Тренажеры для широчайших мышц спины: Тренажер для развития широчайших мышц спины и позвоночника

Спортивный тренажер для широчайших мышц спины

Изобретение относится к лечебно-профилактическому и спортивному инвентарю и может быть использовано для разработки и развития широчайших мышц спины. Тренажер для тренировки широчайших мышц спины состоит из основания с вертикальной стойкой — рамой, на которую крепятся регулируемое по высоте сиденье, регулируемый по высоте упор для ног. С помощью узла вращения на станину крепятся рычаги. На рычаги крепятся мягкие упоры для локтей и рукоятки. Атлет, настроив тренажер под свой рост, садится в тренажер, зафиксировав ноги, ухватившись за рукоятки, установив локти на мягкие регулируемые упоры и прилагая усилия локтями на мягкие упоры для локтей, делая жим, совершает движение через стороны вниз, максимально сокращая широчайшие мышцы спины. 3 ил.

 

Изобретение относится к лечебно-профилактическому и спортивному инвентарю и может быть использовано для разработки и развития широчайших мышц спины.

Известен спортивный тренажер, представляющий собой металлическую конструкцию, состоящую из основания, сиденья, вертикальной стойки — рамы с верхним и нижним блоками, направляющей для набора грузов, грузов, упоров для ног, рукояток, троса, соединяющего, через верхний и нижний блоки, направляющую с рукоятками. Упражнение на тренажере представляет собой выполнение тяги сверху либо горизонтальной тяги по направлению к туловищу спортсмена (Каталог. Интернет магазин спортивных товаров www.sportweb.ru. Тренажеры для мышц спины — Body Solid SLM300G/2, вертикальная и горизонтальная тяга, линия Pro Club).

Известен спортивный тренажер, представляющий собой металлическую конструкцию, состоящую из станины, регулируемого по высоте сиденья, упора для ног, двух независимых друг от друга направляющих, закрепленных на станину узлами вращения. Направляющие с одних концов имеют металлические штыри для набора грузов, а с других рукоятки для рук. Грузами являются диски. Упражнение на тренажере представляет собой выполнение тяги сверху, по направлению к туловищу спортсмена. Траектория движения — дугообразная (Каталог. Интернет магазин спортивных товаров www.sportweb.ru. Тренажер для мышц спины — Bronze Gym А-07, верхняя тяга).

Недостатками тренажеров является то, что при выполнении упражнения кроме широчайших мышц спины в работу включаются другие мышцы, утомляемость которых может наступать быстрее, чем утомляемость широчайших мышц спины, что в свою очередь снижает эффективность тренировки широчайших мышц спины.

В качестве ближайшего аналога-прототипа выбран тренажер А9-012В, вертикальная кросс-тяга — профессиональный тренажер для выполнения широкой верхней тяги (Каталог. Интернет магазин спортивных товаров www.sportweb.ru.). Тренажер представляет собой грузоблочный станок, состоящий из станины, регулируемого по высоте сиденья, упора для ног, двух независимых рычагов, закрепленных на станину узлами вращения, блоков, направляющей для набора грузов, грузов, тросов, соединяющих через блоки рычаги с направляющей для набора грузов. Принцип работы прототипа заключается в поднятии выбранного веса грузов путем тяги рычагов вниз через стороны.

Недостатками прототипа является то, что при выполнении упражнения на широчайшие мышцы спины кроме них в работу включаются другие, более мелкие мышцы, утомляемость которых наступает быстрее, чем утомляемость широчайших мышц спины, что в свою очередь снижает эффективность тренировки широчайших мышц спины.

Для совершения упражнения (тяги) атлет хватается и удерживает рукоятки тренажера кистями рук, следовательно, при выполнении упражнения таким хватом кроме широчайших мышц спины для удержания рукояток в работу включаются мышцы предплечья. Концентрация внимания атлета делится на выполнение упражнения, направленного на тренировку широчайших мышц спины, а так же на удержание кистями рук рукоятки тренажера, что снижает эффективность тренировки широчайших мышц спины. Многие атлеты для удержания веса в руках вынуждены привязывать кисти рук к рукояткам специальными петлями.

Также, при выполнении упражнения выше описанным хватом, в работу включается и двуглавая мышца плеча (бицепс), и, следовательно, двуглавая мышца плеча забирает часть нагрузки себе, что также снижает эффективность упражнения и качество проработки широчайших мышц спины, особенно у начинающих атлетов, с неотработанной техникой выполнения данного упражнения.

Задачей, на решение которой направленно изобретение, является повышение качества тренировки широчайших мышц спины.

Техническим результатом изобретения является повышение качества тренировки широчайших мышц спины.

Решение технической задачи обеспечивается благодаря тому, что тренажер представляет собой металлическую конструкцию, состоящую из основания с вертикальной стойкой — рамой, регулируемого по высоте, сиденья, регулируемого по высоте, упора для ног, двух закрепленных на станину узлами вращения независимых рычагов с рукоятками и мягкими упорами для локтей, блоков, направляющей для набора грузов, грузов, тросов, соединяющих через блоки рычаги и направляющую для набора грузов.

Получение технического результата возможно за счет использования в конструкции мягких упоров для локтей и изменении траектории движения. В отличие от известных тренажеров, на которых основным принципом выполнения упражнения является выполнение тяги, в данном тренажере атлет, выполняя упражнение, преодолевает сопротивление веса грузов путем жима локтями на мягкие упоры для локтей и отведением рычага тренажера вниз через стороны. При выполнении упражнения таким образом нагрузка с двуглавых мышц плеча и мышц предплечья снимается и концентрированно падает только на широчайшие мышц спины, что повышает качество тренировки широчайших мышц спины.

На фиг. 1 представлена конструкция тренажера для тренировки широчайших мышц спины, реализующая, заявленное изобретение.

Тренажер для тренировки широчайших мышц спины состоит из основания с вертикальной стойкой — рамой 1, регулируемого по высоте сиденья 2, регулируемого по высоте упора для ног 3, узлов вращения 4, 5, рычагов 6, 7, мягких упоров для локтей 8, 9, рукояток 10, 11, блоков 12, 13, 14, направляющей для набора грузов 15, грузов 16, троса 17. На основание 1 крепятся регулируемое по высоте сиденье 2, регулируемый по высоте упор для ног 3. Направляющая для набора грузов 15 с грузами 16. На основание с вертикальной стойкой – рамой, с помощью узлов вращения 4 и 5 крепятся рычаги 6, 7. На рычаги крепятся мягкие упоры для локтей 8, 9 и рукоятки 10, 11. Трос 17 через блоки 12, 13 и 14 соединяет рычаги с направляющей для набора грузов 15.

Тренажер для тренировки широчайших мышц спины работает следующим образом. Атлет устанавливает необходимое для него количество веса путем набора грузов 16. Настраивает под свой рост регулируемое сиденье 2 и регулируемый упор для ног 3. Атлет садится на сиденье 2, фиксирует ноги, упираясь коленями в упор для ног 3, держась руками за рукоятки 10, 11, упирается локтями в мягкие упоры для локтей 8, 9. В данной позиции широчайшие мышцы спины находятся в растянутом состоянии. На фиг. 2 представлена начальная позиция. С этой позиции атлет, прикладывая усилие локтями на мягкие упоры для локтей 8, 9, совершает движение через стороны вниз, делая жим, максимально сокращая широчайшие мышцы спины. На фиг. 3 представлена конечная позиция.

Преимущество заявленного тренажера для широчайших мышц спины от аналогов и прототипа обеспечивается снятием нагрузки с более мелких мышечных групп, утомляемость которых наступает быстрее, чем утомляемость широчайших мышц спины.

