بیومکانیک ستون مهره‌ها
ایرج دهقان هامانی؛ نوید ارجمند
دوره 11، شماره 4 ، بهمن 1396، ، صفحه 327-335
چکیده
اهمیت ستون مهرههای بدن به عنوان پیچیده‌ترین عضو از لحاظ تحمل بارهای مکانیکی بر کسی پوشیده نیست. سالانه میلیون‌ها دلار در دنیا صرف درمان و هزینه‌های ناشی از آسیب ستون مهره‌ها می‌گردد. از این‌رو، مدلهای المان محدود، نقش مهمی در مطالعات بیومکانیکی ستون مهره‌ها دارند. در شبیه‌سازی یک فرایند مکانیکی در ستون مهره‌ها، دانستن نیروهای ...
بیشتر
اهمیت ستون مهرههای بدن به عنوان پیچیده‌ترین عضو از لحاظ تحمل بارهای مکانیکی بر کسی پوشیده نیست. سالانه میلیون‌ها دلار در دنیا صرف درمان و هزینه‌های ناشی از آسیب ستون مهره‌ها می‌گردد. از این‌رو، مدلهای المان محدود، نقش مهمی در مطالعات بیومکانیکی ستون مهره‌ها دارند. در شبیه‌سازی یک فرایند مکانیکی در ستون مهره‌ها، دانستن نیروهای عضلات متصل به ستون مهره امری ضروری است. یافتن این نیروها به کمک آزمایش‌های تجربی روی انسان، امری مخرب بوده و تخمین این نیروها نیز به کمک روشهای بهینه‌سازی و یا الکترومایوگرافی، از دقت کافی برخوردار نمی‌باشد. لذا، در این پژوهش به کمک ارائه‌ی یک مدل المان محدود برای ناحیهی کمری ستون مهره‌ها با هندسه‌ی دقیق برای بافتهای غیرفعال (دیسکها و مفاصل خلفی) و همچنین استخراج میزان چرخش و جابه‌جایی مهرههای ناحیهی کمری ستون مهره‌ها (به جای تخمین نیروه‌ها) از تصاویر پزشکی برای سه شخص مختلف، و در نهایت، اعمال جابه‌جایی‌ها و چرخش مهره‌ها به مدل، به عنوان شرایط مرزی، سه حالت خم شدن به جلو برای ناحیهی کمری ستون مهره‌ها شبیه‌سازی گردیده است. به طور مثال، فشار وارد بر مهره‌ی L4-L5 در حالت خم شدن حدود 60 درجه‌ای به جلو، برابر با 4/2 مگاپاسکال و برای چرخش حدود 40 درجه‌ای، 9/1 مگاپاسکال ارزیابی شده است که با اندازه‌گیری‌های آزمایشگاهی تطابق خوبی دارد.
بیومکانیک ستون مهره‌ها
یوسف محمدی؛ رسول عابدی؛ نوید ارجمند؛ غلامرضا عطایی؛ ناصر فتورائی
دوره 11، شماره 4 ، بهمن 1396، ، صفحه 351-363
چکیده
شیوع کمردرد و ناهنجاریهای کمری در جوامع مختلف رو به افزایش است، به علاوه اندازهگیری مستقیم نیروی مربوط به عضلات و مهرههای ستون فقرات بسیار دشوار است. از این‌رو، استفاده از مدلهای بیومکانیکی اسکلتی-عضلانی به عنوان یک ابزار جهت محاسبه و تخمین نیروهای وارده بر ستون فقرات در فعالیتهای مختلف کاربرد فراوانی پیدا کرده ...
