AF

.

Рост, созревание и состав тела: продольное исследование Фелса, 1929–1991.

Кембридж, Великобритания

:

Cambridge University Press

,

1992

,15

Lohman

TG

,

Roche

AF

,

Martorell

R

.

Справочное руководство по антропометрической стандартизации.

Champaign, IL

:

Human Kinetics Books

,

1988

.16

SAS Institute Inc.

Руководство пользователя SAS / STAT. Версия 8.

Кэри, Северная Каролина

:

SAS Institute Inc

,

1999

.

© 2002 Американское общество клинического питания

Разгибание наших исследовательских мускулов: Ученые используют APS, чтобы лучше понять форму и функции мышц.

Похоже, что у птицеедов и людей нет ничего общего.Но наши мышцы говорят о другом.

Мышцы человека и паука содержат миозин, семейство моторных белков, необходимых для движения. Ученые не до конца понимают, как миозин запускает мышечные движения. Но поскольку миозин у птицеедов легче анализировать в лаборатории, у исследователей есть возможность узнать больше.

«С такими ресурсами, как APS, мы можем получить очень подробную структурную информацию, которая нам нужна для полного понимания основных поведенческих характеристик, таких как движение мышц.»- Томас Ирвинг, профессор Иллинойского технологического института и соавтор исследования

.

Группа исследователей, возглавляемая структурным биологом Раулем Падроном, профессором Медицинской школы Массачусетского университета, с помощью рентгеновских лучей получила убедительные сведения с помощью рентгеновских лучей в Advanced Photon Source (APS), научном отделе Министерства энергетики США. Объект в Аргоннской национальной лаборатории Министерства энергетики США. Эксперименты исследователей, опубликованные в PNAS, детально раскрыли структуру и поведение миозина при его включении и выключении в мышцах птицеедов.

(Слева направо) Себастьян Дуно-Миранда, Роджер Крейг, Рауль Падрон, Томас Ирвинг и Вейканг Ма, соавторы рентгеновского исследования мышц живых птицеедов, в Advanced Photon Source в ноябре 2019 г. (Изображение любезно предоставлено Томасом). Irving, IIT.)

. Их идеи могут помочь ученым лучше понять диапазон способов поведения мышц и структурную основу таких заболеваний человека, как гипертрофическая кардиомиопатия (ГКМП), состояние, при котором сердечные мышцы человека сокращаются со слишком большой силой.

Роль миозина в поведении мышц

Мышцы обычно сокращаются, когда миозин взаимодействует с другим белком, называемым актином. Оба выглядят как нити или веревочные волокна. В частности, миозиновые нити имеют сотни двухголовых структур, расположенных вдоль них. При активации эти головки связываются с актином, и это движение генерирует силу.

«Когда наш мозг посылает электрический сигнал нашим мышцам, приказывая им двигаться, что именно происходит с этими миозиновыми головками? Это вопрос, на который мы хотели ответить в этом исследовании », — сказал Падрон.

Падрон и его коллеги также попытались объяснить феномен, известный как посттетаническое потенцирование (ПТП). PTP возникает, когда мышцы генерируют необычно сильную силу после продолжительного периода стимуляции.

«Мы хотели изучить структурную основу PTP, потому что PTP происходит в скелетных мышцах человека и других животных», — сказал Падрон.

Рентгеноструктурный анализ на APS

Чтобы найти ответы, Падрон и его команда провели свой эксперимент на канале биофизической группы совместного доступа (BioCAT), 18-ID, который финансируется Национальным институтом здравоохранения и специально разработан для изучения мышц и других биологических волокон в APS.

Исследователи проанализировали живую ногу тарантула с помощью мощного рентгеновского луча, генерируемого APS. Используя дифракционные картины, создаваемые лучом при его рассеянии от мускулатуры, команда смогла рассчитать и охарактеризовать молекулярные структуры внутри мышцы.

«Причина, по которой мы выбрали птицеедов, заключается в том, что их миозиновые волокна хорошо структурированы, что позволяет нам получать действительно хорошие высококачественные дифракционные картины», — сказал Падрон.

Собирая вместе эти дифракционные картины, как серию кадров в фильме, они также могут отслеживать, как движутся головки миозина до, во время и после сокращения.

«Тридцать или 40 лет назад для получения единого рисунка требовалось несколько дней, но сегодня мы можем получить сотни изображений за секунду почти в реальном времени. В этом сила APS », — сказал соавтор Вейкан Ма, доцент-исследователь Иллинойского технологического института (IIT) и ученый, работающий с лучом BioCAT.