Спортивный тренажер для тренировки широчайших мышц спины, состоящий из основания с вертикальной стойкой-рамой 1, на которое крепятся регулируемое по высоте сиденье 2, регулируемый по высоте упор для ног 3, с помощью узлов вращения 4 и 5 рычаги 6 и 7, на которые крепятся рукоятки 10 и 11, причем рычаги соединены тросом 17 через блоки 12, 13 и 14 с направляющими для грузов 15, и сами грузы 16, как показано на фиг. 1, отличающийся тем, что рычаги оборудованы мягкими упорами для локтей 8 и 9 и, держась за рукоятки и упираясь локтями в мягкие упоры для локтей, широчайшие мышцы спины находятся в растянутом состоянии, и при приложении усилия на мягкие упоры для локтей атлет совершает движение через стороны вниз, делая жим, максимально сокращая широчайшие мышцы спины, не включая в упражнение другие мышцы.

Technogym Selection 700 Low Row

О тренажёре Low Row

 

Тренажёр Low Row позволяет укрепить широчайшие мышцы спины, выполняя одно из базовых упражнений — горизонтальную тягу. Дополнительную нагрузку получают бицепсы и ромбовидные мышцы. Как и все тренажёры серии Selection 700, Low Row отличается компактностью, стильным современным дизайном и интуитивно понятными настройками. Биомеханика оборудования делает каждое движение максимально безопасным для суставов и эффективным для проработки целевых групп мышц.

Эргономичное сиденье Bioseat

Удобное эргономичное сиденье Bioseat помогает принять правильное положение тела. Мягкая на ощупь обивка с наполнителем разной плотности повышает комфорт во время тренировки.

Тренировка одной рукой

Независимо движущиеся рычаги делают нагрузку более сбалансированной и укрепляют мышцы-стабилизаторы тела. Центральная рукоять поддерживает равновесие при выполнении упражнения одной рукой.

Оптимальное сцепление

Специальное нескользящее покрытие ручек обеспечивает оптимальное сцепление с ладонью.

Smart pin

Smart Pin — специальный весовой стек 2,5 кг, который можно добавить к основному весу. Такая функция снижает шаг увеличения нагрузки в два раза. Это очень важно для новых пользователей и для изолированной тренировки мышц. Тренажёры со стековой нагрузкой — самые безопасные и простые для силовой тренировки. Идеально подходят новичкам, не требуют подстраховки даже при работе с большими весами.

Visual set up

Рычаги и другие элементы регулировки тренажёра окрашены в ярко-жёлтый цвет, поэтому вы легко самостоятельно настроите оборудование, даже если никогда до этого на нём не занимались.

Наглядная инструкция и QR-NFC интеграция

Инструкция находится прямо на уровне глаз пользователя и содержит наглядную информацию о типе упражнения, порядке выполнения и работающих мышцах. Используйте смартфон, чтобы отсканировать QR или NFC код для получения дополнительных инструкций, а также для контроля и отслеживания своих тренировок.

Встроенное углубление для смартфона

Телефон часто нужен в спортзале для отслеживания тренировки и фиксации результатов. Теперь вам не нужно думать, куда положить его во время своего подхода — тренажёр оборудован специальным углублением для смартфона.

Характеристики Low Row

• Ширина (мм)

  1213

• Длина (мм)

  1067

• Высота (мм)

  1498

• Вес тренажера (кг)

  225

• Стек с весом стандартный (кг)

  90

• Стек с весом усиленный (кг)

  130

• Страна производства

  Италия

Модификации

Selection 700 Low Row Стандартный (артикул MNHCNN0) — 442 890 р.

Selection 700 Low Row Усиленный (артикул MNHCNN1) — 472 815 р.

Галерея

Серия Selection 700

Тренажёры серии Selection 700 занимают мало места и легко вписываются в пространство фитнес-центра или домашнего тренажёрного зала. Оборудование с интуитивно понятными настройками, безопасной стековой нагрузкой и идеальной биомеханикой прекрасно подходит для высокоэффективных силовых тренировок.

Посмотрите все тренажеры серии Selection 700.

ST-118 Блок для мышц спины комбинированный INTERATLETIK GYM Грузоблочные тренажёры

Описание товара:

Блок для мышц спины комбинированный (грузоблочный) предназначается для создания спортивного, атлетического телосложения, помогает прорабатывать мышцы спины. Благодаря занятиям на блоке для мышц спины рельеф спины становится более выраженным, четким, увеличивается ширина спины, растет мышечная масса и сила.
Используется атлетами для формирования гармоничного спортивного телосложения, спортсменами разных дисциплин в рамках физической подготовки.
Блок для мышц спины совмещает в себе функции двух тренажеров – блока для нижней тяги и блока для верхней тяги. Это отличное решение для спортивного или тренажерного зала, поскольку позволяет получить вдвое больше функциональности при существенной экономии площади.
Занятие на блоке верхняя тяга включает в работу следующие мышечные группы: широчайшие мышцы спины, дельтовидные мышцы, трапецевидные мышцы – основная нагрузка, бицепс, мышцы предплечья и другие мышцы рук – вторичная нагрузка.
Тренажер позволяет варьировать варианты выполнения основного упражнения, а потому изменение ширины хвата, расположение ладоней на перекладине позволяет включить в работу также и другие мышечные группы, например, задействовать грудные мышцы.
Выполняя упражнения на блоке нижней тяги, включают в работу такие мышцы: широчайшие, трапециевидные, ромбовидные, выпрямляющие и большие круглые мышцы спины. При этом тем или иным образом в процессе участвуют бицепсы, трицепсы, дельтовидные и грудные мышцы.
Техника работы с блоком верхней тяги следующая: необходимо занять исходное положение на скамье, зафиксировав бедра ограничителями. Руки следует поднять вверх и взяться за перекладину. На выдохе перекладину следует подтянуть к середине груди, начав движение со сведения лопаток.
Данное упражнение позволяет варьировать ширину хвата – руки можно располагать на различном расстоянии друг от друга, так и положение ладоней – можно осуществлять захват перекладины ладонями к себе, либо же от себя. Также при выполнении верхней тяги можно использовать различные виды перекладин и рукоятей. Такие вариации позволяют включать в работу дополнительные группы мышц, перераспределять нагрузку, акцентировать ее на определенной мышечной группе.
С блоком нижней тяги возможно выполнять следующие упражнения: необходимо принять исходное положение тела – ноги на подставках для ног, спина прямая, с прогибом в пояснице, руки вытянуты, лежат на рукояти тренажера. На выдохе следует свести лопатки и начать движение руками назад. Корпус не должен отклоняться назад. Возвращаясь в исходное положение, не следует отпускать вес, необходимо сохранять напряжение в мышцах спины.
При работе с тренажером нижняя тяга, используются различные рукояти – прямая перекладина, ручки с параллельным хватом. Меняя перекладины, а также положения кистей во время тренировки, вы пользуетесь возможностью акцентировать нагрузку на определенной мышечной группе.

Категория: профессиональный многофункциональный.

Профиль несущей конструкции 60х60х2,5 (мм). Тренажер окрашивается порошковой краской. Сидение изготовлено из многослойной фанеры (15 мм), в качестве наполнителя и обивки используется двухслойный пенополиуретан, устойчивый к усадке и высококачественная искусственная кожа. Регулируемый валик для ног, позволяет заниматься на тренажере людям с разными ростовыми характеристиками. Грузоблочный стек тренажера состоит из 21 металлической плиты весом по 5кг, и направляющих. Изменение нагрузки происходит при помощи селектора (фиксатора). Для приведения в движение грузов используется трос 5 мм в пвх оплетке с усилием на разрыв 500 кг с макс. нагрузкой – 800кг. Скрытая система подшипников и амортизаторов обеспечивает плавность хода и шумопоглащение. Тренажер оснащен двойным защитным кожухом грузоблочного стека, информационной таблицей на русском языке, памяткой технического обслуживания, амортизирующими подпятниками, не требующими крепления к полу.

