مطالعه بر روي اندامهاي بالايي انسان

مولي براي حركت ظاهري
خلاصه: اين مول شامل نمونه هايي از ارتقاء خصوصيات مولها و پديده هايي مي باشد كه هدف آن تحليل آنها مي باشد در اين مقاله ، روندي كه دنبال مي شود در ارتباط با اندامهاي بالايي انسان است به صورت مدلهايي با ابزار و ظاهر بدن نمود پيدا مي كند. به طور عيني درك منشاء حركات انساني به صورت مدل اجازه مي دهد تا حركات ظاهر انسان مانند قطعات نامحدود بافتهاي نرم و ماهيچهايي را ببينيم. به طور كل اين مدلها بر اساس فرضيات معتبر طراحي شده است. ملاحظات قبلي كه باعث اين فرضيات مي شوند تقريباً تمام جزئيات را شامل مي شوند. در اينجا هدف از تشكيل اين فرضيات ساختن آنها مي باشد. تجزية آنها بر اساس روشهاي كلي مدل سازي و مطالعات اندامهاي بالايي انسان مي باشد.

كليد كلمات: اندامهاي بالايي، شانه، اسكلت ماهيچه ايي، اندامهاي متحرك قابل رويت
۱- مقدمه:
بر اساس تئوري مدل سازي، يك مدل به عنوان نمونه اي فرض مي شود كه يا ظاهري وجود دارد يا به صورت تصوري هستند كه بر اساس بورك ها اطلاعاتي را از مدلهاي واقعي و پديده هاي مشترك مي باشند. بنابر اين مدل سازي شامل ارتقاء خصوصيات نمونه ها براي هدف تحليل و بررسي مي باشد. مدل فيزيكي اولين ضرورت مي باشد. كه نياز وارد به ايجاد نشانه هاي داخل يا خارجي و قوانين فيزيكي براي توليد خصوصيات مدلها.

خصوصيات كيفي و فرضي هر دو در يك مدل گنجانده مي شوند. در مهندسي مكانيك، اين مرطه به طور كل با طراحي گرافيكي اعضاء آغاز مي شود كه به وسيلة منحني هاي واسط صورت مي گيرد. به منظور آسان كردن تحليل، سيستمهاي زيرين شناسايي مي شوند و مدلهاي مجزا با تبديل نمدشان به يكديگر، فعاليتهاي خارجي را بررسي مي كنند. از زماني كه يك مدل فيزيكي نمونه ايي از يك مدل واقعي شد، تفاوتها تنا در رفتار مي باشد. به همين منظور تعيين خصوصيات كليتي مولها بايستي با دقت زيادي صورت گيرد و با آگاهي از تفاوت انتخابات و فرضيات متناوب باشد.

مدل فيزيكي كه بر اساس فرمولهاي رياضي، تعريف مي شود در مرحله دوم از مدل سازي باز هم پيشرفت مي كند. به طور معمول از يك سوي برابري هايي با شرايط محدود تشكيل مي شود. و ممكن است مستقيماً با رجوع به قوانين تئوري فيزيكي و يا تجربي باشد كه روند اجراي آن بر اساس مقادير تجربي نشانه هاي داخلي و خارجي است. در مرحلة نهايي تلاش براي اثبات مدل و تغيير تبديل فرضيات است كه تئوري ها رفتارهاي بنيادي به يكديگر مقايسه مي شود. در مورد ناهسازي مدل فيزيكي به تغييراتي نياز است. پروژة عيني چارم انيشتن انساني را با توجه به داده ها ارتقاء داده و يك سري از نرم افزارها امكان تركيب مدل انساني اسكلت ماهيچه اي و فرضيات متحرك را ايجاد مي كنند كه شامل محدوديت هاي موجود در فرضيات بافت نرم و ماهيچه هاي انقباضي مي شد.

در اينجا پايگاه داده ها يعني اعداد سه گسترة از سيستم اجزاي اسكلت ماهيچه اي مي باشد. تكميل پارامترها و خصوصيات قوانين فيزيكي، خصوصيات مكانيكي ميكروسكوپي را نتيجه مي دهد. براي دست يافتن به چنين پيشرفتي ع علم آناتومي و بيو مكانيكيزم نياز است. يك مدل تئوري بيو مكانيزمي از سيستم اسكلات ماهيچه اي انسان بر اساس وسايل و اطلاعات ساختاري مكمل طراحي مي شود. براي اين منظور ؟ اروپايي چارم بر روي اندامهاي بالايي متمركز شدند و تركيب ساختار اسكلت ماهيچه اي انسان را مورد توجه قرار دادند.

