کمی‌سازی بیومکانیکی نیروی وارده بر مهره‌ها و عضلات بدن در حین رکوع در نژادهای گوناگون

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دکتری مهندسی پزشکی (بیومکانیک)، استادیار گروه مهندسی پزشکی، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران

2 دانشجوی کارشناسی مهندسی‌پزشکی(بیومکانیک)، دانشکده فنی ومهندسی، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران

3 دکتری ارتز و پروتز، استادیار گروه ارتز و پروتز، دانشکده توانبخشی، دانشگاه علوم پزشکی اصفهان، اصفهان، ایران

چکیده

هدف:
ستون مُهره‌ها یا ستون فقرات بخش اصلی استخوان‌بندی انسان در نیم تنه‌ی بالایی است. نقش ستون مهره‌ها، توانایی در خم شدن و چرخیدن در تمام مسیرها، و حمایت از کل بدن و ساختارهای حیاتی آن مثل اعصاب و نخاع می‌باشد. هدف از این مطالعه، کمی‌سازی و محاسبه‌ی گشتاور و نیروی وارد بر مهره‌های L4 و L5 ستون فقرات در جنسیت و نژادهای مختلف، در حین حرکات نماز می‌باشد. ضرورت انجام این‌گونه مطالعات بر روی ستون فقرات، نشان دادن اثرات فعالیت‌های مذهبی در سلامت جسمی افراد با اندازه‌گیری وضعیت متفاوت بدنی (Anthropometry) مختلف است.
روش بررسی:
در این مطالعه، جهت بررسی بیومکانیکی ستون فقرات، از دو روش مدل‌سازی و آنالیز آن‌ در نرم‌افزار CATIA (Computer Aided Three-dimensional Interactive Application)  V5R20 و محاسبات گشتاور بر مبنای دینامیک معکوس استفاده شده است. با بکارگیری این روش‌ها، میزان گشتاور و نیروی وارد بر مهره‌ها در حین حرکات نماز، در نژاد‌های مختلف مورد ارزیابی و مقایسه قرار داده شد. همچنین با استفاده از استاندارد ملی ایمنی و بهداشت حرفه‌ای آمریکا (The National Institute for Occupational Safety and Health; NIOSH) موجود در نرم‌افزار، بر موقعیت حرکتی اندام‌های مانکن قضاوت گردید.
یافته ها:
مقایسه‌ی نیروی فشاری وارد بر L4 و L5 با استاندارهای موجود در نرم افزار نشان داد، در جنسیت زن  و مرد  از هر ملیتی، مقدار نیروی وارده بر L4 و L5، از استاندارد (NIOSH)  که 3433 نیوتن می‌باشد، کمتر بوده و در تمامی ملیت‌ها نیز نیروی فشاری و گشتاور حول L4 و L5 زنان نسبت به مردان کمتر است. همچنین در نتایج دیده شد خطای نسبی گشتاور‌ محاسبه شده از طریق دینامیک معکوس و نرم افزار CATIA 4/6 الی 20/9 درصد بوده و حداکثر درصد جمعیتی که قادر به انجام عمل رکوع نیستند زیر 1 درصد برای تمام ملیت‌ها است.
نتیجه‌گیری:
نتایج حاصل از این مطالعه در مقایسه با استانداردهای جهانی از جمله NIOSH، بیانگر این است که اعمال مرتب این نیروها بر روی ستون فقرات در انجام فرایض روزانه، هیچ گونه مشکلی برای نماز گزار ایجاد نمی‌کند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


1. Enderle JD, Blanchard SM, Bronzino JD. Introduction to biomedical engineering 2nd ed. Hartford: Trinity College; 2005: 112.

2. Valiani A.General Anatomy. 3rd ed. Isfahan: Kankaush Publication; 2003: 32-33.

3. Da Costa BR, Vieira ER. Risk factors for work-related musculoskeletal disorders: A systematic review of recent longitudinal studies.Am J Ind Med 2010; 53(3): 285-323.

4. Johanning, E. Evaluation and management of occupational low back disorders.  Am J Ind Med 2000; 37(1): 94-111.

5. Kim HJ, Chung S, Kim S, Shin H, Lee J, Kim S, et al. Influences of trunk muscles on lumbar lordosis and sacral angle. Eur Spine J 2006; 15(4): 409-14.

6. Da Costa BR, Vieira ER. Stretching to reduce work-related musculoskeletal disorders: a systematic review. J Rehabil Med 2008; 40(5): 321-8.‏

7. Pavel Tastsouline. Relax into Stretch: Instant Flexibility Through Mastering Muscle Tension, Dragon Door Pubn; 2001:58-63.

8. Rippentrop EA, et al. The relationship between   religion  /  spirituality and   physical health, mental health, and pain in a chronic pain population. Pain2005; 116(3): 311-21.

9. Baetz M, Bowen R. Chronic pain and fatigue: Associations with religion and spirituality. Pain Res Manage 2008; 13(5): 383-8.

10.  CATIA [Internet] 2014 Aug 1. Available from: http://www.3ds.com/products-services/catia

Jamshidi N, etal. Applied guide to catia Abed, 9th Edition, 2013 .11. 

12. NIOSH [Internet] 2014 Aug 1. http://www.cdc.gov/NIOSH 

13. Winter DA. Biomechanics and motor control of human movement. 3rd. New Jersey: John Wiley & Sons; 2004.

14. Al-Zuheri A, Luong L, Xing K. Biomechanical Assessment of Lower Limbs Using Support Moment Measure at Walking Worker Assembly Lines.In: Isabel L. Nunes, editor. Ergonomics - A Systems Approach. IN -Tech; 2012.

15. AbouHassan J, Milosavljevic S, Carman A. Can postural modification reduce kinetic and kinematic loading during the bowing postures of Islamic prayer? Ergonomic 2010; 53(12): 1446-54.