تخمين نيروهاي عضلات و مفاصل كمري تحت فعاليت‌هاي فيزيكي مختلف با استفاده از يك مدل تركيبي بهينه‌سازي و الكترومايوگرافي از ستون فقرات

شيوع كمردرد و ناهنجاري هاي كمري در جوامع مختلف رو به افزايش است، به علاوه اندازه گيري مستقيم نيروي مربوط به عضلات و مهره هاي ستون فقرات بسيار دشوار است. از اين‌رو، استفاده از مدل هاي بيومكانيكي اسكلتي-عضلاني به عنوان يك ابزار جهت محاسبه و تخمين نيروهاي وارده بر ستون فقرات در فعاليت هاي مختلف كاربرد فراواني پيدا كرده است. لذا هدف اين پژوهش تخمين نيروهاي مذكور به روش هاي مختلف به خصوص در فعاليت باربرداري مي باشد. بدين منظور از يك مدل اسكلتي-عضلاني آناتوميكي توسعه يافته شامل 6 مفصل سه درجه‌ي آزادي و 76 فسيكل عضلاني استفاده شده است. به علت بيش‌تر بودن تعداد مجهولات (نيروي عضلات) از تعداد معادلات تعادل، سيستم دچار افزونگي بوده و مساله جهت حل، نامعين مي باشند. بنابراين، از روش هاي تركيبي بهينه‌سازي و الكترومايوگرافي براي تخمين نيروي عضلات استفاده شده است. از آن‌جا كه نيروهاي عضلات حاصل از روش الكترومايوگرافي، معادلات تعادل را ارضا نمي كند، از يك‌سري ضرايب تصحيح جهت ارضاي معادلات تعادل در تمام سطوح مفصلي كمري استفاده شده است. طبق نتايج به دست آمده براي يك فعاليت فيزيكي خاص، به علت استفاده از الگوريتم هاي مختلف جهت يافتن نيروها، ضرايب تصحيح متفاوتي براي هر عضله در روش هاي تركيبي مختلف به دست مي آيد. مقادير متفاوتي براي نيروي عضلات و ميزان پايداري تخميني توسط روش هاي تركيبي مختلف به دست آمد، اما نيروهاي فشاري و برشي مفصلي در مدل هاي تركيبي به يك‌ديگر نزديك مي باشد. جهت صحت‌سنجي نتايج مدل، از داده هاي مربوط به فشار ديسك چهارم و پنجم كمري در يك مطالعه ي آزمايشگاهي استفاده شد، كه هر دو مورد فشار را در محدوده‌ي 0/3-1/8 مگاپاسكال گزارش كرده اند.