بنابر اين ما مدل تئوري اندامهاي بالايي را به طور پيشرفته داريم كه شامل خصوصيات بيومكانيزمي استخوانها، مفاصل و ماهيچه ها مي باشد. در پي مقالة ما (۳۷ – ۸) بخشهاي سخت استوانه ايي اندامهاي بالايي فعاليت ماهيچه اي متصل به استخوانها و تمام مفاصل به جز مفصل استخوان كتف را مورد بررسي قرار مي دهيم مفصل استخوان كتف به عنوان مدلي چرخان به استخوان بيضي مي باشد. با كمك ابزارع فعا و انفعال هاي داخلي را ويرايش مي كنيم. اين مدلهاي تئوري در تري دي چپ بازوي انسان تعبيه شده اند كه در كتابخانة ملي پزشكي وجود دارند.

به طور كلي بررسي هاي بيو مكانيكي بر اساس ايده هاي فيزيكي مي باشند. با ملاحظه اين فرضيات براي آينده اثبات هايي بوجود مي آيد. در روش ما نياز به دقت و سهولت براي مدلهايبيو مكانيكي وجود دارد و پارامترها به خوبي فعل و انفعالات مناسب و متناسب رعايت مي شوند. بنابر اين اين مدلها براي تحليل و بررسي مناسب هستند و در اين مقاله مدلهايي كه دنبال مي كنيم و ملاحظه مي نمائيم به عنوان مدلهاي كامل و ظاهري براي پروژه هاي محدود مي باشد. به منظور طبيعت و ويژگي خاص آنها، مطالعاتي بروي بافت هاي نرم مورد نياز انجام داده ايم كه بر اساس فرضيه هاي ماوراء اين مقاله مي باشند. براي اطلاعات بيشتر از اين مقاله، باز بيني گسترده ايي از مدلهاي بيو مكانيكي ماهيچه اي، تاندوم و پوست توسط مورل و مو تهيه شده است كه جنبه هاي علمي و تئوري يكي از مكملهاي محدود را در كارهاي مارتين و پيمرز مي توان يافت.

۲- روشهاي كلي:
با ملاحظة سيستمهاي فيزيكي و مكانيكي در روندهاي فيزيولوژيكي متحرك، اجزايي كه تحليل مي شوند ممكن است به اجزاي آناتوميكي ميكروسكوپي تنزل بيابند كه رفتارهاي مكانيكي استخوانها، ماهيچه ها، تاندونها، رباطها، اركانه و پوست را دار مي باشد. يك رابط استخوان به استخوان مفصل نام كرد، بافت به بافت اتصال و استخوان به بافت پيوست نام دارد. علائم داخلي و خارجي به عنوان فعاليتهاي ماهيچه ايي شناسايي مي شوند. تحت سخت بدن و مكانيزمهاي آن در اين مرحله به صورت هندسي و تصاوير مكانيكي شناسايي مي شوند

كه ساختار آناتومي و ماكانيكي نيز شامل آن مي شود. فرضيات احتمالاً در سطح مكانيكي، و مشكلات و تجزية آنها شكل مي گيرد. دقيق ترين روش كه براي هر جزء متحرك مي باشد شكل نقص پذير است گر چه بدست آوردن خصوصيات اجزاء در روندهاي فيريولوژيكي مهم است مانند نرمي بافت نرم و سختي استخوان و اين باعث جداسازي سيستم اسكلتي بافت نرم از رابط هاي آنها با استخوانها مي شوند. تجزية ديناميكي جسم سخت اسكلت و تجزية ديناميكي زنجيرة بافت نرم به طور ظاهري مي تواند نمود پيدا كند.