Ручки в комплект не входят. Выбрать ручки можно в разделе Дополнительное оборудование -ручки к тренажерам .

Группы мышц:

Технические характеристики:

Нагрузка, кг:	105
Длина, мм:	2095
Ширина, мм:	710
Высота, мм:	2300
Вес, кг:	194

Грузоблочный тренажер Блок для мышц спины, нижняя тяга ( ТС-202 )

Блок для мышц спины (нижняя тяга) — предназначен для физической подготовки спортсменов различных видов спорта путем обеспечения действенной тренировки мышц спины. Основная нагрузка приходится на широчайшие мышцы спины, трапециевидные и выпрямляющие мышцы спины. Вторичная нагрузка приходится на бицепсы, задние дельты, разгибающие мышцы плеча и предплечья
Выполнение упражнений на данном тренажере является максимально эффективным для увеличения ширины мышц спины и позволяет быстро сформировать красивое телосложение.
Главной положительной особенностью конструкции тренажера является максимальная изоляция широчайших, трапециевидных и выпрямляющих мышц спины, что обеспечивает комфортность и правильность выполнения упражнений. Кроме того в тренажере предусмотрено наличие регулируемого по высоте нижнего блока, который позволяет оптимально направить момент прилагаемого усилия.
Необходимо отметить высокое качество тренажера, что является закономерным результатом слаженной работы конструкторов и производства, своевременной маркетинговой политики и профессионального сервиса фирмы-изготовителя.

 

Основные характеристики:
Тип	Блок для мышц спины (нижняя тяга)
Вес тренажера	217 кг
Вес стека	105 кг
Габариты	169х64х191 см
Окраска	порошковая эмаль (электростатическое напыление)
Тренируемые мышцы	широчайшие мышцы, трапецевидные мышцы и выпрямляющие мышцы спины
Особенности	— тщательная изоляция широчайших, трацепевидных и выпрямляющих мышц спины — регулируемый по высоте нижний блок — для устранения скольжения тренажер оснащен амортизирующими подпятниками — усиленная конструкция из нержавеющей стали — все детали высокого качественны и износоустойчивы — сиденье выполнено из многослойной фанеры  — наполнитель — двухслойный пенополиуретан, не подвергается деформации — обивка — винилискожа
Дополнительно:
Производитель	BRUSTYLE (Украина)
Гарантия	1 год

Горизонтальная (гребная) тяга на свободных весах Nautilus 9NP-L3004 (9NP-L3004-13BZS)

Данное описание является неточным, и находится в доработке!

Тренажер «Горизонтальная тяга» IP-L3004 представляет собой разновидность тренажеров, относящихся к линейке Leverage®, где регулировка нагрузки, вместо обычно внедренных весовых стеков, происходит за счет добавления дисков. Изготавливается данный тренажер компанией STAR TRAC и направлен он на тренировку широчайших мышц спины, прямых мышц спины и задних дельтовидных мышц.
Данный тренажер обладает одной траекторией движения, что делает возможным наличие целевой нагрузки на тренируемые мышцы. Доступна возможность изолированного движения рукоятей друг от друга специально для того, чтобы тренирующийся человек мог прорабатывать обе части спины или дельтовидных мышц отдельно друг от друга.
Материалом, из которого выполнены рукояти, является сталь высокой прочности. Рукояти имеют изогнутый дизайн. По краям рукоятей расположены резиновые заглушки для предотвращения соскальзывания ладоней.

Регулировки необходимых параметров на модели IP-L3004:
для подъема и опускания сидения предусмотрена металлическая рукоятка красного цвета, которая находится под сидением;
для того, чтобы отрегулировать положение подушки, необходимо воспользоваться специальным фиксатором, который функционирует по принципу пружинно-контактной системы;

Тренажеры линии Leverage® по своим габаритам и дизайну похожи на миниатюрные станции – и в этом заключается их преимущество. Данные станции многофункциональны, обладают высоким качеством обивки, плавной биомеханикой, уникальной рычажной системой, множеством регулировочных точек и возможностью осуществления более детальной проработки мышц при помощи нагрузочных дисков.
Покрытие, расположенное на платформе для ног, изготовлено из резины для предотвращения скольжения ступней. Посадочные диски продаются отдельно.

Максимальная нагрузка на одну рукоять: 123 кг. 
Начальное сопротивление на одну рукоять: 8,1 кг.
Размер: 199,5 х 128,3 х 117 см. 
Вес оборудования: 249,4 кг.
Вес тренажера в упаковке: 260 кг.
Гарантия: 12 месяцев. 

Производитель

Область применения

Профессиональная

Назначение

Для спины, Для рук и плеч

Форма сечения рамы

Овальная, Круглая

Толщина стенки рамы

3

Серия

Nautilus/Leverage

Максимальная нагрузка

246 кг кг

Рама

Стальная, Покрытие из порошковой эмали

Материал сиденья

Высокое качество обивки

Регулируемые элементы

Сидение по высоте и упор для груди

Ручки/Рукояти

Изогнутые

Диаметр штырей для грузов

50 мм

Особенности конструкции

Рукоятки изготовлены из нержавеющей стали высокой прочности и имеют слегка изогнутый дизайн, По краям резиновые заглушки для предотвращения соскальзывания ладоней

Материал

Рама: стальной профиль

Тренируемые группы мышц

Мышцы спины, плечевого пояса, рук

Упражнения

Горизонтальная тяга

Тип

Тренажер на свободных весах

Выбор цвета элементов

Рама: белый,черный,серебристый, Подушки: черный

Полное название производителя: Core Health & Fitness LLC

Адрес производителя: 4400 NE 77th Avenue, Suite 300 Vancouver, WA 98662, USA

Тренажеры, которые помогут накачать спину – My sport life

Тренажеры, которые помогут накачать спину, на сегодняшний день представлены в очень большом разнообразии.

К НАИБОЛЕЕ ПОПУЛЯРНЫМ, которые можно найти в любом зале, относятся:

– Т-образный гриф;

– Скамья для разгибаний;

– Блочный тренажер;

– «Дельтовидная бабочка».

Для того чтобы правильно выбрать тренажер для спины, необходимо знать особенности этих конструкций и специфику выполняемых на них упражнений.

При занятиях на Т-образном грифе в работе участвуют следующие группы мышц: ромбовидные, широчайшие, большая круглая, трапециевидные, задние дельты, а также бицепсы.

НАКАЧАТЬ МЫШЦЫ СПИНЫ НА НЕМ МОЖНО СЛЕДУЮЩИМ ОБРАЗОМ:

1. Принять положение лежа на скамейку грудной клеткой, сделать наклон тела вверх. Упереться ступнями в специальные подставки/пол.
2. Взяться за рукоятки на тренажере или гриф Т-образной штанги. На грифе хват должен быть нейтральным, то есть ладони расположить максимально близко на грифе. Руки полностью выпрямлены в исходном положении, груз висит на руках.
3. Сделать вдох, задержать дыхание, потянуть штангу к грудной клетке. Крайне важно следить за положением локтей во время выполнения упражнения: они должны двигаться параллельно относительно друг друга строго вверх и вниз.
4. Ваша задача – поднять ровные локти с грузом как можно выше над спиной.
5. В верхней точке напрягите мышцы спины как можно сильнее. Выдохните, плавно опуская Т-штангу.