Insights выявляет динамику процесса

Экспериментальный подход — известный как синхротронная рентгеновская дифракция с временным разрешением — позволил исследователям увидеть, как две головки миозина взаимодействуют друг с другом значительно более подробно, чем это было достигнуто в других мышечных системах, по словам директора BioCAT Томаса Ирвинга. профессор ИИТ и соавтор исследования.

Среди прочего, они обнаружили, что в расслабленном состоянии головки миозина выравниваются друг с другом в повторяющемся элементе, известном как мотив взаимодействующей головы (IHM). Другие исследования доказали, что IHM существует у других животных, включая людей и мышей, но это исследование является первым, показывающим, что IHM присутствует в живых мышцах.

Исследователи также обнаружили, что, в отличие от людей, миозин у птицеедов активируется не механическим стрессом, а фосфорилированием (добавлением фосфатного элемента).После получения сигнала на сокращение одна миозиновая головка фосфорилируется, вызывая ее высвобождение из IHM и изменение положения для связывания с актином. Освобождение одной головки освобождает другую, чтобы она фосфорилировалась и становилась активной. Эта последовательность событий помогает объяснить, как происходят сокращение и PTP.

Активация миозина и IHM связаны с такими заболеваниями человека, как HCM, наиболее распространенным из всех генетических заболеваний сердца. Исследования показывают, что мутации, связанные с HCM, происходят во взаимодействиях между двумя головками миозина, которые образуют IHM.То, что ученые узнали о IHM и регуляции миозина в APS, может дать им ключ к пониманию HCM и разработке лекарств для лечения нарушений, вызванных HCM на IHM.

«С такими ресурсами, как APS, мы можем получить очень подробную структурную информацию, которая нам нужна, чтобы по-настоящему понять структуру и функцию наших собственных мышц», — сказал Ирвинг.

Статья под названием «Мотив взаимодействующих головок миозина, присутствующий в живых мышцах птицеедов, объясняет механизмы тетанического и посттетанического фосфорилирования», была опубликована в Proceedings of the National Academy of Sciences в июне 2020 года.Среди других соавторов — Себастьян Дуно-Миранда, Наталья Кубасова, Кён Хван Ли, Антонио Пинто, Лоренцо Аламо, Пура Боланьос, Андрей Цатурян и Роджер Крейг.

Это исследование финансировалось Национальным институтом здравоохранения.

Advanced Photon Source — это пользовательский объект Управления науки Министерства энергетики США. BioCAT — это национальный пользовательский центр, финансируемый Национальными институтами здравоохранения.

Иллюстрация мышц и двигательных систем человека (Печать № 6420503)

Печать в рамке с изображением мышц и двигательных систем человека

Мышцы и движение.Иллюстрация анатомии мышц и систем движения человека. Движение зависит от взаимодействия множества систем организма, включая мышцы, кости и суставы, нервной координации и равновесия. Человеческое тело (в центре, вид сзади) содержит около 600 мышц, большинство из которых являются скелетными (произвольными) мышцами, находящимися под сознательным контролем. Справа вверху видна скелетная мышца с ее внутренними волокнами и нервными окончаниями (желтые). Вверху слева специализированные области мозга координируют движения с помощью спинного мозга и его нервных ветвей (внизу справа).Суставы, как в колене (внизу слева), придают костям подвижность, поскольку мышцы воздействуют на них

Мы рады предложить этот отпечаток из библиотеки Science Photo Library в сотрудничестве с Science Photo Library

В библиотеке научных фотографий представлены научные и медицинские изображения, включая фотографии и иллюстрации

© ДЖОН БАВОСИ / НАУЧНАЯ ФОТОБИБЛИОТЕКА

Идентификатор носителя 6420503

Анатомия Художественное произведение Анатомия мозга Человек Тело человека Коленный сустав Движение Мышцы Анатомия мышц Мышечная система Мышцы Мускулистый Нервы Крестец Скелетный Спинной мозг

14 дюймов x 12 дюймов (38 x 32 см) Modern Frame

Наши современные репродукции в рамке профессионально сделаны и готовы повесить на вашу стену

проверить

Гарантия идеального качества пикселей

проверить

Сделано из высококачественных материалов

проверить

Изображение без кадра 18.4 x 24,4 см (прибл.)

проверить

Профессиональное качество отделки

check

Размер продукта 32,5 x 37,6 см (прибл.)