اين روشها مي توانند شامل اجزاء متحرك نيز شوند كه تجزية ديناميكي زنجيرة بافت نرم براي فعاليتهاي ماهيچه اي و اسكلتي و فعاليتهاي روي استخوانها را نيز شامل مي شوند. حركات طبيعي هميشه شامل چندين ماهيچه و تركيبي از ماهيچه هاي عصبي مي شود كه هنوز نامشخص هستند. شناسايي يك طرح هماهنگ ديناميكي ماهيچه ايي داخلي به صورت خارجي و در قلمرو تواناييي ها مورد مطالعه قرار مي گيرد مگر آنك فرضيات غير قابل تعيين باشند يك روش براي دستيابي به اين هدف روش معكوس مي باشد. كهدر ان به طور همزمان جسم سخت و تجزية ديناميكي بافت نرم و متقارن با فشار ماهيچه ها برسي مي شود. اين مسئله در صورت پراكندگي فشار مفاصل و فيزيك ماهيچه هاي مختلف تحقق مي يابد.

تهية تركيبي از اسكلت ماهيچه اي و با بافت نرم مكانيكي احتمالاً با صرف وقت قابل ؟؟ است استقلال بين اسكلت جسم سخت و زنجيرة تجزية ديناميكي بافت نرم مانعي براي كنترل سادة ظاهر مدل مي باشد. تجزية ديناميكي جسم سخت مستقل از تجزية ديناميكي زنجيره اي است و ممكن است زمان خاصي را به خود اختصاص دهد. به همين منظور وقتي اجزاي آناتوميكي مانند استخوانها و بافت نرم با يكديگر فرق دارند، آنها معمولاً به عنوان اجسام سخت مفصل دار فرض مي شوند. اين روند اين گونه تصور مي شود كه هر جزء ، استخوانها و بافت نرم حركات سخت يكساني دارند و بافت نرم تأثيري بر خصوصيات جسم سخت ندارد. فشار ماهيچه ايي احتمالاً در اثر فشار مفاصل مي باشد و از بافت ديناميكي استفاده مي شود. نتايج مختلف بر اساس اجزاي جسم سخت ميكروسكوپي و نقايص ظاهري اسكلت ماهيچه ايي بدست مي آيد متناوباً هدف چارم هستند. دربخش بعدي مراحل پروژه بررسي خواهد شد كه تأكيد بر ارتقاء مولها دارند.

۳- خصوصيات پروژه:
بر اساس ملاحظات بالا پيشرفتهاي چارم در شكل نشان داده شده است اول مدل فيزيكي، كه با مدل بيومكانيكي سيستم اسكلت ماهيچه اي بايد طراحي مي شود.اين مرحله شامل بر چسب گذاري ابزارها براي بخشهاي پزشكي و ؟؟ باشد. تاخصوصيات بيومكانيكال را به صورت مدلهاي هندسي (۱۳ و ۳) در آوريم. بعد روند كنترل حركات براساس مدل تجزية ديناميكي جسم سخت بايد انجام گيردكه فعل و انفعالات حركات متناوب را ارتقاء مي دهد. و شامل كنترل كننده هاي ديناميك، كينمتيك، مستقيم ، معكوس مي باشد. بعد از آن تكميل تحليلات براي بخش تأثيرات مفاصل بر روي ماهيچه ها مي باشد.(۳۵) قطعات محدود بدين منظور هستند كه نقايص بافتهاي نرم را محاسبه كنند و تأثيرات آنها را بر روي فشار ماهيچه ايي ارزيابي نمايند.(۳۵-۹). روند تفسير براي رويت عيني تري دي گرافيكي با سطوح مختلف عمق و كيفيت ضروري مي باشد. براي آنها مدلها به انبات نياز دارند.

بررسي چندين مدل مقايسهة تجزية اصل نقايص فراهم مي كند. تصحيحات شامل تجزية ديناميكي جسم سخت و تكميل تجزيه ها – تجزية اصل ديناميكي بافت نرم و روشهاي عددي مي شود. در اين برنامه بعضي از خصوصيات از مدلهاي بيومكانيكي سرچشمه مي گيرند. همانطور كه در ۲۰ توضيح داده شده تجزية ديناميكي جسم سخت به طور مستقل از بافت نرم بررسي مي شود. مدل بيو مكانيكي بايد تركيبي از تصوير جسم سخت ميكروسكوپي با تصوير اسكلت ماهيچه ايي نيمه تكميل ماهيچه ها جنبه هاي فيزيولوژيكي مد نظر مي شود. (PCSA) نهايتاً تجزية قطعات محدود نياز به تعريف و تفسير بافت نرم با توجه به قوانين جانشيني دارد. ساير ثباتها براي يك مدل از يك مكمل و اجراي آن نشأت مي گيرد. تغييرات ساختارهاي اطلاعاتي بايد از طريق درستي پايگاه اطلاعاتي باشد. تفاسير بايد به صورت فعاليتهاي پزشكي و بيومكانيكي باشد تا پارامترها رعايت شود. آنها بايد آشكارا تغييرات بيومكانيكي و آناتوميكي مدلها صورت گيرند.

