ﺑﺮرﺳﯽ ﺑﯿﻮﻣﮑﺎﻧﯿﮑﯽ راﺑﻄﻪ آﻧﺘﺮوﭘﻮﻣﺘﺮي ﺑﺎ ﻧﯿﺮوي وارد ﺑﺮ ﻣﻬﺮهﻫﺎي ﮐﻤﺮي در ﺣﯿﻦ ﺟﻮﺷﮑﺎري

Biomechanical study of the relationship between anthropometry and forces applied on the lumbar vertebrae during welding

مقدمه: اختلالات اسكلتي عضلاني از دلايل عمده ناتواني كارگران و كاهش بهره‌وري در كشورهاي صنعتي مي‌باشند. مطالعات نشان مي‌دهند يكي از مشاغلي كه باعث ايجاد اختلالات اسكلتي عضلاني مي‌گردد، جوشكاري است. جهت بررسي علل اين اختلالات، اين مطالعه با هدف يافتن روابطي بين ارگونومي محيط كار و آنتروپومتري انسان، با ميزان نيرو و گشتاور وارد بر مهره‌هاي كمري جوشكاران، انجام گرفت. روش بررسي: در اين مطالعه پژوهشي، از دو روش مدل‌سازي و آناليز در نرم‌افزار CATIA V5R20 و محاسبات ديناميك معكوس، جهت بررسي بيومكانيكي ستون فقرات10 مانكن با آنتروپومتري مختلف، در 2 حالت جوشكاري استفاده شد. همچنين با بكارگيري استاندارد‌هاي ايمني و بهداشت شغلي موجود در نرم‌افزار، بر موقعيت حركتي اندام‌هاي مدل‌ها قضاوت گرديد. نتايج: نتايج محاسبات ديناميك معكوس و نرم‌افزار كتيا نشان داد كه با افزايش حدود 13 درصدي قد كارگران آمريكايي، گشتاور و نيروي وارد بر مهره‌هاي كمري ال4 و ال5، حدود47-45% افزايش مي‌يابد. همچنين با افزايش طول بالاتنه و پايين‌تنه‌ي كارگران، درصد جمعيت كارگراني كه قادر به جوشكاري نيستند، افزايش يافت. مقايسه‌ جوشكاري نشسته و ايستاده نشان داد كه در حالت نشسته نيروي وارد بر مهره‌ها 28-26% بيش‌تر از حالت ايستاده مي‌باشد. نتيجه‌گيري: نتايج اين مطالعه در مقايسه با استانداردهاي جهاني از جمله NIOSH، نشان مي‌دهد كه با افزايش طول بالاتنه و پايين‌تنه‌ جوشكاران، نيرو و گشتاور وارد بر مهره‌هاي كمري افزايش يافته و به دليل بالاتر بودن نيرو و گشتاور در حالت جوشكاري نشسته نسبت به ايستاده، خطر بيش‌تري جوشكاران سطوح كم ارتفاع را تهديد مي‌كند.

Introduction: Musculoskeletal disorders are predominant causes of workers, disabilities and reducing productivity in industrial countries. Studies should one of the jobs that may cause musculoskeletal disorders, is welding. To investigate the causes of these disorders, this study attempts to find relationships between workplace ergonomics, human anthropometry and the amount of force and torque acting on the lumbar vertebrae of welders. Methods: In this study, two modeling and analysis methods in CATIA V5R20 software and reverse dynamic calculations, were used to assess biomechanical characteristics of 10 manikins with different anthropometric dimensions in 2 different welding positions. Also by using of occupational health and safety standards in software, the motor position of manikins limbs were judged. Results: Inverse dynamics calculations and CATIA software showed that by increasing the stature of American workers about 13%, the torque and force acting on the L4-L5 vertebrae increase approximately 45-47%. Also, by increasing the length of the upper and lower body segments, the percentage of workers who are not capable of welding, increased. In addition, Comparison between sitting and standing welding showed in sitting welding position, the force acting on the vertebrae is 26-28% more than standing position. Conclusion: The results of this study compared with international standards such as NIOSH, indicate that by increasing the length of the upper and lower body segments in welders, the force and torque acting on the lumbar vertebrae increased and because of more force and torque in sitting than standing welding position, perils threaten the low-lying levels welders.