Водяной знак не появляется на готовой продукции

Рамка под дерево с принтом 10×8 в держателе для карт. Фотобумага архивного качества. Габаритные внешние размеры 14×12 дюймов (363×325 мм). Задняя стенка из ДВП скреплена скобами и покрыта прочным стирольным пластиком, что обеспечивает практически небьющееся покрытие, напоминающее стекло.Легко чистится влажной тканью. Молдинг шириной 40 мм и толщиной 15 мм. Обратите внимание, что для предотвращения падения бумаги через окошко крепления и предотвращения обрезания оригинального изображения видимый отпечаток может быть немного меньше, чтобы бумага надежно крепилась к оправе без видимой белой окантовки и соответствовала формату. соотношение оригинального произведения искусства.

Код товара dmcs_6420503_80876_736

Фотографическая печать Печать в рамке Плакат Печать Пазл Печать на холсте Поздравительные открытки Фото кружка Художественная печать Металлический принт Подушка Установленное фото Печать в рамке Коврик для мыши Премиум обрамление Стеклянная подставка Стеклянная рамка Акриловый блок Сумка Стеклянные коврики

Полный диапазон художественной печати

Наши стандартные фотоотпечатки (идеально подходят для кадрирования) отправляются в тот же или на следующий рабочий день, а большинство других товаров отправляется на несколько дней позже.

Фотопечать (6,07–182,43 доллара)
Наши фотопринты напечатаны на прочной бумаге архивного качества для яркого воспроизведения и идеально подходят для кадрирования.

Печать в рамке (54,72–279,73 долл. США)
Наши современные репродукции в рамке профессионально сделаны и готовы повесить на вашу стену

Плакат (13,37–72,97 долларов)
Бумага для плакатов архивного качества, идеально подходит для печати больших изображений

Пазл (34 доллара.04 — 46,21 долл. США)
Пазлы — идеальный подарок на любой случай

Печать на холсте (36,48–304,05 долл.)
Профессионально сделанные, готовые к развешиванию Отпечатки на холсте — отличный способ добавить цвет, глубину и текстуру любому пространству.

Поздравительные открытки (7,26–14,58 долларов США)
Поздравительные открытки для дней рождения, свадеб, юбилеев, выпускных, благодарностей и многого другого

Фотокружка (12,15 $)
Наслаждайтесь любимым напитком из кружки, украшенной любимым изображением.Сентиментальные и практичные персонализированные фотокружки станут идеальным подарком для близких, друзей или коллег по работе

Fine Art Print (36,48 — 486,49 долларов)
Наши репродукции репродукций произведений искусства соответствуют стандартам самых критичных музейных хранителей. Они имеют мягкую текстурированную естественную поверхность, что делает их еще лучше, чем оригинальные произведения искусства.

Metal Print (71,76 — 485,28 долларов)
Изготовленные из прочного металла и роскошной техники печати, металлические принты оживляют изображения и добавляют современный вид любому пространству

Подушка (30 долларов.39 — 54,72 доллара США)
Украсьте свое пространство декоративными мягкими подушками

Фото (15,80 — 158,10 долларов)
Фотопринты поставляются в держателе для карт с индивидуальным вырезом, готовом к обрамлению

Печать в рамке (54,72–304,05 долл. США)
Наш оригинальный ассортимент британских принтов в рамке со скошенным краем

Коврик для мыши (17,02 доллара США)
Фотопечать архивного качества на прочном коврике для мыши с нескользящей подложкой. Работает со всеми компьютерными мышками.

Premium Framing (109,45–352,70 долларов)
Наши превосходные фоторамки премиум-класса профессионально изготовлены и готовы повесить на вашу стену

Glass Coaster (9,72 доллара)
Индивидуальная стеклянная подставка под столешницу. Элегантное полированное безопасное закаленное стекло и подходящие термостойкие коврики также доступны

Стеклянная рамка (27,96 — 83,93 доллара) Крепления из закаленного стекла
идеально подходят для настенного дисплея, а меньшие размеры также можно использовать отдельно с помощью встроенной подставки.

Acrylic Blox (36,48 — 60,80 долларов)
Обтекаемая, современная односторонняя привлекательная настольная печать

Большая сумка (36,43 доллара)
Наши сумки-тоут изготовлены из мягкой прочной ткани и оснащены ремнем для удобной переноски.