СОВЕТЫ:

• Начинать Т-тягу стоит со штанги, постепенно переходя к тренажеру и грифу.
• Во время упражнений торс не должен отрываться от скамьи. Двигаются только плечевые и локтевые суставы. Все остальные части теля должны быть неподвижны, т.е. грудь быть плотно прижатой к спинке скамейки, ступни прижаты к подставке или полу.
• Штангу тянуть только за счет работы мышц спины. Задействовать бицепсы не рекомендуется, иначе не будет должного эффекта.
• Чтобы задействовать все мышцы спины (широчайшие, ромбовидные), поднимайте груз как можно выше, максимально смыкая лопатки.
• Во время каждого движения следите за правильным положением рук. Поэтому Т-тягу лучше выполнять перед зеркалом. Не давайте грузу касаться пола при опускании.
• В верхней точке задержитесь на несколько секунд, это даст максимальную нагрузку.
• За тренажер с двумя рукоятками беритесь хватом сверху хватом сверху, при этом ладони должны смотреть на скамью. Тогда локти будут расходиться в стороны, а нагрузка распределится на мышцы верха спины и на середину.

Такие тренажеры для спины позволяют накачать мышцы поясничного отдела, а также ягодичные и приводящие мышцы, бицепсы бедер. Перед началом занятий его необходимо отрегулировать под свой рост таким образом, чтобы верхние валики находились в месте поясничного сгиба, а нижние – на уровне ахиллова сухожилия.

ВАРИАНТ 1.

Наклонитесь к полу, сначала скручивая позвоночник, а потом сгибаясь в тазобедренных суставах. Вернитесь в исходное положение, повторяя движения в обратном порядке.

Исходное положение.

При разгибании спины на римской скамье лягте животом на скамью. Зафиксируйте ноги валиками. Край скамьи должен приходиться на верхнюю часть бедер.
Таз находится за краем скамьи.
Поднимая корпус, сделайте вдох.

ВАРИАНТ 2.

Вы наклоняетесь вниз, сгибаясь в тазобедренных суставах. Спину важно держать прямо. Вернитесь в исходное положение так, чтобы туловище образовало одну прямую линию с ногами. Повторите упражнение.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ

• Не используйте силу инерции. Контролируйте все свои движения, делайте их медленно.
• Активизируйте стабилизирующие мышцы живота, подтягивая пупок к позвоночнику.
• Поднимая корпус, делайте вдох.

 

Если вы задумываетесь о том, как выбрать тренажер для спины, который эффективно поможет вам накачать мышцы, обратите внимание на блочные конструкции.

На них можно выполнять целый ряд упражнений, но для широчайших мышц наиболее популярными являются два приема:

– тяга блока к груди,

– тяга блока обратным хватом.

При их выполнении верхний блок притягивается к груди, а спина при движении прогибается. В первом случае ладно на рукояти лежат отвернутые от занимающегося, во втором – наоборот, повернутые к нему. Также тяга может выполняться к поясу в положении сидя.

На таких тренажерах для спины можно выполнять самые разные упражнения, которые будут полезны и для других группы мышц. В магазинах можно встретить множество моделей, которые различаются своей конструкцией.

Занятия на тренажере «дельтовидная бабочка» позволяют накачать верхние мышцы спины и развить рельеф заднего пучка дельт.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ

• Упражнения необходимо выполнять в несколько подходом, в каждом из которых – 10-15 повторений.
• Высота сидения и рукояток предварительно регулируются в соответствии с ростом тренирующегося.

ПОЕХАЛИ…

1. Находясь в исходном положении сидя на тренажере, возьмитесь за ручки, напрягите мышцы спины и разведите руки назад.
2. Замерев в конечном положении на пару секунд, медленно вернитесь в первоначальное положение.

Виды тренажеров для спины «бабочка» могут быть разными: упор может осуществляться как грудной клеткой, так и спиной.

Статьи — Мышцы спины

Какие упражнения подобрать для тренировки спины?

ШИРОЧАЙШИЕ МЫШЦ СПИНЫ

— Подтягивания на перекладине — Верх широчайших мышц спины/Лучшее базовое упражнение для увеличения ширины спины.

— Тяга гантели одной рукой в наклоне — Широчайшие и ромбовидные мышцы спины, середина и низ трапеций/Детализация и симметрия левой и правой половины спины.

— Горизонтальная тяга в блочном тренажере (широким хватом) — Верх широчайших мышц спины, ромбовидные мышцы, середина и низ трапеций/Базовое упражнение/увеличение ширины спины.

— Вертикальная тяга обратным хватом — Низ и верх широчайших и ромбовидных мышц/Формирующее упражнение/Очерчивание и детализация широчайших мышц спины

— Пуловер в блочном тренажере стоя — Широчайшие мышцы спины и низ грудных мышц/Изолирующее упражнение/Детализация и форма широчайших мышц спины

СЕРЕДИНА,ВЕРХ И НИЗ СПИНЫ

— Тяга штанги в наклоне — Верх широчайших мышц спины, ромбовидные мышцы, середина и низ трапеций/Базовое упражнение/Увеличивает все мышцы середины спины

— Тяга штанги в наклоне обратным хватом — Низ широчайших мышц, ромбовидные мышцы, середина и низ трапеций/Базовое упражнение/Рост мышц середины спины в толщину

— Горизонтальная тяга в блочном тренажере — Низ широчайших мышц спины, ромбовидные мышцы, середина и низ трапеций/Базовое упражнение/Толщина и детализация низа спины

— Становая тяга — Мышцы, прилегающие к позвоночнику, бедра и ягодицы/Базовое упражнение для спины и ног/Сила и объем

— Тяга Т-штанги — Это упражнение для максимальной проработки мышц спины, так как именно оно, в совокупности с тягой обычной штангой в наклоне, обеспечивает максимальной рост широчайших мышц, и увеличение их размеров и толщины за весьма небольшой промежуток времени.

— Вертикальная тяга широким хватом — Верх широчайших мышц спины, трапеций и ромбовидные мышцы/Формирующее упражнение/Ширина и масса верха спины

ТРАПЕЦИИ 

— Тяга штанги к подбородку — Средние дельты, верх и середина трапеций/Формирующее упражнение/Отделяет трапеции от дельт

— Шраги с гантелями — Верх и середина трапеций/Формирующее упражнение/Поднимает и выделяет трапеции

— Шраги со штангой — Верх трапеций/Базовое упражнение/Масса и толщина верха трапеций

— Шраги со штангой за спиной — Верх трапеций/Формирующее упражнение/Утолщает верх трапеций и шею 

Валидация имитационной модели подъема кожно-мышечного лоскута на ножке широчайшей мышцы спины in vivo у свиней

1.

Борман К.Р., Фурман Г.М., Ассоциация директоров программ хирургии (2009 г.) «Часы работы в стационаре: улучшение сна, наблюдение и безопасность»: ответ Ассоциации директоров программ по хирургии к декабрьскому отчету Института медицины за 2008 г. Операция. 146 (3): 420–427

Статья Google Scholar

2.

Бритт Л.Д., Сачдева А.К., Хили Б.Б., Уэлен ТВ, Блэр П.Г., Члены Целевой группы ACS по продолжительности дежурства (2009 г.) Часы дежурства в хирургии для обеспечения безопасности пациентов, обеспечения оптимального обучения и профессиональной подготовки ординаторов и содействия благополучию резидентов. Бытие: ответ Американского колледжа хирургов на отчет Института медицины «Часы работы резидентов: улучшение сна, наблюдение и безопасность». Операция. 146 (3): 398–409

CAS Статья Google Scholar

3.

Chan WY, Matteucci P, Southern SJ (2007) Валидация микрохирургических моделей в обучении и компетенции в области микрохирургии: обзор. Микрохирургия. 27 (5): 494–499

Статья Google Scholar

4.

