Акимова В.В., Бударина М.А., Нефедова Т.Ю., Иванов Д.В. Об оценке межэкспертной надежности при обработке результатов экспериментов по одноосному сжатию образцов губчатой кости // Вестник Чувашского государственного педагогического университета им. И. Я. Яковлева. Серия: Механика предельного состояния. 2025. № 2(64). С. 128-142. DOI: https://doi.org/10.37972/chgpu.2025.64.2.008. EDN: FUAKDQ.

Автор(ы)

Акимова В.В. — Саратовский государственный университет им. Н. Г. ЧернышевскогоORCID

Бударина М.А. — Саратовский государственный университет им. Н. Г. Чернышевского

Нефедова Т.Ю. — Саратовский государственный университет им. Н. Г. ЧернышевскогоORCID

Иванов Д.В. — Саратовский государственный университет им. Н. Г. ЧернышевскогоORCIDeLibrary

Название статьи

Об оценке межэкспертной надежности при обработке результатов экспериментов по одноосному сжатию образцов губчатой кости

Название (англ.): On estimation of inter-examiner reliability in processing the results of uniaxial compression experiments on spongy bone specimens

Индекс(ы) УДК

539.3

DOI

10.37972/chgpu.2025.64.2.008

EDN

FUAKDQ

Ключевые слова

эффективный модуль упругости; пористость кости; минеральная плотность кости; межэкспертная надежность; одноосное сжатие

Аннотация

Эффективный модуль упругости представляет собой ключевой параметр, который характеризует жесткость материала и его способность противостоять деформациям. Известно, что модуль упругости кости сильно коррелирует с ее структурными характеристиками, такими как минеральная плотность и пористость. Множество исследовательских групп сосредоточено на изучении упругих свойств губчатой кости с использованием одноосных экспериментов по сжатию. Учитывая сложности, связанные с проведением натурных экспериментов на человеческих костях, исследование механических свойств губчатой кости часто осуществляется на образцах крупного рогатого скота. Следует отметить, что получаемые разными экспертами и научными группами результаты могут значительно варьироваться, что подчеркивает необходимость анализа межэкспертной и межлабораторной надежности таких исследований. В данной работе проведено исследование межэкспертной надежности при вычислении эффективного модуля упругости губчатой кости крупного рогатого скота и при построении регрессионных зависимостей, связывающих его со структурными свойствами. Для этого проведен ряд экспериментов по одноосному сжатию образцов губчатой кости, а также определены объемная, минеральная плотность и пористость исследованных образцов. Вычисление модулей упругости, оценка структурных свойств кости выполнены разными экспертами. В результате анализа результатов нам удалось получить достаточно высокие показатели надежности расчета разными экспертами эффективного модуля упругости костной ткани и построения ими зависимостей данного показателя от структурных свойств кости (пористость, минеральная плотность, объемная плотность).

Финансирование

Название программы финансирования: Работа выполнена в рамках Государственного задания FSRR-2023-0009 и при поддержке Фонда Потанина. Номер программы финансирования: FSRR-2023-0009. Организация, предоставившая финансирование: Фонд Потанина.