Стеклянные коврики (60,80 $)
Набор из 4 стеклянных ковриков. Элегантное полированное безопасное стекло и термостойкое. Также доступны подходящие подстаканники

Первая сокращающаяся мышца человека, выращенная в лаборатории «Kurzweil

».

Изображение под микроскопом выращенных в лаборатории человеческих мышечных пучков, окрашенных, чтобы показать образцы, образованные основными мышечными единицами и связанными с ними белками (красный цвет), которые являются отличительной чертой мышц человека.(Источник: Университет Дьюка)

В лаборатории, которая впервые смогла «произвести революцию в открытии лекарств и персонализированной медицине», исследователи Duke вырастили человеческие скелетные мышцы, которые сокращаются и реагируют так же, как естественные ткани, на внешние раздражители, такие как электрические импульсы, биохимические сигналы и лекарственные препараты.

Выращенная в лаборатории ткань вскоре позволит исследователям тестировать новые лекарства и изучать заболевания в функционирующих мышцах человека за пределами человеческого тела, по словам руководителя исследования Ненада Бурсака, доцента биомедицинской инженерии в Университете Дьюка.

Исследование появилось во вторник (13 января) в журнале с открытым доступом eLife.

«Прелесть этой работы в том, что она может служить испытательной площадкой для клинических испытаний в чашке», — сказал Бурсак. «Мы работаем над проверкой эффективности и безопасности лекарств, не подвергая опасности здоровье пациента, а также над воспроизведением функциональных и биохимических сигналов болезней, особенно редких и тех, которые затрудняют взятие мышечной биопсии».

Как нарастить мышцы

Два выращенных в лаборатории пучка мышц человека, растянутые в прямоугольной рамке, погруженной в среду.(Источник: Университет Дьюка)

Бурсак и Лоран Мэдден, научный сотрудник лаборатории Бурсака, начали с небольшого образца человеческих клеток, которые уже вышли за рамки стволовых, но еще не превратились в мышечную ткань.

Они расширили эти «миогенные предшественники» более чем в 1000 раз, а затем поместили их в поддерживающую трехмерную основу (поддерживающую структуру), заполненную питательным гелем, которая позволила им сформировать выровненные и функционирующие мышечные волокна.

«У нас есть большой опыт создания биоартификационных мышц из клеток животных в лаборатории, и нам все равно потребовался год на корректировку таких переменных, как плотность клеток и геля, а также на оптимизацию культуральной матрицы и среды, чтобы эта работа работала с мышечными клетками человека», — сказал Мэдден.

Мэдден говорит, что она провела серию тестов, чтобы определить, насколько она похожа на естественную ткань человеческого тела.

Она обнаружила, что мышцы сильно сокращаются в ответ на электрические стимулы — впервые для мышц, выращенных в лаборатории. Она также показала, что сигнальные пути, позволяющие нервам активировать мышцы, не повреждены и функционируют.

Прокси для медицинских анализов

Чтобы увидеть, можно ли использовать мышцу в качестве прокси для медицинских тестов, Бурсак и Мэдден изучили ее реакцию на различные препараты, включая статины, используемые для снижения холестерина, и кленбутерол, препарат, используемый не по назначению в качестве средства повышения производительности для спортсменов.

Действие препаратов соответствовало таковым у людей. Статины имели дозозависимый ответ, вызывая аномальное накопление жира при высоких концентрациях. Кленбутерол показал узкое благоприятное окно для увеличения сокращения. Оба этих эффекта были зарегистрированы у людей. Кленбутерол не вредит мышечной ткани у грызунов в этих дозах, показывая, что выращенные в лаборатории мышцы давали поистине человеческий ответ.

Персонализированная медицина

«Одна из наших целей — использовать этот метод для предоставления пациентам индивидуальной медицины», — сказал Бурсак.«Мы можем взять биопсию у каждого пациента, вырастить много новых мышц для использования в качестве тестовых образцов и поэкспериментировать, чтобы увидеть, какие лекарства лучше всего подойдут для каждого человека».

Bursac уже работает над исследованием с клиницистами Duke Medicine, включая Дуайта Коберла, доцента педиатрии, чтобы попытаться сопоставить эффективность лекарств у пациентов с их воздействием на выращенные в лаборатории мышцы. Группа Бурсака также пытается вырастить сокращающиеся мышцы человека, используя индуцированные плюрипотентные стволовые клетки вместо клеток, подвергшихся биопсии.

