К методам биомеханических исследований трубчатых костей конечностей (обзорная статья)

Брошко, Євгеній Олегович

URI: http://elibrary.kdpu.edu.ua/handle/0564/1531
https://doi.org/10.31812/0564/1531

Date: 2013

Abstract:

Данный обзор посвящен методам исследований структурно-биомеханических свойств трубчатых костей конечностей наземных позвоночных. Существует связь формы и функции кости. Ее форма указывает на приспособления к механическим нагрузкам разного характера, определяющимся особенностями локомоции животного. Эти приспособления отображают параметры геометрии поперечного сечения диафиза: площадь и индекс компакты, моменты и радиусы инерции. Величины этих параметров указывают на устойчивость кости к определенным типам нагрузок. Для сравнения показателей разных видов используются методы аллометрии. На аллометрические зависимости влияет ряд факторов: масса тела, характер локомоции, двигательная активность, уровень метаболизма. В литературных данных отмечается неоднородность анализа структурно-биомеханических свойств костей, а также состава исследуемых видов.

Description:

1. Дзержинский Ф. Я. Современные подходы к интерпретации данных морфологии как путь для получения новых сведений по экологии и эволюции позвоночных (на примере птиц) / Ф.Я. Дзержинский, Л. П. Корзун // Эволюционная морфология от К. Гегенбаура до современности. / Под ред. У. Хоссфельд, Л. Олссон, О. Брайдбах, Г. С. Левит. – СПб: Fineday press, 2004. – С. 269 –294. 2. Куммер Б. Развитие и вариации формы длинных костей в зависимости от механического воздействия / Б. Куммер // Архив анатомии, гистологии и эмбриологии. – 1965. – № 7. – С. 21-29. 3. Kummer B. Biomechanics of the mammalian skeleton. Problems of static stress / B. Kummer // Fortschritte der Zoologie. – 1977. – Vol. 24, No. 2-3. – S. 57-73. 4. Preuschoft H. Functional anatomy of the upper extremity / H. Preuschoft // The Chimpanzee. – 1973. – Vol. 6. – P. 34-120. 5. Radasch R. M. Biomechanics of bone and fractures / R. M. Radasch // Veterinary Clinics of North America: Small Animal Practice. – 1999. – Vol. 29, No. 5. – P. 1045-1082. 6. Kummer B. Biomechanische konsequenzen der tetrapoden Lokomotion / B. Kummer // Zool. Jahrb. Abt. 2. – 1978. – Vol. 99, No. 2. – S. 117-128. 7. Nauwelaerts S. Morphological correlates of aquatic and terrestrial locomotion in a semi-aquatic frog, Rana esculenta: no evidence for a design conflict / S. Nauwelaerts, J. Ramsay, P. Aerts // J. Anat. – 2007. – Vol. 210. – P. 304-317. 8. Ruff C. Who’s afraid of the Big Bad Wolff?: “Wolff’s Law” and bone functional adaptation / C. Ruff, B. Holt, E. Trinkaus // American Journal of Physical Anthropology. – 2006. – Vol. 129. – P. 484–498. 9. Ryan T. M. The three-dimensional structure of trabecular bone in the femoral head of strepsirrhine primates / T. M. Ryan, R. A. Ketcham // Journal of Human Evolution. – 2002. – Vol. 43. – P. 1–26. 10. Мельник К. П. Локомоторный аппарат млекопитающих. Вопросы морфологии и биомеханики скелета / К. П. Мельник, В. И. Клыков. – К.: Наукова думка, 1991. – 208 с. 11. Ferretti J. L. Analysis of biomechanical effects on bone and on the muscle-bone interactions in small animal models / J. L. Ferretti, G. R. Cointry, R. F. Capozza, R. Capiglioni, M. A. Chiappe // Journal of Musculoskeletal and Neuronal Interactions. – 2001. – Vol. 1, No.3. – P. 263–274. 12. Богданович И. А. Особенности формы поперечных сечений длинных костей конечности у птиц / И. А. Богданович, В. И. Клыков // Vestnik zoologii. – 2011. – Т. 45. – №3. – С. 283-288. 13. Мельник К. П. Сравнительная оценка жесткости трубчатіх костей млекопитающих / К. П. Мельник, В. А. Клыкова // Биомеханика. – Рига, 1975. – С. 73-75. 14. Burr D. B. Femoral mechanics in the lesser bushbaby (Galago senegalensis): structural adaptations to leaping in primates / D. B. Burr, G. Piotrowski, R. B. Martin, P. N. Cook // The Anat. Rec. – 1982. – Vol. 202. – P. 419–429. 15. Burr D. B. Structural adaptations of the femur and humerus to arboreal and terrestrial environments in three species of macaque / D. B. Burr, C. B. Ruff, C. Johnson // American Journal of Physical Anthropology. – 1989. – Vol. 79. – P. 357-367. 