Джавид П., Айдын А., Моханна П.Н., Дасгупта П., Ахмед К. (2019) Текущее состояние имитационных и обучающих моделей в микрохирургии: систематический обзор. Микрохирургия 39 (7): 655–668

Статья Google Scholar

5.

Starkes JL, Payk I, Hodges NJ (1998) Разработка стандартизированного теста для оценки навыков наложения швов у начинающих микрохирургов. Микрохирургия. 18 (1): 19–22

CAS Статья Google Scholar

6.

Аткинс Дж.Л., Калу П.У., Ланнон Д.А., Грин К.Дж., Батлер П.Э. (2005) Тренинг по микрохирургическим навыкам: оценка тренинга по микрохирургии. Микрохирургия 25 (6): 481–485

Статья Google Scholar

7.

Christensen TJ, Anding W, Shin AY, Bishop AT, Moran SL (2015) Влияние микрохирургической подготовки на практику ручных хирургов. J Reconstr Microsurg 31 (6): 442–449

Артикул Google Scholar

8.

Илие В.Г., Илие В.И., Добряну С., Гету Н., Лучиан С., Пиепту Д. (2008) Обучение микрохирургическим навыкам на неживых моделях. Микрохирургия. 28 (7): 571–577

Статья Google Scholar

9.

Ghanem A, Kearns M, Ballestín A, Froschauer S, Akelina Y, Shurey S, Legagneux J et al (2020) Согласованное заявление Международного общества моделирования микрохирургии (IMSS) по минимальным стандартам для базового курса микрохирургии, требованиям к микрохирургическому анастомозу глобальная рейтинговая шкала и минимальные пороги обучения. Травма S0020-1383 (20) 30078–4. https://doi.org/10.1016/j.injury.2020.02.004

10.

Carey JN, Rommer E, Sheckter C, Minneti M, Talving P, Wong AK, Garner W et al (2014) Моделирование пластическая хирургия и микрососудистые процедуры с использованием перфузированных свежих человеческих трупов.J Plast Reconstr Aesthet Surg 67: 2

11.

Kerrigan CL, Zelt RG, Thomson JG, Diano E (1986) Свинья как экспериментальное животное в исследованиях пластической хирургии для изучения кожных лоскутов, кожно-мышечных лоскутов и кожно-фасциальных лоскутов . Lab Anim Sci 36 (4): 408–412

CAS PubMed Google Scholar

12.

Bodin F, Diana M, Koutsomanis A, Robert E, Marescaux J, Bruant-Rodier C (2015) Модель свиньи для обучения реконструкции груди со свободным лоскутом.J Plast Reconstr Aesthet Surg 68 (10): 1402–1409

13.

Millican PG, Poole MD (1985) Модель свиньи для исследования мышц и кожно-мышечных лоскутов. Br J Plast Surg 38 (3): 364–368

CAS Статья Google Scholar

14.

Небрил Б.А. (2019) Модель свиньи и онкопластическая тренировка: результаты и размышления. Мастология 29 (2): 55–57

Статья Google Scholar

15.

Oliveira MM, Araujo AB, Nicolato A, Prosdocimi A, Godinho JV, Valle ALM, Santos M et al (2016) Лицо, содержание и достоверность моделирования микрохирургии опухоли головного мозга с использованием модели плаценты человека. Оперативный нейрохирург 12 (4): 61–67

Статья Google Scholar

16.

Evgeniou E, Walker H, Gujral S (2018) Роль моделирования в микрохирургическом обучении. J Surg Educ 75: 1

Статья Google Scholar

17.

Hung AJ, Zehnder P, Patil MB, Cai J, Ng CK, Aron M, Gill IS и др. (2011) Лицо, содержание и конструктивная валидность нового симулятора роботизированной хирургии. J Urol 186 (3): 1019–1025

Статья Google Scholar

18.

Kelly DC, Margules AC, Kundavaram CR, Narins H, Gomella LG, Trabulsi EJ, Lallas CD (2012) Подтверждение лица, содержания и построения симулятора навыков да Винчи. Урология 79 (5): 1068–1072

Статья Google Scholar

19.

Ghanem A, Podolsky DJ, Fisher DM, Wong RKW, Myers S, Drake JM, Forrest CR (2019) Экономия движений руки во время хирургии волчьей пасти с использованием высококачественного симулятора волчьей пасти. Cleft Palate Craniofac J 56 (4): 432–437

20.

Applebaum MA, Doren EL, Ghanem AM, Myers SR, Harrington M, Smith DJ (2018) Компетенция в области микрохирургии во время ординатуры по пластической хирургии: объективная оценка навыков интегрированная программа обучения в ординатуре. Эпластика 25; 18: e25.

21.

Beard J, Jolly B, Newble D, Thomas WEG, Donnelly J, Southgate LJ (2005) Оценка технических навыков хирургических стажеров. (John Wiley & Sons Ltd.) John Wiley & Sons Ltd.

22.

Goderstad JM, Sandvik L, Fosse E, Lieng M (2016) Оценка хирургической компетентности: разработка и проверка рейтинговых шкал, используемых для лапароскопической супрацервикальной гистерэктомии . J Surg Educ 73: 4

Статья Google Scholar

23.

Balasundaram I, Aggarwal R, Darzi LA (2010) Разработка учебной программы по микрохирургии. Br J Oral Maxillofac Surg 48 (8): 598–606

Артикул Google Scholar

24.

Bettega G, Ochala C, Hitier M, Hamou C, Guillermet S, Gayet P, Coll J-L (2015) Флуоресцентная ангиография для планирования и мониторинга лоскута в реконструктивной хирургии. F.D. Дип и др. (ред.), Флуоресцентная визуализация для хирургов: концепции и приложения.Издательство Springer International, Швейцария. https://doi.org/10.1007/978-3-319-15678-1_32

25.

Хамауи К., Саадеддин М., Садидин Х. (2014) Обучение хирургическим навыкам: время начинать рано. Клинический учитель. [онлайн] 11 (3): 179–183

Статья Google Scholar

26.

Hennessey IAM, Hewett P (2013) Конструктивная, одновременная и достоверность содержания лапароскопического симулятора eoSim. J Laparoendosc Adv Surg Tech A 23 (10): 855

27.

Gröne J, Lauscher J, Buhr H, Ritz J (2010) Лицо, содержание и построение достоверности нового реалистичного тренажера для традиционных методов в хирургии пищеварения. Langenbeck’s Arch Surg 395 (5): 581–588

Артикул Google Scholar

28.

Gavazzi A, Bahsoun AN, Van Haute W, Ahmed K, Elhage O, Jaye P, Khan MS, Dasgupta P (2011) Лицо, содержание и конструктивная достоверность симулятора виртуальной реальности для роботизированной хирургии (робот SEP ).Ann R Coll Surg Engl 93 (2): 152–156

Статья Google Scholar

29.

Seixas-Mikelus S, Stegemann AP, Kesavadas T, Srimathveeravalli G, Sathyaseelan G, Chandrasekhar R, Wilding GE, Peabody JO, Guru KA (2011) Проверка содержания нового роботизированного хирургического симулятора. BJU Int 107 (7): 1130

Артикул Google Scholar

30.

Канг С.Г., Чо С., Канг С.Х., Хайдар А.М., Самаведи С., Палмер К.Дж., Патель В.Р., Чеон Дж. (2014) Модуль трубки 3, предназначенный для отработки пузырно-уретрального анастомоза в роботизированном симуляторе виртуальной реальности: определение лицо, содержание и построение действительности.Урология 84: 345–350

31.

Рамачандран С., Ганем А.М., Майерс С.Р. (2013) Оценка компетенции в области микрохирургии — где мы сейчас?: Оценка компетенции в области микрохирургии. Микрохирургия 33 (5): 406–415

Статья. Google Scholar

32.