«Есть некоторые заболевания, такие как мышечная дистрофия Дюшенна, например, которые затрудняют взятие мышечной биопсии», — сказал Бурсак. «Если бы мы могли вырастить работающие, тестируемые мышцы из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток, мы могли бы взять один образец кожи или крови и больше никогда не беспокоить пациента».

Другие исследователи, участвовавшие в этом исследовании, включают Джорджа Траски, профессора биомедицинской инженерии Р. Юджина и Сьюзи Э. Гудсон и старшего заместителя декана по исследованиям в Pratt School of Engineering, а также Уильяма Краусса, профессора биомедицинской инженерии, медицины и медсестер. Университет Дьюка.

Исследование было поддержано Национальным институтом артрита, скелетно-мышечных и кожных заболеваний NIH и Общим фондом NIH для инициативы по микрофизиологическим системам.


Duke Engineering | Мышца, спроектированная человеком


Abstract of
Биоинженерные миобундлы человека имитируют клинические реакции скелетных мышц на лекарства

Существующие in vitro модели скелетных мышц человека не могут воспроизвести организацию и функцию нативных мышц, что ограничивает их использование в физиологических и фармакологических исследованиях.Здесь мы демонстрируем разработку электрически и химически чувствительных сократительных мышечных тканей человека («миобундлс») с использованием первичных миогенных клеток. Эти биомиметические конструкции демонстрируют выровненную архитектуру, многоядерные и поперечно-полосатые миофибриллы и пул клеток Pax7 +. Они спонтанно сокращаются и реагируют на электрические стимулы подергиванием и тетаническими сокращениями. Положительная корреляция между сократительной силой и кальциевым ответом, сообщаемым GCaMP6, позволяет неинвазивным способом отслеживать функцию миобундл и ответ на лекарственный препарат.Во время культивирования миобундлы поддерживают функциональные рецепторы ацетилхолина, а также структурно и функционально зрелые, о чем свидетельствует увеличенный диаметр миофибрилл и улучшенная обработка кальция и сократительная сила. В ответ на лекарственные препараты различного действия миобундллы претерпевают дозозависимую гипертрофию или токсическую миопатию, аналогичные клиническим исходам. Миобундлы человека обеспечивают платформу для прогнозирования лекарств и токсикологического скрининга, а также разработки новых терапевтических средств для лечения мышечных расстройств.

Влияние Covid-19 на скелетные мышцы — Полный текст

С момента начала пандемии COVID-19 во всем мире только в Великобритании зарегистрировано более 50 000 смертей и более 1 миллиона случаев инфицирования. Широко сообщается, что заражение COVID-19 приводит к большим различиям между людьми, у большого количества появляются бессимптомные или легкие симптомы гриппа по сравнению с процентом, требующим интенсивной терапии, а для некоторых инфекция в конечном итоге приводит к летальному исходу.Причина этого изменения еще полностью не выяснена.

Поскольку COVID-19, вероятно, будет иметь длительное влияние в Великобритании и на NHS, любое исследование, которое улучшает наши знания о влиянии инфекции, может улучшить цели терапии и, как мы надеемся, улучшить результаты лечения пациентов.

Учитывая, насколько новым возбудителем COVID-19 является возбудитель COVID-19, в настоящее время мало что известно о потенциальном долгосрочном воздействии инфекции на людей. В настоящее время имеется много сообщений о долгосрочных синдромах после заражения COVID-19, включая потерю обоняния и миалгию.Исследователи надеются, что исследование воздействия на пациентов в течение 12 месяцев после заражения позволит собрать информацию о долгосрочном воздействии и потенциально найти доказательства причины этих долгосрочных симптомов.

Поскольку скелетная мышца является одним из самых крупных компонентов человеческого тела, любое воздействие на ее функцию может иметь значительное влияние на человека. Он жизненно важен не только для передвижения, но и для производства энергии для тела.Исследователи предполагают, что изменения в скелетных мышцах могут быть причиной некоторых последствий инфекции COVID-19. Исследователи надеются, что, исследуя изменения в структуре мышц, митохондриальной функции мышц и неврологическом обеспечении мышц, они смогут определить будущую цель терапии для улучшения результатов от инфекции COVID-19.

Для исследования этого исследования планируется набор участников с подтвержденной инфекцией COVID-19, требующих различных уровней кислородной поддержки (только кислородная терапия, n = 12, неинвазивная вентиляция, n = 12), а также контрольную группу внебольничных пациентов, не связанных с коронавирусом. пневмония, требующая кислородной терапии (n = 12).