Даты

Поступила: 06.06.2025; Принята: 10.10.2025; Опубликована: 19.12.2025

Страницы

128-142

Полная версия статьи

Скачать PDF

QR-код EDN

1. Численный анализ напряженно-деформированного состояния остеотомий первой плюсневой кости / А. В. Полиенко [и др.] // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Математика. Механика. Информатика. - 2023. - Т. 23, № 4. - С. 496-511.  DOI: 10.18500/1816-9791-2023-23-4-496-511 EDN: OZSOKF
2. Разработка системы поддержки принятия врачебных решений в травматологии и ортопедии. Биомеханика как инструмент предоперационного планирования / А. С. Бескровный [и др.] // Российский журнал биомеханики. - 2021. - Т. 25, № 2. - С. 118-133.  DOI: 10.15593/RZhBiomeh/2021.2.01 EDN: IEGOHC
3. Иванов Д. В. Биомеханическая поддержка решения врача при выборе варианта лечения на основе количественных критериев оценки успешности // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Математика. Механика. Информатика. - 2022. - Т. 22, № 1. - С. 62-89.  DOI: 10.18500/1816-9791-2022-22-1-62-89 EDN: ZYXHTD
4. Извлечение клинически значимых данных из биомеханического моделирования вариантов хирургического лечения травмы позвоночника при повреждении позвонков Th10, Th11 / А. М. Донник [и др.] // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Математика. Механика. Информатика. - 2019. - Т. 19, № 4. - С. 439-453.  DOI: 10.18500/1816-9791-2019-19-4-439-453 EDN: WWAPOI
5. Методология "планирование - моделирование - прогнозирование" для предоперационного планирования в травматологии-ортопедии / Л. В. Бессонов [и др.] // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Математика. Механика. Информатика. - 2024. - Т. 24, № 3. - С. 359-380.  DOI: 10.18500/1816-9791-2024-24-3-359-380 EDN: IQBZWJ
6. On the question of the effect of the loading method on the cancellous bone effective elasticity modulus / I. F. Parshina [et al.] // Mechanics of Solids. - 2024. - Vol. 59, no. 7. - P. 3870-3879.  DOI: 10.1134/S0025654424606645 EDN: PSBMDD
7. Разработка и апробация мобильного стенда по исследованию механических свойств биологических тканей / И. Ф. Паршина [и др.] // Российский журнал биомеханики. - 2024. - Т. 28, № 3. - С. 39-46.  DOI: 10.15593/RZhBiomeh/2024.3.03 EDN: ZAXECC
8. Influence of osteoporosis on the compressive properties of femoral cancellous bone and its dependence on various density parameters / F. Metzner [et al.] // Sci Rep. - 2021. - Vol. 11, no. 1. - P. 13284. -  DOI: 10.1038/s41598-021-92685-z EDN: ZNKGVY
9. The effects of force application on the compressive properties of femoral spongious bone / F. Metzner [et al.] // Clin Biomech (Bristol). - 2023. - Vol. 101. - P. 105866. -  DOI: 10.1016/j.clinbiomech.2022.105866 EDN: PPGFHP
10. Experimentally-based multiscale model of the elastic moduli of bovine trabecular bone and its constituents / E. Hamed [et al.] // Mater Sci Eng C Mater Biol Appl. - 2015. - Vol. 54. - P. 207-216. -  DOI: 10.1016/j.msec.2015.02.044
11. Structural strength of cancellous specimens from bovine femur under cyclic compression / K. Endo [et al.] // PeerJ. – 2016. – Vol. 4. – P. 1562. – DOI:10.7717/peerj.1562.
12. К вопросу об изучении структурных и механических характеристик губчатой костной ткани крупного рогатого скота / И. Ф. Паршина [и др.] // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Математика. Механика. Информатика. - 2025. - Т. 25, № 2. - С. 231-245. -  DOI: 10.18500/1816-97912025-25-2-231-245 EDN: QLRACF

