Doświadczalne metody wyznaczania wielkości kinematycznych głowy i kręgosłupa szyjnego człowieka

• Autorzy: Wolański W. , Potkowa P. , Tejszerska D.

Warianty tytułu

EN

Experimental methods of determining kinematical quantities of head and cervical spine

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W prezentowanej pracy przedstawiono doświadczalne metody wyznaczania wielkości kinematycznych głowy i kręgosłupa szyjnego. Etap pierwszy badań pozwolił na określenie przemieszczeń kręgów odcinka szyjnego kręgosłupa w warunkach in vivo, podczas wykonywania ruchów głową. Do rejestracji ruchu zastosowano radiografię cyfrową, zaś do obróbki wyników i ilościowego oszacowania parametrów ruchu posłużył system APAS (Ariel Performance Analysis System). Badanie umożliwiło uzyskanie informacji o położeniach kręgów przy różnym usytuowaniu głowy, jak również wzajemnych rotacji sąsiadujących segmentów. Przeprowadzona wszechstronna analiza czynnościowa stanowi podstawę do identyfikacji i zdefiniowania parametrów kinematycznych opisujących wzorce ruchowe kręgosłupa. Drugi etap badań obejmował eksperymenty wykonywane z udziałem ochotników przy wykorzystaniu specjalnego urządzenia do symulacji wpływu uderzenia pojazdu w nieruchomą przeszkodę na kinematykę głowy. Tym razem do rejestracji wielkości kinematycznych wykorzystano system kamer firmy BASLER rejestrujących obraz z dużą częstotliwością oraz aparatury do pomiaru przebiegów czasowych przyspieszeń składającej się z analizatorów SigLab i zestawu akcelerometrów. Analiza wyników pomiarów pozwoliła na wyznaczenie parametrów kinematycznych rozpatrywanych punktów głowy i tułowia podczas wymuszenia wywołanego gwałtownym zatrzymaniem. Wyniki badań wykorzystane zostaną w przyszłości jako dane wejściowe i posłużą do weryfikacji modelu do analizy dynamiki głowy i kręgosłupa szyjnego sformułowanego w środowisku LSDYNA.

EN

This paper introduces experimental methods of determining kinematical quantities of head and cervical spine. First stage of research allowed to assign the dislocation of cervical spine vertebras under in vivo conditions during head movements. A digital radiography was used to record the movement. For processing results and to estimate quantitative parameters of movement an APAS system (Ariel Performance Analysis System) was used. The research allowed to acquire information about the position of the vertebras during different head placements as well as mutual rotations of neighboring segments. Conducted comprehensive functional analysis is a ground base to identification and to define kinematical parameters describing movement patterns of the spine. The second stage of research included experimental studies on volunteers with the use of a device to simulate a crash of a vehicle into a stationary obstacle. To record the kinematical quantities a set of video cameras from BASLER firm was used, which has a high frequency image recording capability, and an equipment to measure acceleration time courses with SigLab analyzers along with a set of accelerometers. The result analysis allowed to determine kinematical parameters of considered points during forced action derived from rapid stopping. Results of the research will be used as a input data and will allow to verify a model used for analyzing the dynamics of head movement and cervical spine defined in a LSDYNA environment.

Słowa kluczowe

PL

kręgosłup szyjny; radiografia cyfrowa; analiza kinematyczna; biomechanika

EN

cervical spine; digital radiography; kinematic analysis; biomechanics

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej. Oddział Gliwice
• Czasopismo: Modelowanie Inżynierskie
• Rocznik: 2011
• Tom: T. 10, nr 41
• Strony: 445--452
• Opis fizyczny: Bibliogr. 4 poz.

Twórcy

autor

Wolański W.

autor

Potkowa P.

autor

Tejszerska D.

• Katedra Mechaniki Stosowanej, Politechnika Śląska,

Bibliografia

• 1. Będziński R.: Biomechanika inżynierska: zagadnienia wybrane. Wrocław: Ofic. Wyd. Pol. Wrocł., 1997.
• 2. Mazurkiewicz S.: Wybrane zagadnienia z inżynierii medycznej. Zbior publikacji pod redakcją S. Mazurkiewicza. Krakow: Pol. Krak., 2003.
• 3. Radek A., Maciejczak A.: Stabilizacja kręgosłupa. Cz. I: kręgosłup szyjny. Krakow: Uczel. Wyd. AGH, 2006.
• 4. Wolański W.: Wpływ implantacji na wartości sił w strukturach kręgosłupa szyjnego. W: XLIV Sympozjon „Modelowanie w mechanice”. Gliwice 2055. Zesz. Nauk. Kat. Mech. Stos. nr 29, s. 511-516.