Все группы будут подвергаться одинаковым исследованиям, и никакие вмешательства не будут частью исследования. Обследования будут проводиться через 24–72 часа после поступления в больницу неотложной помощи, с последующими оценками через 6 и 12 месяцев после выписки.

Выполняемые оценки будут включать: биопсию латеральной широкой мышцы бедра, ультразвуковое сканирование латеральной широкой мышцы бедра, произвольную и стимулированную иЭМГ ВН и анализ силы сжатия кисти.

Ras Labs тестирует футуристический мышечный материал, который может сделать роботов более человечными — TechCrunch

Синтетический стартап Ras Labs работает с Международной космической станцией над тестированием «умных материалов», которые сжимаются, как живая ткань.Эти «электроактивные» материалы могут расширяться, сжиматься и приспосабливаться к нашим конечностям, как человеческие мышцы, когда через них проходит ток, и их можно использовать, чтобы заставить роботов двигаться и чувствовать себя более человечными на ощупь.

Соучредитель Ras Labs Ленор Расмуссен случайно наткнулась на синтетический мышечный материал много лет назад, смешивая химические вещества в лаборатории Технологического института Вирджинии. Оказалось, что эксперимент проводился с неправильным количеством ингредиентов, но в результате образовалась капля шаткого желе, которая, как заметила Расмуссен, сжималась и расширялась, как мышцы, когда она применяла электрический ток.

Спустя годы, когда двоюродная сестра Расмуссен чуть не потеряла ногу в результате несчастного случая на ферме, она начала использовать это открытие для создания конечностей роботов и космических путешествий. Соучредитель подумала, что ее двоюродный брат может потерять ногу, и начала исследовать протезирование.

Ленора Расмуссен, соучредитель Ras Labs

Расмуссен обнаружил, что в то время не было много хороших заменителей, которые выглядели и действовали как человеческое тело или были удобны для ношения. Поэтому она начала изобретать что-то, что выглядело бы, чувствовалось и реагировало так же, как мускулы, и плотно прилегало к человеческому телу.

Генеральный директор

Ras Labs Эрик Сандберг сравнивает то, что команда делает с воссозданием руки Люка Скайуокера в 5-м эпизоде ​​«Звездных войн». «Эта рука в некотором смысле является конечной целью протезирования», — сказала Сандберг TechCrunch. «Он обеспечивает реалистичное движение, контроль и ловкость».

Расмуссен и ее команда говорят, что материал может соответствовать человеческому телу. Это означает, что протезные вкладыши будут сжиматься и заполнять пространство, обеспечивая удобство прилегания к телу пациента. По словам Сандберга, материал даже реагирует и адаптируется, когда владелец обезвоживается после бега или похода.

Лаборатория все еще находится на стадии тестирования — различные типы синтетических материалов более жесткие, но не такие гибкие, другие более гибкие, но не такие прочные. Самая актуальная цель Ras Labs — заставить эти синтетические капли максимально имитировать человеческие мышцы.

В то время как на Земле основное внимание уделяется протезированию, Расмуссен действительно заряжается, когда его спрашивают о потустороннем применении этого материала. Ее лаборатория отправила партию этих полимеров с ракетой SpaceX 6 Falcon 9 ранее этой весной, чтобы посмотреть, как они сохранятся в космосе.

Мы делаем научную фантастику реальностью. Ленора Расмуссен, Ras Labs
«Они способны противостоять множеству действительно враждебных сред на всю жизнь. На Международной космической станции их проверяют на радиационную стойкость », — сказал Расмуссен.

Расмуссену придется немного подождать результатов этих тестов. Ее материалы останутся на орбите до 2016 года, когда ракета вернется на Землю. Но Расмуссен считает, что в ближайшие пять лет она сможет применить свои синтетические мышцы как на человеке, так и на роботе.Есть надежда, что этот материал будет включен в состав миссии NASA 2020 на Марс.

«Мы делаем научную фантастику реальностью», — сказал Расмуссен TechCrunch.

В ближайшем будущем синтетические мышцы могут быть применены здесь, на Земле. Представьте себе развертывание роботов, сделанных из этих полимеров, в зонах ядерных бедствий или других небезопасных местах, куда люди не могут попасть.

Это также приближает человечество на один шаг к тому, чтобы наши будущие повелители / рабы-роботы выглядели и чувствовали себя более человечными.Расмуссен сказал нам, что можно создать материал, который будет выглядеть мясистым и что он может иметь форму человеческих конечностей.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.