1. Gurevich G.B. Foundations of the Theory of Algebraic Invariants. Moscow, Leningrad, GITTL Publ., 1948. 408 p. [Gurevich G.B. Foundations of the Theory of Algebraic Invariants. Groningen, P. Noordhoff, 1964. 429 p.]. (In Russian).
2. Spencer A.J.M. Theory of Invariants. Moscow, Mir Publ., 1974. (Russian transl.).
3. Zhilin P.A. Rational Mechanics of Continuous Media. St. Petersburg, Polytechnic University Publ., 2012. ISBN: 978-5-7422-3248-3. EDN: QJZXJR. (In Russian).
4. Sushkevich A.K. Foundations of Higher Algebra. ONTI Publ., Main Editorial Office of Technical and Theoretical Literature, 1937. (In Russian).
5. Spencer A.J.M., Rivlin R.S. Isotropic integrity bases for vectors and second-order tensors: Part I. Archive for Rational Mechanics and Analysis, 1962, vol. 9, pp. 45–63. DOI: 10.1007/BF00253332. EDN: GVUVPP.
6. Spencer A.J.M. Isotropic integrity bases for vectors and second-order tensors: Part II. Archive for Rational Mechanics and Analysis, 1965, vol. 18, no. 1, pp. 51–82. DOI: 10.1007/BF00253982. EDN: LEYJBJ.
7. Cosserat E.M.P., Cosserat F. Theory of Deformable Bodies. Paris, A. Hermann et fils, 1909. VI+226 p. (In French).
8. Günther W. Zur Statik und Kinematik des Cosseratschen Kontinuums. Abhandlungen der Braunschweigischen Wissenschaftlichen Gesellschaft, 1958, vol. 10, pp. 195–213. (In German).
9. Kessel S. Lineare Elastizitätstheorie des anisotropen Cosserat-Kontinuums. Abhandlungen der Braunschweigischen Wissenschaftlichen Gesellschaft, 1964, vol. 16, pp. 1–22. (In German).
10. Neuber H. Über Probleme der Spannungskonzentration im Cosserat-Körper. Acta Mechanica, 1966, vol. 2, pp. 48–69. DOI: 10.1007/BF01176729. EDN: RRUNTI. (In German).
11. Neuber H. On the general solution of linear-elastic problems in isotropic and anisotropic Cosserat continua. Applied Mechanics: Proceedings of the Eleventh International Congress of Applied Mechanics Munich (Germany), 1964. Springer, 1966, pp. 153–158. DOI: 10.1007/978-3-662-29364-5_16.
12. Neuber H. On the Effect of Stress Concentration in Cosserat Continua. Mechanics of Generalized Continua. Ed. by Ekkehart Kröner. Berlin, Heidelberg, Springer Berlin Heidelberg, 1968, pp. 109–113.
13. Nowacki W. Theory of Micropolar Elasticity. Berlin, Springer, Springer Science & Business Media, 1972.
14. Besdo D. A contribution to the nonlinear theory of the Cosserat-continuum. Acta Mechanica, 1974, vol. 20, pp. 105–131. DOI: 10.1007/BF01374965. EDN: DHXIWG.
15. Nowacki W. Theory of Asymmetric Elasticity. Oxford, New York, Toronto, Sydney, Paris, Frankfurt, Pergamon Press, 1986. viii+383 p.
16. Dyszlewicz J. Micropolar Theory of Elasticity. Lecture Notes in Applied and Computational Mechanics. Berlin, Springer Science & Business Media, 1986. xv+345 p.
17. Radaev Yu.N. Multiplier rule in covariant formulations of micropolar theories of continuum mechanics. Vestnik Samarskogo Gosudarstvennogo Tekhnicheskogo Universiteta. Seriya Fiziko-Matematicheskie Nauki, 2018, vol. 22, pp. 504–517. DOI: 10.14498/vsgtu1635. EDN: YOYJQD. (In Russian).
18. Radaev Yu.N., Murashkin E.V. Pseudotensor formulation of mechanics of hemitropic micropolar media. Problemy Prochnosti i Plastichnosti, 2020, vol. 82, no. 4, pp. 399–412. DOI: 10.32326/1814-9146-2020-82-4-399-412. EDN: TODIFV. (In Russian).