نهايتاً تفاسير بايستي ممساز با فعل و انفعالات و حركات باشد تا در آينده مدلهاي پيشرفته تري ساخته شوند.
در شروع با اندامهاي بالايي انسان شروع مي كنيم. مطمئن مي شويم به طور كلي ارتقاء مدلها هدف كار است شانه ها يكي از تركيبات اسكلت ماهيچه اي است. براي تمركز بروي حركات و تجزية آسان مچ ها و دستها را ناديده مي گيريم بنابر اين فرض مي شود كه حركت دست تأثير ناچيزي بروي حركات ديناميكي اعضاي بالايي دارند. بنابر اين دست تا ناحيه ساعد فرض مي شود. اساساً توصيفات آناتوميكي (۴ و ۷ و ۱۴ و ۱۵ و ۲۱ و ۲۲ و ۲۶ و ۳۱ و ۳۶ و ۴۱) در شكلهاي ۲ و ۳ و۴ نشان داده شده اند.

۴- بررسي هاي پيشين
مدلهاي انيميشني كامپيوتري به طور كلي به شكل سلسله مراتب پوششهاي سيمي يك دوف است. گرچه اين روش به طور كلي براي بيشتر مفاصل انساني مناسب است تلاش براي مدل شانه ها توسط بالدر(۲) كه به صورت تجربي بيان مي شوند تهيه شد. اين رابطه تنها در صورت تحرك مي باشد. بنابر اين براي توصيفات حقيقي حركات كامل شانه ها مناسب نيستند.

در ۱۹۸۰ اينچنين برنامه اي تعيين سه مدل گستردگي خصوصيات مفاصل مقاوم با سينوس را طراحي كرد (۳۵ و ۱۰ و ۸) در نتيجه آن يك مدل شانه با توصيف كيفيت مفاصل سينوس انفرادي وجود دارد. شكل ۵ (۱۲ و ۱۱) گر چه اين توصيفي خوب از شانه هاست اما اطلاعات تكامل ظاهري را نشان نمي دهد. در ۱۹۸۷ برنامه مدل ديگري توسط هوگفر (۲) تهيه شد كه او تكنيكهاي تكامل آينده را پيش بيني مي كرد (۲۷) آنها از سه مدل گسترده براي ارتباط تفاوت گوشه ها و زاويه هاي استخوان با جهت دستها استفاده كردند. نتيجه يك سري از برابري زاوية هر استخوان دست و با توجه به قفسة سينه بود. بر خلاف مطالعات گذشته تفسيري از شانه ها در اينجا حاصل شد. مدل ديناميكي ششانه بعداً تغيير يافت.

در بيشتر روشها ، اعضاي بالايي به عنوان اجسام سخت تصور مي شوند كه شامل استخوانها و اتصالات بافت هاي نرم بدانها مي باشدو اجسام سخت اين گونه فرض مي شوند كه مركز گرانش هستند و مفاصل به عنوان مراكز چرخش فرض مي شوند (۳۷).

يك مدل ديناميكي شانة كامل توون در هلم با استفاده از نرم افزار توليد شد شكل ۶ (۱۹) در اين روش استخوانها مدلهايي از اجزاء سخت چسبيده به مفاصل بودند و مفاصل ساختارهاي مثلثي در ارتباط با مفاصل بيضي هستند. تمام ماهيچه ها و رباط هاي شامل آن ، مدلهاي مستقيم يا منفي هستند كه به صورت رابط بين استخواني محسوب مي شوند. تحليلات گذشته به عنوان مدلهاي اختياري براي مدل حركت ماهيچه ها هستند (۱۶) پارامترهاي هندي (۱۷) و مكانيكي (۳۹) جمع مي شوند تا شانه ها (۱۸۹ را به صورت ديناميكي تحليل كنند. از اين تجزيه يك توصيف مشخص از شانه هاي انسان توسط ون در هلم و پرنك تهيه شد كه بر اساس تجربيات علمي و آناتونيمكي بود.

