נושא ספציפי דגם השלד והשרירים ללמוד עצם המתח במהלך תנועה דינאמית

המטרה הכוללת של הליך זה היא ליצור מודל שרירים ושלד ספציפי לנבדק לניתוח מתח עצם. שיטה זו יכולה לעזור לענות על שאלות מפתח בתחום ההנדסה הביו-רפואית כגון כימות עיוות עצם אנושית במהלך תנועה דינמית. היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא שמיושמת גישה לא פולשנית לחקר חוזק העצם במהלך פעילות גופנית דינמית.

המדגימות את ההליך יהיו מריסה לו וקרסטין הול, סטודנטיות לתארים מתקדמים מהמעבדה שלי. כדי להתחיל בהליך זה בצע סריקת CT ומדידה אנתרופומטרית על הנבדק. לאחר מכן, הניחו סמנים מחזירי אור בקוטר 14 מ"מ על גוף המשתתפים כמתואר בפרוטוקול הטקסט.

הניחו לוחות פלסטיק קשיחים למחצה עם ארבעה אשכולות טושים על הירכיים והשוקיים של המשתתפים. לאחר הזנת המידע של הנבדקים לתוכנית לכידת התנועה, בקשו מהם לעמוד ללא תנועה במרכז החדר המכויל עם כפות הרגליים ברוחב הכתפיים. לאחר מכן בקש מהם להאריך את הגפיים העליונות שלהם לרוחב כך שכל הסמנים הרפלקטיביים יהיו חשופים היטב למצלמות.

בחלון התוכנית הראשי, פתח את חלונית הכלים, לחץ על הכרטיסיה הכנת נושא. במקטע לכידת הנושא, לחץ על התחל כדי להקליט ניסיון תנועה של שלוש שניות כדי להיות ניסוי הכיול הסטטי. כדי להתחיל לקבוע את מרכז מפרק הירך התפקודי, בקש מהמשתתף לעמוד על רגל אחת תוך הארכת הרגל השנייה מעט קדימה.

הנחו את המשתתף להזיז את הרגל המורחבת סביב מפרק הירך מלפנים ולחזור לניטרלי. קדמי לרוחב וחוזר לניטרלי. ואז לרוחב ולחזור לניטרלי.

לאחר מכן יש למשתתף להזיז את אותה רגל סביב מפרק הירך אחורי לרוחב ולחזור לניטרלי. לאחור ולחזור לניטרלי. ואז בתנועת היקף.

בחלון התוכנית הראשי, פתח את חלונית הכלים, לחץ על לשונית הלכידה ולאחר מכן בקטע הלכידה לחץ על התחל כדי להקליט ניסיון תנועה עבור כל תנועת ירך פונקציונלית. כדי להתחיל לקבוע את מרכז מפרק הברך התפקודי, בקש מהמשתתף לעמוד על רגל אחת תוך שמירה על מתיחת יתר של 30 מעלות של הירך של הרגל השנייה. לאחר מכן, הנחו את המשתתף לבצע כיפוף ברכיים של 45 מעלות עם הרגל שאינה נושאת משקל.

בקש מהם לחזור על זה חמש פעמים. במקטע לכידה של חלונית הכלים, לחץ על התחל כדי להקליט ניסיון תנועה עבור כל תנועת ברך פונקציונלית. הנח את קופסת העץ המותאמת לגובה על שטח הרצפה המכוסה בשטיחון גומי, וודא שהיא נמצאת כ-11 ס"מ מקצוות לוחות הכוח.

לאחר מכן, בקשו מהמשתתף לעמוד על גבי הקופסה. הנחו את המשתתף להושיט את כף רגלו הדומיננטית ישירות מול הקופסה, ואז בקשו ממנו להעביר את משקלו קדימה ולצאת מהקופסה. שתי רגלי המשתתפים צריכות לנחות על הקרקע בו זמנית כאשר כל רגל פוגעת בלוחית כוח נפרדת, לבקש מהמשתתף להישאר עומד עד להשלמת לכידת התנועה של הניסוי.

חזור על לכידת התנועה שלוש פעמים כדי לאסוף שלושה ניסיונות תנועה עבור כל גובה. ראשית, פתח תוכנה ללכידת תנועה. בחלון הראשי, עבור לחלונית התקשורת, לחץ על הכרטיסייה ניהול נתונים ובחר אחד ממשפטי התנועה המוקלטים.

פתח את נתוני הניסיון בתוכנית. בחלונית הכלים, לחץ על הכרטיסיה קו צינור. מרשימת הצינור הנוכחית, בחר את צינור השחזור, לחץ על כפתור ההפעלה כדי להתחיל בתהליך השחזור כדי לקבל מסלולים תלת מימדיים של הסמנים הרפלקטיביים.

נווט אל חלונית הכלים ולחץ על הכרטיסיה עריכת תוויות, במקטע תיוג ידני בחר שמות סמנים בודדים וסמן את המסלולים התלת-ממדיים המתאימים. לאחר השלמת התיוג, לחץ על לחצן השמירה בסרגל הכלים. כדי להתחיל ליצור מודל שלד פלג גוף תחתון, פתח את תוכנת הסימולציה הדינמית הרב-גופית עם תקע מידול גוף האדם מותקן.