Ghanem A, Pafitanis G, Myers S, Kearns M, Ballestin A, Froschauer S, Akelina Y et al (2020) Согласованное заявление Международного общества моделирования микрохирургии (IMSS) по минимальным стандартам для базового курса микрохирургии, требования к глобальной рейтинговой шкале микрохирургических анастомозов и минимальные пороги обучения.Травма S0020-1383 (20) 30078-4. https://doi.org/10.1016/j.injury.2020.02.004

33.

Варварес М.А., Лин Д., Хэдлок Т., Аззизаде Б., Гликлич Р., Раунды М, Рокко Дж. и др. (2005). множественный последовательный свободный перенос тканей на голову и шею. Ларингоскоп 115 (1): 101–104

Артикул Google Scholar

34.

Grober ED, Hamstra SJ, Wanzel KR, Reznick RK, Matsumoto ED, Sidhu RS, Jarvi KA (2003) Валидация новых и объективных показателей микрохирургических навыков: анализ движений рук и стереоскопическая острота зрения.Микрохирургия 23 (4): 317–322

Статья Google Scholar

35.

Moulton C-A E, Dubrowski A, MacRae H, Graham B, Grober E, Reznick R (2006) Обучение хирургическим навыкам: какая практика помогает достичь совершенства?: Рандомизированное контролируемое испытание , . Ann Surg 244 (3): 400–409

36.

Сингх М. (2012) Роль высокочастотного электромагнитного отслеживания движений руки постоянного тока как инструмента объективной оценки в обучении микрохирургии . MSc. Имперский колледж в Лондоне

37.

Arkes HR (1981) Препятствия для точного клинического суждения и возможные способы минимизировать их влияние. J Consult Clin Psychol 49 (3): 323–330

CAS Статья Google Scholar

38.

Бауманн А.О., Дебер Р.Б., Томпсон Г.Г. (1991) Чрезмерная самоуверенность врачей и медсестер: феномен «микро-определенность, макро-неопределенность». Soc Sci Med 32 (2): 167–174

CAS Статья Google Scholar

(PDF) Валидация имитационной модели подъема кожно-мышечного лоскута широчайшей мышцы спины на ножке у свиней in vivo

7.Christensen TJ, AndingW, Shin AY, Bishop AT, Moran SL (2015)

Влияние микрохирургической подготовки на практику рук

хирургов. J Reconstr Microsurg 31 (6): 442–449

8. Илие В.Г., Илие В.И., Добряну К., Гету Н., Лучиан С., Пиепту Д. (2008)

Обучение микрохирургическим навыкам на неживых моделях.

Микрохирургия. 28 (7): 571–577

9. Ганем А., Кернс М., Баллестин А., Фрошауэр С., Акелина Ю.,

Шурей С., Леганье Дж и др. (2020) Международное общество моделирования микрохирургии

ulation Society (IMSS) консенсусное заявление о минимальных стандартах для базового курса микрохирургии

, требованиях к глобальной шкале оценки микрохирургии

и минимальные пороги для обучения

Травма S0020-1383 (20) 30078–4. https://doi.org/10.1016/j.

травмы. 2020.02.004

10. Carey JN, Rommer E, Sheckter C, Minneti M, Talving P, Wong

AK, Garner W и др. (2014) Моделирование пластической хирургии и ми-

сосудистых процедур с использованием перфузированные свежие человеческие трупы. J

Plast Reconstr Aesthet Surg 67: 2

11. Kerrigan CL, Zelt RG, Thomson JG, Diano E (1986) Свинья как экспериментальное животное

в исследованиях пластической хирургии для исследования кожи

лоскутов, кожно-мышечных лоскуты и кожно-фасциальные лоскуты.Lab Anim Sci

36 (4): 408–412

12. Боден Ф, Дайана М., Кутсоманис А., Роберт Э., Мареско Дж., Брюан —

Родье С. (2015) Модель свиньи для реконструкции груди со свободным лоскутом

обучение. J Plast Reconstr Aesthet Surg 68 (10): 1402–1409

13. Millican PG, Poole MD (1985) Модель свиньи для исследования

мышц и кожно-мышечных лоскутов. Br J Plast Surg 38 (3): 364–368

14. Небрил Б.А. (2019) Модель свиньи и обучение онкопластике: результаты

и размышления.Mastology 29 (2): 55–57

15. Oliveira MM, Araujo AB, Nicolato A, Prosdocimi A, Godinho JV,

Valle ALM, Santos M et al (2016) Face, content, and construct

validity of Моделирование микрохирургии опухоли головного мозга на модели плаценты человека

. Оперативный нейрохирург 12 (4): 61–67

16. Evgeniou E, Walker H, Gujral S (2018) Роль моделирования в микрохирургическом обучении

. J Surg Educ 75: 1

17. Hung AJ, Zehnder P, Patil MB, Cai J, Ng CK, Aron M, Gill IS и др.

(2011) Лицо, содержание и конструктивная достоверность нового роботизированного сюрприза —

гери симулятор.J Urol 186 (3): 1019–1025

18. Kelly DC, Margules AC, Kundavaram CR, Narins H, Gomella LG,

Trabulsi EJ, Lallas CD (2012) Лицо, содержание и проверка конструкции —

симулятора навыков да Винчи. Урология 79 (5): 1068–1072

19. Ганем А., Подольский Д. Д., Фишер Д. М., Вонг RKW, Майерс С., Дрейк

Д. М., Форрест С. Р. (2019) Экономия движения рук во время волчьей пасти

— симулятор волчьей пасти. Расщелина неба

Craniofac J 56 (4): 432–437

20.Applebaum MA, Doren EL, Ghanem AM, Myers SR, Harrington

M, Smith DJ (2018) Компетенция в области микрохирургии во время пластической хирургии —

резидентура: объективная оценка навыков интегрированной программы обучения идентификации Res-

. Эпластика 25; 18: e25.

21. Борода Дж., Джолли Б., Ньюбл Д., Томас В.Э.Г., Доннелли Дж., Саутгейт

Л.Дж. (2005) Оценка технических навыков стажеров-хирургов. (Джон

Wiley & Sons Ltd.) John Wiley & Sons Ltd.

22.Goderstad JM, Sandvik L, Fosse E, Lieng M (2016) Оценка хирургической компетентности

: разработка и проверка рейтинговых шкал

, используемых для лапароскопической супрацервикальной гистерэктомии. J Surg Educ 73: 4

23. Баласундарам И., Аггарвал Р., Дарзи Л.А. (2010) Разработка учебной программы

для микрохирургии. Br J Oral Maxillofac Surg

48 (8): 598–606

24. Bettega G, Ochala C, Hitier M, Hamou C, Guillermet S, Gayet P,

Coll JL (2015) Флуоресцентная ангиография для планирования лоскута и

мониторинг в реконструктивной хирургии.F.D. Дип и др. (ред.),

Флуоресцентная визуализация для хирургов: концепции и приложения.

Springer International Publishing Switzerland. https://doi.org/10.