فايده اين تجربه، مدل از اندامهاي بالاي بود كه مكمل مورد نياز آن در ؟ وجود داد. روش هاي زيرين در بخش زير توضيح داده مي شود.
۵- مدل اسكلتي:
در فضاي تري دي، يك موضوع با توجه به سيستم هاي ۶ پارامتري تهيه شده است ۳ ساختار زاويه دار . (انيميشن ۱) اين توصيف به طور خالص مي تواند برابر با سيستمهاي حركتي باشد. تحرك يك مكانيزم به صورت مستقل از پارامترها مي باشد بتابر اين درجة آزادي (دوف) ناميده مي شود. با توجه به اين تعاريف ، تحرك اسكلت (شكل ۳-۲) به وسيلة تجزية كينمتيك مفاصل ارتقاء مي يابند. به طور كلي روندهاي مناسب، به طور انفرادي باعث تحرك هر مفصل قبل از استقلال مي شود كه شامل ماهيچة حلقوي، مفاصل چرخشي مي شوند.

بيشتر مفاصل به طور متحرك بين استخوانها هستند بيك مدل صحيح مفصل بايد براي تمام اين حركات طراحي شده باشد. گرچه در بيشتر موارد انتقال به صورت جزئي است. اسكلت مفاصل در شكل توي دوف طراحي شده است . درپي بررسي هاي ما (۲۱ و ۱۹ و ۸ و ۲۷) ما مدل GH , AC , SC مفاصل را داريم كه به عنوان مفاصل دايره ايي و كاسه ايي هستند. بنابر اين كاهش مفاصل HR به طور ضمني در توصيف uR , uH هستند.

مفصل ST موضوع خاصي است كه شامل استخوان كتف و جناغ سينه مي باشد. به طور كلي توسط بافت نرم پوشانده شده است. حاشية مياني شامل قفسه سينه مي شود مانند اين اشكال تركيب مفاصل سرخورنده و قوانين تحرك (۷) خصوصيات كيفي آنها شناسايي شده است (Dof – ۵). و Dof)- 4) و (Dof- 3) شكل (۸) يك انتخاب نا محدود براي مفصل ST بر اساس ساختار شانه ها مي باشد به طور مستقل پارامترهاي عددي كينه متيكس شانه ها اينگونه جمع بسته مي شوند ۹- ۱۰ يا ۱۱ (ST+ec+C-S) كه بر اساس Dof را كاهش مي دهند.

دويور و برم اينگونه گزارش مي دهند (در طي ارزشيابي دست مفاصل به دور RSمي چرخند كه اين روند شامل ريز نكات و مفاصل كوچكتر نيز مي شود) شكل (۹) (۷) بر اساس گفته پرونك توصيف رياضي شانه ها براي دانشمندان محقق نمي باشد. گرچه چنين ملاحظاتي به تحرك اندامها كمك مي كند. با توجه به محور آسه SC در مركز مفصل Dof 5 قرار دارد.

شكل قفسة سينه مانند SC به صورت كروي نمي باشد و شامل ماهيچه هاي حلقوي است كه توسط Dof 4 نشان داده مي شود (شكل A 10) در اين نوع طرح سه نوع مفصل وجود دارد و ۴ پارامتر ؟ سه ؟ مي توانند در اين ميانه شناخته شوند. بنابر اين تنها يك نشانه Dof در اين طرح ديده مي شود. شكل استخوان شانه به صورت مفصل آسه و متحرك مي باشد. در نتيجه انتخاب Dof ST 5 را آسانتر مي كند. مفصل Dof ST 4 به طور وابسته به مدل اضافه مي شود كه در بين قفسه سينه و مفصل شانه قرار مي گيرد. بنابر اين تنها مدل Dof5 يا Dof 4 در مفصل ST استفاده مي شود.

