نموذج العضلية الهيكلية الخاصة بهذا الموضوع لدراسة سلالة العظام أثناء الحركة الديناميكية

الهدف العام من هذا الإجراء هو إنشاء نموذج عضلي هيكلي خاص بالموضوع: لتحليل إجهاد العظام. يمكن أن تساعد هذه الطريقة في الإجابة على الأسئلة الرئيسية في مجال الهندسة الطبية الحيوية مثل قياس تشوه العظام البشرية أثناء الحركة الديناميكية. الميزة الرئيسية لهذه التقنية هي أنه يتم تنفيذ نهج غير جراحي لدراسة قوة العظام أثناء الأنشطة البدنية الديناميكية.

ستظهر الإجراء ماريسا لو وكيرستين هول ، طلاب الدراسات العليا من مختبري. لبدء هذا الإجراء ، قم بإجراء المسح المقطعي المحوسب والقياس البشري على الموضوع. بعد ذلك ، ضع علامات عاكسة مقاس 14 مم على جسم المشاركين كما هو موضح في بروتوكول النص.

ضع ألواح بلاستيكية شبه صلبة بأربع مجموعات علامات على أفخاذ وسيقان المشاركين. بعد إدخال معلومات الأشخاص في برنامج التقاط الحركة ، اطلب منهم الوقوف بلا حراك في وسط الغرفة المعايرة مع مباعدة أقدامهم بعرض الكتفين. ثم اطلب منهم تمديد أطرافهم العلوية بشكل جانبي بحيث تتعرض جميع العلامات العاكسة جيدا للكاميرات.

في نافذة البرنامج الرئيسية ، افتح جزء الأدوات ، وانقر فوق علامة التبويب إعداد الموضوع. في قسم التقاط الموضوع ، انقر فوق ابدأ لتسجيل تجربة حركة مدتها ثلاث ثوان لتكون تجربة المعايرة الثابتة. للبدء في تحديد مركز مفصل الورك الوظيفي ، اطلب من المشارك الوقوف على ساق واحدة مع مد الساق الأخرى بالكامل إلى الأمام قليلا.

اطلب من المشارك تحريك الساق الممتدة حول مفصل الورك للأمام والعودة إلى الوضع المحايد. الأمامي الجانبي والعودة إلى الوضع المحايد. ثم بشكل جانبي والعودة إلى الوضع المحايد.

بعد ذلك ، اطلب من المشارك تحريك نفس الساق حول مفصل الورك الخلفي بشكل جانبي والعودة إلى الوضع المحايد. للخلف والعودة إلى الوضع المحايد. ثم في حركة طوف.

في نافذة البرنامج الرئيسية ، افتح جزء الأدوات ، وانقر فوق علامة التبويب الالتقاط ، ثم في قسم الالتقاط انقر فوق ابدأ لتسجيل تجربة الحركة لكل حركة وظيفية للورك. للبدء في تحديد مركز مفصل الركبة الوظيفي ، اطلب من المشارك الوقوف على ساق واحدة مع الحفاظ على فرط تمدد الورك بزاوية 30 درجة في الساق الأخرى. بعد ذلك ، اطلب من المشارك إجراء ثني الركبة بزاوية 45 درجة مع الساق غير الحاملة للوزن.

اطلب منهم تكرار هذا خمس مرات. في قسم الالتقاط في جزء الأدوات، انقر فوق ابدأ لتسجيل تجربة الحركة لكل حركة وظيفية للركبة. ضع الصندوق الخشبي المعدل للارتفاع على مساحة من الأرضية مغطاة بحصيرة مطاطية ، وتأكد من أنه يقع على بعد 11 سم تقريبا من حواف ألواح القوة.

بعد ذلك ، اطلب من المشارك الوقوف فوق الصندوق. اطلب من المشارك مد قدمه المهيمنة مباشرة أمام منطقة الجزاء ، ثم اجعله يحرك وزنه للأمام ويخرج من منطقة الجزاء. يجب أن تهبط ساقي المشاركين على الأرض في نفس الوقت مع اصطدام كل قدم بلوحة قوة منفصلة ، اطلب من المشارك البقاء واقفا حتى يكتمل التقاط الحركة للتجربة.

كرر التقاط الحركة ثلاث مرات لجمع ثلاث تجارب حركة لكل ارتفاع. أولا ، افتح برنامج التقاط الحركة. في النافذة الرئيسية ، انتقل إلى جزء الاتصالات ، وانقر فوق علامة التبويب إدارة البيانات وحدد إحدى تجارب الحركة المسجلة.

افتح بيانات الإصدار التجريبي في البرنامج. في جزء الأدوات، انقر فوق علامة التبويب خط الأنابيب. من قائمة خطوط الأنابيب الحالية ، حدد خط أنابيب إعادة البناء ، وانقر فوق الزر تشغيل لبدء عملية إعادة البناء للحصول على مسارات ثلاثية الأبعاد للعلامات العاكسة.

انتقل إلى جزء الأدوات وانقر فوق علامة التبويب تحرير التسمية، في قسم التسمية اليدوية، حدد أسماء العلامات الفردية وقم بتسمية المسارات ثلاثية الأبعاد المقابلة. عند اكتمال التسمية، انقر فوق الزر حفظ في شريط الأدوات. لبدء إنشاء نموذج هيكل عظمي للجسم السفلي ، افتح برنامج المحاكاة الديناميكية متعدد الأجسام مع تثبيت قابس نمذجة جسم الإنسان.

