Mechanikai terhelés a vállakon hátizsák hordozásakor – a tudásalapú hátizsák kialakítása felé

A katonáknak és a szabadidős hátizsákos utazóknak gyakran nehéz terheket kell viselniük a testükön katonai műveletek vagy túrázás során. A hátizsák tervezésének fejlődése ellenére a katonák által szállított terhek még mindig rendkívüli fiziológiai terhelést (lágyszövet-deformáció) jelentenek, amely gyakran kellemetlen érzést, fájdalmat, mozgásszervi sérüléseket és szenzomotoros funkciók elvesztését okozza.

Jelen vizsgálatunkban a nehéz hátizsákkal ülve a vállra felvitt nyomások jellemzése, a lágyrészek, különösen a zsír, az izmok, a brachialis plexus és a subclavia erek deformációinak értékelése történik. A jelenlegi kísérletek során nyert adatokat egy végeselemes (FE) 3D vállmodell kidolgozásához használjuk fel. A cél az, hogy jobban megértsük azokat a mechanikai terheléseket, amelyek átadódnak a vállpántok alatti szövetekre a hátizsákkal való járás/menetelés során. A projekt 2. szakaszában a kutatás során gyűjtött adatokat olyan felszerelések fejlesztésére használják fel, amelyek enyhítik a vállak terhelését, megelőzik a sérüléseket és javítják a teljesítményt.

Hipotézis

• A vállszöveten a nyomástérképezéssel megfigyelhető nagy fokális feszültség (hot-spot) az MR-vizsgálatokon is megfigyelhető lesz.
• A feszültség ezeken a forró pontokon csökkenthető a személyre szabott geometriájú hevederekkel.

Önkéntesek

Öt fiatal (18-30 éves), egészséges és fitt férfi vesz részt ebben a vizsgálatban.

Próbák tervezése

1. MR-vizsgálatok – A szkennelést a vállak anatómiájának elemzésére végezzük, és egy 3D FE-modell kifejlesztésére használják fel. A sagittális nézetet a 3D-s modell kifejlesztéséhez használjuk fel. A koronális és axiális metszeti nézeteket a vállszöveten alkalmazott deformációk értékelésére használják. A szkennelést ezután megismétlik egy 25 kg-os szabványos kereskedelmi hátizsákkal, miközben ugyanabban a testhelyzetben ül, a vállöv szöveteinek deformációinak felmérésére. A becsült idő minden vizsgálathoz 40 perc (összesen 80 perc). Az alanyoknak nem kell magukkal cipelniük a hátizsákot a szkennelés előtt.
2. Statikus nyomásmérés – minden önkéntest megkérnek, hogy üljön 30 másodpercig, miközben a 25 kg-os hátizsákot viszi. Ezen az ülésen a nyomást a vállpánt és az alatta lévő szövet közé elhelyezett nyomásmérő alátét (Sensor Products Inc., USA) segítségével mérik.

Minden önkéntes maximális teljes részvételi ideje összesen 2 óra (az MR-en belül és kívül).

A jelenlegi kísérletek során szerzett adatokat egy FE (véges elem) 3D vállmodell kidolgozásához használjuk fel. Az MR-vizsgálatokat a geometria összeállításához és a peremfeltételek felméréséhez (nyúlás nagysága) fogják használni. A nyomásméréseket peremfeltételként (feszültség nagysága) fogják használni.

Az MR-vizsgálatokat és a nyomásméréseket a Sheba egészségügyi központ létesítményeiben végzik majd.