16. Lieberman D. E. Predicting Long Bone Loading From Cross-Sectional Geometry / D. E. Lieberman, J. D. Polk, B. Demes // American Journal of Physical Anthropology. – 2004. – Vol. 123. – P. 156–171. 17. Meers M. B. Cross-sectional geometric properties of the crocodylian humerus: an exception to Wolff's Law? / M. B. Meers // J. Zool., Lond. – 2002. – Vol. 258. – P. 405-418. 18. Meulen M. C. H. van der. Mechanobiologic Influences in Long Bone Cross-Sectional Growth / M. C. H. van der Meulen, G. S. Beaupre, D. R. Carter // Bone. – 1993. – Vol. 14. – P. 635–642. 19. Polk J. D. A comparison of primate, carnivoran and rodent limb bone cross-sectional properties: are primates really unique? / J. D. Polk, B. Demes, W. L. Jungers, A. R. Biknevicius, R. E. Heinrich, J. A. Runestad // Journal of Human Evolution. – 2000. – Vol. 39. – P. 297–325. 20. Ruff C. B. Long Bone Articular and Diaphyseal Structure in Old World Monkeys and Apes. I: Locomotor Effects / C. B. Ruff // American Journal of Physical Anthropology. – 2002. – Vol. 119. – P. 305–342. 21. Ruff C. B. Cross-sectional geometry of Pecos Pueblo femora and tibiae – a biomechanical investigation: I. Method and general patterns of variation / C. B. Ruff, W. C. Hayes // American Journal of Physical Anthropology. – 1983. – Vol. 60. – P. 359–381. 22. Simons E. L. R. Cross sectional geometry of the forelimb skeleton and flight mode in Pelecaniform birds / E. L. R. Simons, T. L. Hieronymus, P. M. O’Connor // Journal of Morphology. – 2011. – Vol. 272. – P. 958-971. 23. Alexander R. McN. Allometry of the limbs of antelopes (Bovidae) / R. McN. Alexander // J. Zool., Lond. – 1977. – Vol. 183. – P. 125-146. 24. Biewener A. A. Bone strength in small mammals and bipedal birds: do safety factors change with body size? / A. A. Biewener // J. Exp. Biol. - 1982. – Vol. 98. – P. 289-301. 25. Cubo J. The variation of the cross-sectional shape in the long bones of birds and mammals / J. Cubo, A. Casinos // Annales des Sciences Naturelles. – 1998. – Vol. 36, No. 1. – P. 51-62. 26. Demes B. Functional differentiation of long bones in lorises / B. Demes, W. L. Jungers // Folia primatol. – 1989. – Vol. 52. – P. 52-58. 27. Demes B. Long bone cross-sectional dimensions, locomotor adaptations and body size in prosimian primates / B. Demes, W. L. Jungers // Journal of Human Evolution. – 1993. – Vol. 25. – P. 57-74. 28. Demes B. Body size, locomotion, and long bone cross-sectional geometry in lndriid Primates / B. Demes, W. L. Jungers, K. Selpien // American Journal of Physical Anthropology. – 1991. – Vol. 86. – P. 537-547. 29. Kirkpatrick S. J. Scale effects on the stresses and safety factors in the wing bones of birds and bats / S. J. Kirkpatrick // J. Exp. Biol. – 1994. – Vol. 190. – P. 195–215. 30. Maloiy G. M. O. Allometry of the legs of running birds / G. M. O. Maloiy, R. McN. Alexander, R. Njau, A. S. Jayes // J. Zool., Lond. – 1979. – Vol. 187. – P. 161-167. 31. Meulen M. C. H. van der. Developmental mechanics determine long bone allometry / M. C. H. van der Meulen, D. R. Carter // J. theor. Biol. – 1995. – Vol. 172. – P. 323–327. 32. Scott K. M. Allometric trends and locomotor adaptations in the bovidae / K. M. Scott // Bull. Am. Mus. Nat. Hist. – 1985. – Vol. 179. – P. 197-288. 33. Gould S. J. Allometry and size in ontogeny and phylogeny / S. J. Gould // Biol. Rev. Cambridge Phill. Soc. – 1966. – Vol. 41, No. 4. – P. 587-640. 34. Шмидт-Нильсен К. Размеры животных: почему они так важны?: Пер. с англ. / К. Шмидт-Нильсен. – М.: Мир, 1987. – 259 с. 35. Клебанова Е. А. Морфофункциональные особенности органов опоры и движения зайцеобразных / Е. А. Клебанова, Р. С. Полякова, А. С. Соколов // Тр. Зоол. ин-та. – 1971. – Т.48. – С. 121-151. 36. Клыков В. И. Скелет конечностей некоторых хищных млекопитающих (морфология, пропорции, аллометрия) / В. И. Клыков, К. С. Мусабеков // Материалы по функциональной морфологии скелета конечностей представителей хищных и копытных млекопитающих. – К.: Институт зоологии АН Украины, 1993. – С. 3-26. 