تخمين المان محدود نيروهاي وارد بر ناحيهي كمري ستون مهره‌ها با استفاده از سينماتيك اندازه‌گيري شده توسط تصويربرداري پزشكي در فعاليت خم شدن به جلو

اهميت ستون مهره‌هاي بدن به عنوان پيچيده‌ترين عضو از لحاظ تحمل بارهاي مكانيكي بر كسي پوشيده نيست. سالانه ميليون‌ها دلار در دنيا صرف درمان و هزينه‌هاي ناشي از آسيب ستون مهره‌ها مي‌گردد. از اين‌رو، مدل‌هاي المان محدود، نقش مهمي در مطالعات بيومكانيكي ستون مهره‌ها دارند. در شبيه‌سازي يك فرايند مكانيكي در ستون مهره‌ها، دانستن نيروهاي عضلات متصل به ستون مهره امري ضروري است. يافتن اين نيروها به كمك آزمايش‌هاي تجربي روي انسان، امري مخرب بوده و تخمين اين نيروها نيز به كمك روش‌هاي بهينه‌سازي و يا الكترومايوگرافي، از دقت كافي برخوردار  نمي‌باشد. لذا، در اين پژوهش به كمك ارائه‌ي يك مدل المان محدود براي ناحيه‌ي كمري ستون مهره‏ها با هندسه‌ي دقيق براي بافت‏هاي غيرفعال (ديسك‏ها و مفاصل خلفي) و هم‌چنين استخراج ميزان چرخش و جابه‌جايي مهره‌هاي ناحيه‌ي كمري ستون مهره‌ها (به جاي تخمين نيروه‌ها) از تصاوير پزشكي براي سه شخص مختلف، و در نهايت، اعمال جابه‌جايي‌ها و چرخش مهره‌ها به مدل، به عنوان شرايط مرزي، سه حالت خم شدن به جلو براي ناحيه‌ي كمري ستون مهره‌ها شبيه‌سازي گرديده است. به طور مثال، فشار وارد بر مهره‌ي L4-L5 در حالت خم شدن حدود  60 درجه‌اي به جلو، برابر با 2/4 مگاپاسكال و براي چرخش حدود  40 درجه‌اي، 1/9 مگاپاسكال ارزيابي شده است كه با اندازه‌گيري‌هاي آزمايشگاهي تطابق خوبي دارد.