نوع مقاله: مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مکانیک، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایران

2 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شریف، تهران

3 دانشکده مکانیک، دانشگاه صنعتی شریف، تهران

10.22041/ijbme.2019.109726.1493

چکیده

تغییر در الگوهای فعالیت عضلانی یکی از عوامل و نیز پیامد های کمردرد غیر اختصاصی مزمن به حساب می آید. در مطالعات اخیر استفاده از سینرجی عضلانی به عنوان راهکاری ارزنده برای تحلیل نحوه همکاری عضلات در حرکات بدن معرفی شده است. در این مجال، روش مطالعاتی جدیدی برای مدلسازی بالاتنه و استخراج سینرجی های عضلانی متغییر با زمان در حرکات صفحه ای خم شدن کمر ارائه شده است. بنابراین با لحاظ نمودن 18 عضله تاثیر گذار و تابع هزینه ترکیبی کمینه جرک- انرژی، 24 حرکت و الگوهای عضلانی متناظر آنها شبیه سازی شده اند.جهت بررسی نقش سرعت، الگوی فعالیت عضلانی به دو بخش تونیک ، جهت غلبه بر نیروی گرانش و بخش فازیک، متناسب با سرعت حرکت بالاتنه تقسیم بندی شده اند. در ادامه برای هر جهت سه زمان دستیابی به هدف 0.75 ، 1 و 2 ثانیه لحاظ گردیده است. نتایج نشان می دهد که 77 % از الگوی عضلانی حرکات کمر با استفاده از 4 سینرجی فازیک و 4 سینرجی تونیک حاصل می گردد. سینرجی های بدست آمده کاملا ً تحت تاثیر جهت و سرعت حرکت می باشند به گونه ای که هر جفت از سینرجی فازیک و تونیک در یکی از جهات اصلی بیشترین تاثیر را ایفاء می کنند. از طرفی افزایش سرعت، سبب افزایش ضریب بزرگی و سریعتر فعال شدن سینرجی های فازیک نسبت به حالت معمول می شوند. در ادامه با در نظر گرفتن حرکت ترکیبی 45 درجه خمش به جلو همراه با 30 درجه خمش به چپ، 77.2 % از الگوهای عضلانی حرکت با استفاده از سینرجی های متغییر با زمان بازسازی شده است. می توان بیان نمود که استفاده از سینرجی های عضلانی، توضیح مناسبی را برای چگونگی همکاری عضلات در تولید حرکت در جهات و سرعت های مختلف بیان می نماید.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Evaluation of Lumbar Muscle Synergy in Flexion Movement Using Time-Varying Muscle Synergies

نویسندگان [English]

  • Mehrdad Davoudi 1
  • Mohammad Parnianpour 2
  • Mahdi Bagheri Rouchi 3

1 Mechanical Engineering Department Sharif University of Technology,Tehran,Iran

2 Mechanical Engineering Department, Sharif University of Technology, Tehran, Iran

3 Mechanical Engineering Department, Sharif University of Technology, Tehran, Iran

چکیده [English]

According to the literature, changes in muscle activity patterns are considered as one of the causes of non-specific chronic low back pain. Recent studies have introduced muscle synergy as a valuable tool for analyzing how muscles work in body movements. In this way, a new study method is proposed for modeling the upper body and extracting time-varying muscle synergies in a flexural motion of the waist. In this way, a new study method is proposed for modeling trunk and extracting time-varying muscle synergies in-plane bending movements of lumbar flexion. Considering 18 effective muscles and function of the combined cost of the minimum jerk - energy, 24 different movements, and their corresponding muscle patterns have been simulated. To evaluate the role of velocity, the pattern of muscle activity was divided into two parts: tonic, to overcome the gravity force and phasic, proportional to the trunk movement velocity. In the following, three fast-reaching times of 0.75, 1, and 2 seconds were considered for each direction. The results showed that 77% of the lumbar muscle pattern of movement was achieved by four phasic synergies and four tonic synergies. The resulting synergies are quite influenced by the movement direction and velocity so that each pair of phasic and tonic synergy is most effective in one of the main directions. On the other hand, the increase in velocity causes elevated amplitude coefficient and accelerated the activation of phasic synergies compared to normal mode. Considering the 45 ° flexion combination with 30 ° left lateral bending, 77.2% of the muscle pattern of movement has been reconstructed using time-varying synergies. It can be argued that the use of muscle synergies expresses a good explanation for how muscles work in the movement in different directions and velocities.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Time-Varying Synergies
  • Phasic and Tonic Synergies
  • Spinal cord
  • optimal control