במסך הפתיחה, לחץ פעמיים על סמל המודל החדש כדי לפתוח את לוח הבקרה של בניית המודל, בקטע ספריית מסד הנתונים האנתרופומטרי של לוח הדוגמנות הראשי, בחר את הגוף הגנרי מהרשימה הנפתחת, ציין את מסת הגוף, גובה הגוף, המין והגיל. בקטע תצורת הגוף של לוח הדוגמנות הראשי לחץ על כפתור הבחירה של פלג הגוף התחתון, ברשימה הנפתחת יחידות בחר מ"מ, ק"ג, ניוטון; לחץ על הלחצן החל במקטע צור טבלת מדידת גוף כדי לקבל את מידות הגוף. המשך ללחוץ על כפתור היישום בקטע יצירת מקטע אנושי כדי ליצור מודל בסיס שלד בפלג גוף תחתון.

כדי להתחיל לדגמן את מפרקי פלג הגוף התחתון, פתח את הרשימה הנפתחת של התפריט הראשי בלוח הדוגמנות הראשי ובחר מפרקים לפתיחת לוח תצורת המפרק. בקטע אלמנט הסיבוב המפרק של לוח תצורת המפרק, לחץ על הכפתור הבא להכנת דגם עם מפרקי הקלטה. בסעיף בולמי קפיץ ומגבלות מפרקים הזן את הפרמטרים עבור נוקשות מפרק נומינלית, שיכוך מפרק נומינלי ונוקשות עצירת מפרק כפי שמוצג כאן.

המשך לבחור רגל שמאל ורגל ימין על ידי בדיקת לחצני הבחירה המתאימים, לחץ על כפתור היישום כדי לקבל את תצורות המפרקים. לאחר מכן, פתח את הרשימה הנפתחת של התפריט הראשי בלוח הדוגמנות הראשי ובחר זרימת עבודה, ברשימה הנפתחת של תפריטי המשנה בחר הליכה וכיול, בקטע נתוני מרכז המפרק הזן את קובץ מרכז המפרק של פלג הגוף התחתון של המשתתפים. לאחר מכן לחץ על כפתור הטעינה כדי לייבא את הנתונים ולשנות את מיקומי המרכזים המפרקים, בסעיף העומס הסטטי היכנס לניסוי לכידת תנועת הכיול הסטטי.

לחץ על כפתור הטעינה כדי לייבא את הקובץ ולהגדיר פרמטריזציה של מודל השלד של פלג הגוף התחתון. כדי להתחיל לדגמן את שרירי השלד, פתח את התפריט הראשי בלוח הדוגמנות הראשי ובחר רקמות רכות, לאחר מכן פתח את תפריט המשנה ובחר צור ערכת רקמות בסיס. במקטע רכיב אריח התכווצות שרירים, לחץ על הכן מודל עם הקלטת רכיבי שריר.

לאחר מכן, בקטע מאפייני שריר אלמנט ההקלטה הגלובלי, לחץ על כפתור הבחירה המתאים ל-45 מערך השרירים המעודכן ולאחר מכן קבל את הגדרות ברירת המחדל עבור מאפייני השריר כפי שמוצג כאן. בדוק את לחצני הבחירה עבור רגל שמאל ורגל ימין עבור הקצאות שרירים, ולאחר מכן לחץ על כפתור היישום כדי לקבל את התצורות. במחקר זה, נעשה שימוש בשיטה לא פולשנית לקביעת עיוות השוקה במהלך פעילויות בעלות השפעה גבוהה.

הדיוק של הסימולציה הדינמית קדימה מאומת על ידי השוואת זוויות המפרקים של פלג הגוף התחתון מהסימולציה לזוויות המפרקים המתאימות כפי שנמדדו עבור נתוני לכידת תנועה. השוואות אלה הושלמו עבור זווית הקרסול, זווית הברך וזווית הירך בכל שלושת גבהי הירידה שבהם הקווים האנכיים מייצגים רגעי פגיעה. כפי שניתן לראות, הסימולציה ונתוני הניסוי מסכימים במידה רבה, ומוכיחים שלסימולציה עצמה יש רמת דיוק גבוהה.

לאחר מכן נעשה שימוש בתוכנת ניתוח סטטיסטי כדי לחשב את מקדמי המתאם הצולב בין זוויות מפרקי הניסוי והסימולציה בפיגור אפס. זני השיא באזור האנטרו המדיאלי של פיר השוק האמצעי נרשמים בעוד הנבדק נוחת משלושה גבהים שונים. תנאי הנחיתה של 52 ס"מ מדגימים את הזנים הגדולים ביותר של שיא מקסימום עקרון, שיא מינימום עיקרי ושיא גזירה מקסימלי

נראה כי שיא הזנים העיקריים המקסימליים גדל ככל שגובה הירידה עולה. לאחר פיתוחה, טכניקה זו סללה את הדרך לחוקרים בתחום ההנדסה הביו-רפואית, לחקור מנגנונים של פציעות מתח בעצמות אצל ספורטאים ומתאמנים צבאיים.