في شاشة البداية ، انقر نقرا مزدوجا فوق رمز النموذج الجديد لفتح لوحة تحكم مبنى النموذج ، في قسم مكتبة قاعدة البيانات الأنثروبومترية في لوحة النمذجة الرئيسية ، اختر الجسم العام من القائمة المنسدلة ، وحدد كتلة الجسم وطول الجسم والجنس والعمر. في قسم تكوين الجسم في لوحة النمذجة الرئيسية ، انقر فوق زر الاختيار السفلي للجسم ، في القائمة المنسدلة للوحدات ، حدد مم ، كجم ، نيوتن ؛ انقر فوق الزر تطبيق في قسم إنشاء جدول قياس الجسم لقبول قياسات الجسم. استمر في النقر فوق الزر تطبيق في قسم إنشاء شريحة بشرية لإنشاء نموذج قاعدة هيكل عظمي للجسم السفلي.

لبدء نمذجة مفاصل الجزء السفلي من الجسم ، افتح القائمة المنسدلة للقائمة الرئيسية في لوحة النمذجة الرئيسية وحدد الوصلات لفتح لوحة تكوين المشتركة. في قسم عنصر الدوران المشترك في لوحة تكوين المفصل ، انقر فوق الزر التالي لإعداد النموذج مع وصلات التسجيل. في قسم مخمدات الزنبرك وخصائص حدود المفاصل ، أدخل معلمات صلابة المفصل الاسمية ، وتخميد المفصل الاسمي وصلابة توقف المفصل كما هو موضح هنا.

استمر في تحديد الساق اليسرى والساق اليمنى عن طريق التحقق من أزرار الاختيار المقابلة ، وانقر فوق الزر تطبيق لقبول تكوينات المفصل. بعد ذلك ، افتح القائمة المنسدلة للقائمة الرئيسية في لوحة النمذجة الرئيسية وحدد سير العمل ، في القائمة المنسدلة للقوائم الفرعية حدد المشية والمعايرة ، في قسم بيانات المركز المشترك أدخل ملف مركز مفصل الجزء السفلي من الجسم. ثم انقر فوق الزر تحميل لاستيراد البيانات وتعديل مواقع المراكز المشتركة ، في قسم التجربة الثابتة للتحميل ، أدخل تجربة التقاط حركة المعايرة الثابتة.

انقر فوق الزر تحميل لاستيراد الملف وتحديد معلمات نموذج الهيكل العظمي للجسم السفلي. لبدء نمذجة عضلات الهيكل العظمي ، افتح القائمة الرئيسية المنسدلة في لوحة النمذجة الرئيسية وحدد الأنسجة الرخوة ، وبعد ذلك افتح القائمة الفرعية المنسدلة وحدد إنشاء مجموعة الأنسجة الأساسية. في قسم عنصر بلاط انقباض العضلات، انقر فوق إعداد النموذج مع تسجيل عناصر العضلات.

بعد ذلك ، في قسم خصائص عضلات عنصر التسجيل العام ، انقر فوق زر الاختيار المقابل لمجموعة 45 عضلة محدثة ثم اقبل الإعدادات الافتراضية لخصائص العضلات كما هو موضح هنا. تحقق من أزرار الاختيار الخاصة بالساق اليسرى والساق اليمنى بحثا عن تعيينات العضلات، ثم انقر فوق الزر تطبيق لقبول التكوينات. في هذه الدراسة ، يتم استخدام طريقة غير جراحية لتحديد تشوه الساق أثناء الأنشطة عالية التأثير.

يتم التحقق من دقة المحاكاة الديناميكية الأمامية من خلال مقارنة زوايا مفصل الجسم السفلية من المحاكاة بزوايا المفصل المقابلة كما تم قياسها لبيانات التقاط الحركة. يتم الانتهاء من هذه المقارنات لزاوية الكاحل وزاوية الركبة وزاوية الورك في جميع ارتفاعات السقوط الثلاثة حيث تمثل الخطوط الرأسية لحظات التأثير. كما يتضح ، تتفق بيانات المحاكاة والتجريبية إلى حد كبير ، مما يدل على أن المحاكاة نفسها تتمتع بدرجة عالية من الدقة.

ثم يتم استخدام برنامج التحليل الإحصائي لحساب معاملات الارتباط المتبادل بين زوايا الوصلة التجريبية والمحاكاة عند تأخر صفر. يتم تسجيل سلالات الذروة في المنطقة الإنسية الأمامية لمنتصف عمود الظنبوب بينما يهبط الموضوع من ثلاثة ارتفاعات مختلفة. توضح حالة الهبوط التي يبلغ طولها 52 سم أكبر ذروة والحد الأدنى للرأس الأساسي وذروة الحد الأدنى لسلالات القص القصوى.

ينظر أيضا إلى زيادة الحد الأقصى للسلالات الرئيسية مع زيادة ارتفاع السقوط. بعد تطويرها ، مهدت هذه التقنية الطريق للباحثين في مجال الهندسة الطبية الحيوية ، لاستكشاف آليات إصابات إجهاد العظام لدى الرياضيين والمتدربين العسكريين.