1007 / 978-3-319-15678-1_32

25. Хамауи К., Саадеддин М., Садидин Х. (2014) Тренинг по хирургическим навыкам —

ing: пора начинать раньше. Клинический учитель. [онлайн] 11 (3): 179–183

26. Hennessey IAM, Hewett P (2013) Конструирование, одновременная и согласованная

валидность лапароскопического симулятора eoSim.J Laparoendosc

Adv Surg Tech A 23 (10): 855

27. Gröne J, Lauscher J, Buhr H, Ritz J (2010) Лицо, содержание и со-

в пищеварительной хирургии. Langenbeck’s Arch Surg 395 (5): 581–588

28. Gavazzi A, Bahsoun AN, Van Haute W., Ahmed K, Elhage O, Jaye

P, Khan MS, Dasgupta P (2011) Лицо, содержание и конструкция действительны —

симулятора виртуальной реальности для роботизированной хирургии (робот SEP).Ann

R Coll Surg Engl 93 (2): 152–156

29. Seixas-Mikelus S, Stegemann AP, Kesavadas T., Srimathveeravalli

G, Sathyaseelan G, Chandrasekhar R, Wilding GE, Peabody JO,

KA (2011) Проверка содержания нового роботизированного хирургического симулятора

. BJU Int 107 (7): 1130

30. Канг С.Г., Чо С., Канг Ш., Хайдар А.М., Самаведи С., Палмер К.Дж.,

Пател В.Р., Чеон Дж. (2014) Модуль трубки 3, предназначенный для практических занятий —

Проведение пузырно-уретрального анастомоза в роботизированном симуляторе виртуальной реальности:

определение достоверности лица, содержимого и конструкции.Урология 84:

345–350

31. Рамачандран С., Ганем А.М., Майерс С.Р. (2013) Оценка компетенции в области микрохирургии

— где мы сейчас находимся?: Оценка компетенции в области микрохирургии

. Microsurgery 33 (5): 406–415

32. Ghanem A, Pafitanis G, Myers S, Kearns M, Ballestin A,

Froschauer S, Akelina Y et al (2020) Международная микрохирургия

консенсус общества моделирования (IMSS) заявление о минимальных стандартах

для базового курса микрохирургии, требования к глобальной рейтинговой шкале кросхирургического анастомоза mi

и минимальный порог для обучения.Травма S0020-1383 (20) 30078-4. https://doi.org/

10.1016 / j.injury.2020.02.004

33. Варварес М.А., Лин Д., Хэдлок Т., Аззизаде Б., Гликлич Р., Раунды

М, Рокко Дж и др. (2005) Успешное многократное последовательное перемещение свободных тканей

на голову и шею. Ларингоскоп 115 (1): 101–104

34. Grober ED, Hamstra SJ, Wanzel KR, Reznick RK, Matsumoto ED,

Sidhu RS, Jarvi KA (2003) Валидация нового и объективного измерения —

микрохирургических навык: анализ движений рук и стереоскопическая острота зрения

.Microsurgery 23 (4): 317–322

35. Moulton CA E, Dubrowski A, MacRae H, Graham B, Grober E,

Reznick R (2006) Обучение хирургическим навыкам: какая практика

делает совершенство ?: рандомизированное контролируемое исследование. Ann Surg 244 (3):

400–409

36. Сингх М. (2012) Роль постоянного тока высокочастотного электро-

магнитного отслеживания движений руки как инструмента объективной оценки при обучении микрохирургии

. Имперский колледж Лондона

37.Arkes HR (1981) Препятствия для точного клинического суждения и

возможных способов минимизировать их влияние. J Consult Clin Psychol

49 (3): 323–330

38. Бауманн А.О., Дебер Р.Б., Томпсон Г.Г. (1991) Чрезмерная самоуверенность

среди врачей и медсестер: «микроуверенность, макроопределение» —

tainty явление. Soc Sci Med 32 (2): 167–174

Часть этих данных была включена в M.Sc. Диссертационный проект 2015 г.,

Imperial College London, Лондон, Великобритания, г-жаМаха Вагди Хамада,

под руководством г-на Али Ганема.

Примечание издателя Springer Nature остается нейтральным в отношении судебных

претензий на опубликованные карты и сведения об учреждениях.

74 Eur J Plast Surg (2021) 44: 65–74

Содержимое предоставлено Springer Nature, применяются условия использования. Права защищены.

Влияние целостности внешней мышцы на перенос широчайшей мышцы спины при непоправимых разрывах вращательной манжеты плеча: исследование с помощью моделирования | SBC

Массивные разрывы вращающей манжеты плеча — одна из наиболее частых проблем плеча у пожилых людей, приводящая к боли и инвалидности верхней конечности.Перенос мышц, который может компенсировать некоторые недостатки, был рекомендован в качестве основного метода лечения непоправимых массивных разрывов вращательной манжеты плеча или в качестве процедуры восстановления после неудачного ремонта. Перенос широчайшей мышцы спины представляет собой многообещающее решение в лечении непоправимых разрывов задней верхней вращательной манжеты плеча, что приводит к облегчению боли и улучшению функций пациентов с разрывами. Однако клинические результаты различны, а факторы, определяющие исход, плохо изучены.Предыдущие исследования показали, что на функциональные результаты переноса широчайшей мышцы спины отрицательно влияла недостаточность дельтовидной и малой круглой мышц [1, 2]. Для пациента с травмой дельтовидной мышцы перенос, следующий за неудачным восстановлением вращающей манжеты, дает меньшее функциональное улучшение, чем если бы перенос выполнялся в качестве основного лечения для восстановления вращательной манжеты. Было обнаружено, что наличие разрыва малой круглой мышцы может иметь некоторую прогностическую ценность до операции в отношении движения и функции [1], тогда как степень жировой инфильтрации также играла решающую роль после переноса [2].Результаты переноса мышц описаны в литературе, но влияние целостности внешних мышц на функциональные результаты при переносе широчайшей мышцы спины количественно не изучено. Целью данной работы было изучение влияния целостности внешней мышцы на функциональные результаты при переносе широчайшей мышцы спины с использованием трехмерной интегрированной модели верхней конечности [3]. Во-первых, было исследовано влияние целостности внешних мышц на предоперационные функции плеч с массивными разрывами вращающей манжеты.Во-вторых, эти эффекты на функциональные результаты переноса мышц были оценены количественно.

Техническая концепция и оценка нового тренажера плеча с адаптивным генерированием мышечной силы и свободным движением

Плечо человека — один из самых сложных суставов человеческого тела, который из-за большого диапазона движений и сложного аппарата мягких тканей предрасположен к травмам. Хирургические методы лечения и замены суставов часто приводят к неудовлетворительным результатам. Чтобы лучше понять сложную биомеханику плеча, необходимо провести экспериментальные исследования.Для этого был разработан новый тренажер для плечевого сустава с инновационным генератором силы мышц. На основе модульной концепции были интегрированы шесть искусственных пневматических мышц, представляющих наиболее важные в функциональном отношении мышцы плечевого сустава, благодаря чему можно осуществлять свободное и контролируемое движение плечевой кости. Для каждой мышцы индивидуальные уставки для контроля длины мышцы на основе определяемого пользователем движения плеча для любого искусственного образца или образца трупа создаются ручным движением «Teach-In».В дополнение к силе и длине мышц используются оптическое отслеживание и измерение силы в суставах, что позволяет проводить различные биомеханические исследования плечевого сустава. В этой статье описывается техническая установка, а также стратегия управления и первые результаты ее экспериментальной функциональной проверки.

1 Введение

Человеческое плечо играет особую роль в человеческом теле из-за его особых требований к устойчивости и подвижности [1]. В Германии ежегодно имплантируется около 12 000 плечевых протезов, что делает их менее распространенными, чем искусственные колени или бедра [2].Основной причиной меньшего количества протезов плеча является высокая сложность плечевого сустава человека, в результате чего трудно найти подходящие технические модели плеча для замены. Таким образом, результаты протезов плеча и других хирургических вмешательств часто неудовлетворительны, что мотивирует стремление улучшить существующие плечевые протезы и оптимизировать хирургические вмешательства, касающиеся плечевого сустава [3]. По этой причине необходимо расширить знания о биомеханическом поведении плечевого сустава.Эти знания лежат в основе развития современных концепций реконструктивной хирургии и артропластики [1]. Одна из возможностей узнать больше о биомеханике плеча — это использование экспериментального устройства для тестирования плеча, например. для анализа движения и чувствительности. Большинство тренажеров сосредоточено на оценке биомеханики плеча, когда сустав находится в статическом положении или когда пассивные движения выполняются извне с нагрузкой на мышцы или без нее [4]. Kedgley et al. показали, что тренажеры, использующие постоянно изменяющиеся мышечные силы для движения плеча, производят движения с более высокой повторяемостью, чем пассивные системы, потому что приближение к физиологическому случаю ближе [5].Лишь несколько систем исследовали кинематику и кинетику суставов с использованием движения, управляемого мышцами [4].