19. Murashkin E.V., Radaev Yu.N. Heat conduction of micropolar solids sensitive to mirror reflections of three-dimensional space. Uchenye Zapiski Kazanskogo Universiteta. Seriya Fiziko-Matematicheskie Nauki, 2023, vol. 165, no. 4, pp. 389–403. DOI: 10.26907/2541-7746.2023.4.389-403. EDN: HTQAHJ.
20. Murashkin E.V., Radayev Y.N. Heat transfer in anisotropic micropolar solids. Mechanics of Solids, 2023, vol. 58, no. 9, pp. 3111–3119. DOI: 10.3103/S0025654423700255. EDN: WBUGBA.
21. Murashkin E.V., Radayev Y.N. On algebraic triple weights formulation of micropolar thermoelasticity. Mechanics of Solids, 2024, vol. 59, no. 1, pp. 555–580. DOI: 10.1134/S0025654424700274. EDN: GBHEKM.
22. Murashkin E.V., Radaev Y.N. Coupled thermoelasticity of hemitropic media. Pseudotensor formulation. Mechanics of Solids, 2023, vol. 58, no. 3, pp. 802–813. DOI: 10.3103/S0025654423700127. EDN: CISJLW.
23. Murashkin E.V., Radaev Yu.N. On polyvariance of the basic equations of coupled thermoelasticity of a micropolar body. Vestn. Chuvash. Gos. Ped. Univ. im. I. Ya. Yakovleva. Ser.: Mekh. Pred. Sost., 2023, no. 3(57), pp. 112–128. DOI: 10.37972/chgpu.2023.57.3.010. EDN: RQUKBG. (In Russian).
24. Murashkin E.V., Radaev Yu.N. Multiweight thermomechanics of hemitropic micropolar bodies. Vestn. Chuvash. Gos. Ped. Univ. im. I. Ya. Yakovleva. Ser.: Mekh. Pred. Sost., 2023, no. 4(58), pp. 86–120. DOI: 10.37972/chgpu.2023.58.4.010. EDN: ZUIUPG. (In Russian).
25. Murashkin E.V., Radaev Yu.N. Reduction of natural forms of hemitropic energy potentials to conventional forms. Vestn. Chuvash. Gos. Ped. Univ. im. I. Ya. Yakovleva. Ser.: Mekh. Pred. Sost., 2022, no. 4(54), pp. 108–115. DOI: 10.37972/chgpu.2022.54.4.009. EDN: DTZTJY. (In Russian).
26. Murashkin E.V., Radaev Yu.N. On two basic natural forms of the potential of asymmetric force and couple stress tensors in mechanics of hemitropic bodies. Vestn. Chuvash. Gos. Ped. Univ. im. I. Ya. Yakovleva. Ser.: Mekh. Pred. Sost., 2022, no. 3(53), pp. 86–100. DOI: 10.37972/chgpu.2022.53.3.010. EDN: YOEHQV. (In Russian).
27. Murashkin E.V. On the relation between micropolar constitutive parameters of thermodynamic state potentials. Vestn. Chuvash. Gos. Ped. Univ. im. I. Ya. Yakovleva. Ser.: Mekh. Pred. Sost., 2023, no. 1(55), pp. 110–121. DOI: 10.37972/chgpu.2023.55.1.012. EDN: JXXIAX. (In Russian).
28. Murashkin E.V., Radayev Y.N. A negative weight pseudotensor formulation of coupled hemitropic thermoelasticity. Lobachevskii Journal of Mathematics, 2023, vol. 44, no. 6, pp. 2440–2449. DOI: 10.1134/S1995080223060392. EDN: PINYDI.
29. Murashkin E.V., Radayev Y.N. Theory of Poisson's ratio for a thermoelastic micropolar acentric isotropic solid. Lobachevskii Journal of Mathematics, 2024, vol. 45, no. 5, pp. 2378–2390. DOI: 10.1134/S1995080224602480. EDN: ASGCQB.
30. Krylova E.Yu., Murashkin E.V., Radaev Y.N. The Nye cells and figures for athermic hemitropic, isotropic, and ultraisotropic micropolar elastic solids. Mechanics of Solids, 2024, vol. 59, no. 3, pp. 1311–1320. DOI: 10.1134/S0025654424603719. EDN: JQCHME.

Авторские права и лицензия

© 2025 Автор(ы). Статья публикуется в открытом доступе на условиях лицензии Creative Commons «Attribution» 4.0 Всемирная (CC BY 4.0), которая разрешает использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии надлежащего указания авторства. Авторские права на статью сохраняются за авторами.