بیشتر
شیوع کمردرد و ناهنجاریهای کمری در جوامع مختلف رو به افزایش است، به علاوه اندازهگیری مستقیم نیروی مربوط به عضلات و مهرههای ستون فقرات بسیار دشوار است. از این‌رو، استفاده از مدلهای بیومکانیکی اسکلتی-عضلانی به عنوان یک ابزار جهت محاسبه و تخمین نیروهای وارده بر ستون فقرات در فعالیتهای مختلف کاربرد فراوانی پیدا کرده است. لذا هدف این پژوهش تخمین نیروهای مذکور به روشهای مختلف به خصوص در فعالیت باربرداری میباشد. بدین منظور از یک مدل اسکلتی-عضلانی آناتومیکی توسعه یافته شامل 6 مفصل سه درجه‌ی آزادی و 76 فسیکل عضلانی استفاده شده است. به علت بیشتر بودن تعداد مجهولات (نیروی عضلات) از تعداد معادلات تعادل، سیستم دچار افزونگی بوده و مساله جهت حل، نامعین میباشند. بنابراین، از روشهای ترکیبی بهینه‌سازی و الکترومایوگرافی برای تخمین نیروی عضلات استفاده شده است. از آن‌جا که نیروهای عضلات حاصل از روش الکترومایوگرافی، معادلات تعادل را ارضا نمیکند، از یک‌سری ضرایب تصحیح جهت ارضای معادلات تعادل در تمام سطوح مفصلی کمری استفاده شده است. طبق نتایج به دست آمده برای یک فعالیت فیزیکی خاص، به علت استفاده از الگوریتمهای مختلف جهت یافتن نیروها، ضرایب تصحیح متفاوتی برای هر عضله در روشهای ترکیبی مختلف به دست میآید. مقادیر متفاوتی برای نیروی عضلات و میزان پایداری تخمینی توسط روشهای ترکیبی مختلف به دست آمد، اما نیروهای فشاری و برشی مفصلی در مدلهای ترکیبی به یک‌دیگر نزدیک میباشد. جهت صحت‌سنجی نتایج مدل، از دادههای مربوط به فشار دیسک چهارم و پنجم کمری در یک مطالعهی آزمایشگاهی استفاده شد، که هر دو مورد فشار را در محدوده‌ی 3/0 - 8/1 مگاپاسکال گزارش کردهاند.
آنالیز حرکت انسان
سمانه معینی سده؛ نوید ارجمند؛ محمدعلی سنجری؛ حمیدرضا مختاری‌نیا؛ مرتضی عسگری؛ محمد پرنیان‌پور
دوره 7، شماره 4 ، اسفند 1392، ، صفحه 333-340
چکیده
نقش پایداری در جلوگیری از افتادن در حین انجام فعالیتهای روزمره و شغلی بسیار با اهمیت است. پارامترهای کنترلی مانند راستای حرکت و اعمال بار خارجی می‌‌توانند پایداری حرکت را تحت تأثیر قرار دهند. هدف مطالعه حاضر ارزیابی تأثیر عوامل کنترلی ذکر شده بر پایداری ستون فقرات است. دادههای مورد بررسی، سری زمانی حاصل از زوایای دوران کمر ...
بیشتر
نقش پایداری در جلوگیری از افتادن در حین انجام فعالیتهای روزمره و شغلی بسیار با اهمیت است. پارامترهای کنترلی مانند راستای حرکت و اعمال بار خارجی می‌‌توانند پایداری حرکت را تحت تأثیر قرار دهند. هدف مطالعه حاضر ارزیابی تأثیر عوامل کنترلی ذکر شده بر پایداری ستون فقرات است. دادههای مورد بررسی، سری زمانی حاصل از زوایای دوران کمر مربوط به 19 فرد سالم هستند. هرکدام از افراد حرکت خم و راست شدن را در دو حالت باربرداری قرینه (در صفحه ساجیتال) و غیرقرینه (بین صفحه ساجیتال و صفحه عرضی) و در دو وضعیت بدون بار و با بار 8 کیلوگرمی انجام داده‌‌اند. برای ارزیابی پایداری دینامیک، متناسب با انجام حرکات تکراری، از روش غیرخطی نمای لیاپانوف استفاده شده است. نتایج تجزیه واریانس نشان داد اختلاف معنی‌‌داری (0.016=p) بین دو حالت قرینه و غیرقرینه وجود دارد. مقایسه میانگین حاکی از ناپایدارتر بودن حرکت در راستای قرینه در مقایسه با راستای غیرقرینه بود. برای تفسیر این نتیجه می‌‌توان به عواملی مانند فعالیت بیشتر عضلات مایل داخلی و خارجی و وجود قیود مکانیکیبیشتر در ستون فقرات در طول حرکت غیرقرینه اشاره کرد.نتایج تجزیه واریانس همچنین نشان داد که اعمال بار 8 کیلوگرمی و اثر متقابل راستا در بار تأثیر معناداری بر پایداری دینامیک موضعی نداشته است.