در تحليل او ، ون در هلم براي دوف ۴ جناغ سينه نيز بررسي هايي انجام داده است. اين نظريه به نظر مي رسد كه از توصيف دويرو برم و حركت استخوان كتف نشأت گيرد (۷) به هر حال به منظور اطلاعات ماهيچة حلقوي شانه نتيجه مي گيريم كه براي تكميل كارمان منسب است. مواجهه با ساختار كتف و جناغ سينه در ساختار داده ها نياز به دو تعريف از جهت استخوان كتف دارد. يكي از آنها با توجه به استخوان جناغ سينه در مفصل ST و ديگري با توجه به مفصل AC مي باشد. اين دو تعريف به طور كامل نيستند مگر قوانين تركيب قبلي كه تكميل شوند. به هر حال رابطة بين جهت ارقوه و جناغ سينه عملاً غير قابل دسترس است

. بنابر اين به جاي ۵ دوف تركيب استخوانهاي شانه را در نظر مي گيريم. چرخش مفصل AC , SC باعث چرخش مفصل ST مي شود. براي حل اين كاهش مكان جناق سينه را تغيير مي دهيم كه در مفصل SC , AC قرار مي گيرد در نهايت طبق وندرهلم جناق سينه را در تماس با كتف قرار داده ايم. در نتيجه و طبق آنچه كه از كل اين مقاله بدست مي آيد تركيب شش مفصل با سيزده پارامتر و سه رابطة بين AC , SC , ST بدست مي آيد. آنچه كه باقي مي ماند ارتقاء رياضي مفاصل براي توصيف آماري تركيب اندامهاي بالايي به صورت داده هاي اطلاعاتي مي باشد.

۶- مدل مفاصل:
با توجه به تعريف وندرهلم و پرونك روشهاي زيادي براي توصيف اسكلت وجود دارد. كه به صورت كلي و يا منطقه اي بيان مي شود. با توجه به اين مطلب كه شش مفاصل تحت تاأثير استخوانها هستند وندرهلم و پرونك اين گونه تفسير مي كنند كه سيستم هماهنگ كلي را به جاي سيستم هماهنگ منطقه اي استخوانها بكار ببرند

. پارامترهايي كه آنها در نظر دارند مفاصل چرخشي را شامل نمي شوند بنابر اين عملاً آناتومي اندامهاي بالايي توسط جهت استخوانها شكل مي گيرد. گرچه ما تصور نمي كنيم كه آوردن يك چنين ساختارهاي اطلاعاتي باعث ارتقاء مدل سازي در آينده شود. بنابر اين اندامهاي بالايي را در پارامترهاي استخواني تعريف مي كنيم و اين مسئله نياز به سيستم هماهنگ ارتباط و مراجع دارد. حركت مفاصل توسط كارتسين و هماهنگي زاويه دار در دوف تفسير مي شود. در اثر تعريف تناوب چرخش، انتقال ماتريس با چار چوب ارتباطي محاسبه مي شود. روشهاي متفاوتي استفاده مي شود تا جهت ؟ از يك سيستم هماهنگ با ديگر سيستمها را توصيف كنند. در مطابقت با تجربيات بيو پزشكي تركيب چرخشي مفاصل را انتخاب مي كنيم.

براي تجزية اين مدل ون در هلم و پرنك سيستمهاي هماهنگي خاصي را براي تعريف حركات شانه انسان بر اساس آناتومي و فعاليتهاي علمي تعريف كرده اند بيست(۲۰). گرچه تعاريف آنها در ملاحظات ما نيز در اين جا ديده مي شود. در ابتدا آنها تعريفي براي شانه راست و دست چپ دارند دوم بعضي از سيستمهاي هماهنگ آنها استخوانهايي را شامل مي شود كه در فعل و انفعالات عيني مدلها به عنوان ابزار فرض مي شود.

بنابر اين سيستم هماهنگ خودمان را با توجه به يافته هاي آنها و پارامترهاي قابل انتقال معقول آنها تعريف مي كنيم براي يك مدل ديناميكي ظاهري بايستي از اجزاي ميكروسكوپي اجسام سخت استفاده كرد كه در آن اجسام سخت شامل استخوانها و بافتهاي ماهيچه اي مي شوند كه كنترل حركات مدل را به عهده دارند.