37. Клыков В. И. Некоторые морфо-биомеханические аспекты адаптации скелета конечностей копытных (Ungulata) / В. И. Клыков, К. П. Мельник, В. А. Клыкова // Материалы по функциональной морфологии скелета конечностей представителей хищных и копытных млекопитающих. – К.: Институт зоологии АН Украины, 1993. – С. 26-50. 38. Alexander R. McN. Allometry of the limb bones of mammals from shrews (Sorex) to elephant (Loxodonta) / R. McN. Alexander, A.S. Jayes, G. M. O. Maloiy, E. M. Wathuta // J. Zool., Lond. – 1979. – Vol. 189. – P. 305-314. 39. Anderson J. F. Long-bone circumference and weight in mammals, birds and dinosaurs / J. F. Anderson, A. Hal-Martin, D. A. Russell // J. Zool., Lond. – 1985. – Vol. 207. – P. 53-61. 40. Bertram J. E. A. Differential of the long bones in the terrestrial carnivora and other mammals / J. E. A. Bertram, A. A. Biewener // Journal of Morphology. – 1990. – Vol. 204. – P. 157-169. 41. Biewener A. A. Allometry of quadrupedal locomotion: the scaling of duty factor, bone curvature and limb orientation to body size / A. A. Biewener // J. Exp. Biol. - 1983. – Vol. 105. – P. 147-171. 42. Bou J. Allometry of the limb long bones of Insectivores and Rodents / J. Bou, A. Casinos, J. Ocana // Journal of Morphology. – 1987. – Vol. 192. – P. 113–123. 43. Casinos A. Allometry and adaptation in the long bones of a digging group of rodents (Ctenomyinae) / A. Casinos, F. L. S., C. Quintana, C. Viladiu // Zoological Journal of the Linnean Society – 1993. – Vol. 107. – P. 107–115. 44. Christiansen P. Scaling of mammalian long bones: small and large mammals compared / P. Christiansen // J. Zool., Lond. – 1999. – Vol. 247. – P. 333-348. 45. Godfrey L. Scaling of limb joint surface areas in anthropoid primates and other mammals / L. Godfrey, M. Sutherland, D. Boy, N. Comberg // J. Zool., Lond. – 1991. – Vol. 223. – P. 603-625. 46. Kokshenev V. B. Long-bone allometry of terrestrial mammals and the geometric-shape and elastic-force constraints of bone evolution / V. B. Kokshenev, J. K. Silva, G. J. Garcia // J. Exp. Biol. – 2003. – Vol. 224, No. 4. – P. 551–556. 47. McMahon T. A. Size and shape in biology / T. A. McMahon // Science. – 1973. – Vol. 179. – P. 1201-1204. 48. McMahon T. A. Allometry and biomechanics: limb bones and adult ungulates / T. A. McMahon // Amer. Natur. – 1975. – Vol. 9. – P. 547-563. 49. McMahon T. A. Using body size to understand the structural design of animals: quadrupedal locomotion / T. A. McMahon // J. Appl. Physiol. – 1975а. – Vol. 39. – P. 619-627. 50. Prange H. D. Scaling of skeletal mass to body mass in birds and mammals / H. D. Prange, J. F. Anderson, H. Rahn // The Amer. Natur. – 1979. – Vol. 113, No. 1. – P. 103-122. 51. Stahl W.R. Systematic allometry in five species of adult primates / W.R. Stahl, J. Y. Gummerson // Growth. – 1967. – Vol. 31. – P. 21-34. 52. Ruff C. B. Allometry between length and cross-sectional dimensions of the femur and tibia in Homo sapiens sapiens / C. B. Ruff // American Journal of Physical Anthropology. – 1984. – Vol. 65. – P. 347–358. 53. Galilei G. Dialogues concerning two new sciences: translated by H. Crew and A. de Salvio. – 1637. – New York: Macmillan, 1914. – 300 p. 54. Goldstein B. Allometric analysis of relative humerus width and olecranon length in some unspecialized burrowing mammals / B. Goldstein // J. Mammal. – 1972. – Vol. 53, No. 1. – P. 148-156. 55. Selker F. Scaling of long bone fracture strength with animal mass / F. Selker, D. R. Carter // Journal of Biomechanics. – 1989. – Vol. 22, No. 11/12 – P. 1175–1183. 56. Jungers W. L. Shape, relative size, and size-adjustments in morphometrics / W. L. Jungers, A. B. Falsetti, C. E. Wall // Yearbook of Physical Anthropology. – 1995. – Vol. 38. – P. 137–161. 57. Alexander R. McN. Allometry of the leg bones of moas (Dinornithes) and other birds / R. McN. Alexander // J. Zool., Lond. – 1983. – Vol. 200. – P. 215-231.

Show full item record