Одним из ограничений большинства существующих тренажеров является создание фиксированной силы для активного движения сустава. Либо применяется расчетное фиксированное соотношение мышечных сил. Часто уставка силы дельтовидной мышцы устанавливается вручную, а силы других мышц масштабируются с фиксированным соотношением, основанным на физиологической площади поперечного сечения (PCSA) каждой мышцы.Фиксированное соотношение мышечных сил может привести к неконтролируемому движению плеча. Кроме того, в качестве альтернативы, внешний рельс используется для направления плечевой кости по заданному пути и сдерживает силы, добавляя нефизиологические направляющие силы.

Ни фиксированное соотношение сил, ни направляющая, похоже, не создают физиологических условий для воспроизведения поведения биомеханических движений плеча. Помимо этого электромиография (ЭМГ) используется для определения активации мышц и оценки мышечных сил [5], [6].Из-за перекрестного взаимодействия мышц надежность данных ЭМГ сомнительна.

Чтобы преодолеть ограничения существующих тренажеров плеча, был разработан новый инновационный аппарат для тестирования плечевого сустава с двумя основными целями:

• Стабильный алгоритм управления воспроизводимым (<5 °) свободным движением с избыточным набором мышц для образца трупа

• Качественное и количественное (отклонение <10 °) соответствие между пассивным обучением и активным свободным движением плеча

В рамках первого пилотного исследования исследуются возможности нового тренажера движения плеча.

2 Материалы и методы

2.1 Тренажер плечевого сустава — техническая установка

Одно синтетическое плечо и один образец трупа были протестированы на новом биомеханическом имитаторе плеча (рис. 1). Новый тренажер плечевого сустава содержит шесть активных пневматических мышц (DMSP, Festo, Esslingen, Германия), которые соединены веревками из сверхвысокомолекулярного полиэтилена и шкивами на шарикоподшипниках с соответствующими сухожилиями мышц. Таким образом, можно активно контролировать три части дельтовидной мышцы и мышцы вращающей манжеты [надостной, подостной + малой круглой (комбинированной), подлопаточной мышцы].Преимуществами используемых пневматических мышц являются высокая плотность силы и внутренняя податливость, необходимая для соответствия упругим свойствам образца трупа. Кроме того, две пассивные мышцы реализуются с помощью пружин (большая грудная мышца в сочетании с широчайшей мышцей спины и двуглавой мышцей плеча).

Рисунок 1:

Схема биомеханического тренажера плеча (упрощенная до 1 искусственной мышцы).

Неблагоприятное воздействие: пневматические мышцы ведут себя очень нелинейно, что затрудняет управление. Поэтому нелинейный адаптивный регулятор силы и длины был разработан на основе Цзэна и Вана [7]. При дополнительной компенсации нелинейных характеристик используемых пневматических клапанов (VPWP Festo, Эсслинген, Германия) ожидается точный контроль в широком диапазоне мышечных сил и длин для изменяющегося и неизвестного пути управления, а именно образца.

Инновационный и совершенно новый подход, который реализован в новом разработанном имитаторе плеча и алгоритме управления, соответственно, и который противоречит аппарату для тестирования плеча, описанному в литературе, заключается в том, что движение плеча может контролироваться длиной мышц, а не силами. . Это необходимо для создания контролируемых и свободных движений плеч, но зависит от подробной информации о движениях и длине мышц конкретного образца с течением времени. Эта информация собирается в процессе так называемого «обучения», когда оператор перемещает плечевую кость по желаемой траектории, а мышцы контролируются силой.Во время этого движения мышцы следуют за принудительным движением, а система управления записывает длину мышц, необходимую для реализации определенной траектории. После этой процедуры система может использовать измеренные по траектории разной длины мышцы, чтобы воспроизвести движение плеча без указания оператора.

Тренажер плечевого сустава оснащен приборами для измерения длины мышц (WS10SG, ASM GmbH, Moosinning, Германия) и силы (KM30z, ME-Messsysteme, Хеннингсдорф, Германия), датчиком крутящего момента силы 6D (ATI, Apex, США). для совместных сил и моментов реакции, а также систему оптического слежения (Polaris Spectra, NDI, Онтарио, Канада) для регистрации движения руки.Система управления в реальном времени (MicroAutoBoxII, dSPACE, Падерборн, Германия) использовалась для записи данных, управления и связи со всеми включенными устройствами.

2.2 Экспериментальная проверка

Для оценки концепции управления и анализа достижимого диапазона движений (ROM) различных движений первоначально был проведен эксперимент с синтетическим плечевым суставом. Упрощенная модель плеча, сделанная из синтетических костей и эластичных резиновых лент, представляющая систему капсульных связок (плечевой и плечевой связок), прикреплена к имитатору плеча.Это было сделано путем фиксации нижней части лопатки в пенополиуретане (PUR), а затем ее крепления к имитатору движения. Лопатки устанавливались в установке так, чтобы нейтральная плоскость гленоида была наклонена на 10 ° вверх, лопатка наклонена на 20 ° вперед, а плоскость лопатки была параллельна средней линии действия дельтовидной мышцы [8]. Прикрепления мышц и сухожилий и направления растяжения оцениваются на основе анатомических ориентиров, а суставные поверхности синтетического плеча смазываются петролатумом.

На втором этапе эксперименты повторяются с образцом человеческого трупа (рис. 2). Одна свежезамороженная верхняя конечность была получена от женщины-донора (возраст: 85 лет). Труп был здоров, суставная капсула не вентилировалась. Руку размораживали примерно при 20 ° C в течение 24 часов и поддерживали гидратации физиологическим раствором во время подготовки. Лопатку обнажали от медиального края до надлопаточной вырезки перед заделкой пенополиуретаном в прямоугольный блок.Затем фиксированное плечо помещали в имитатор движений. Дистальный конец плечевой кости также прикреплен к цилиндру, в котором закреплено твердое тело оптической системы слежения и пружина, представляющая двуглавую мышцу плеча. Искусственные мышцы соединяются хирургическим швом с помощью проволочных шнуров.

Рисунок 2:

Плечо трупа человека в имитаторе плеча в Аахене.

Затем желаемое движение руки было выполнено оператором вручную, в то время как искусственные мышцы находятся в режиме управления усилием и регистрируются переменные длины мышц.После процедуры «Teach-In» движение руки выполнялось мышцами с контролируемой активной длиной. Таким образом, как синтетический образец, так и образец трупа были сочленены в различных характерных движениях (отведение / приведение, внутреннее / внешнее вращение с приведенной рукой, антеверсия / ретроверсия) с помощью физиологического ROM.

3 Результаты

В рамках эксперимента с синтетической моделью плеча были оценены общие возможности использования тренажера и его новая концепция управления.Эта установка обеспечивала воспроизводимое активное движение (воспроизводимость активного <5 °) с хорошим согласованием (<10 °) между пассивным движением «Обучение» и воспроизводимым активным движением (пример отведения показан на Рисунке 3).

Рисунок 3:

Кинематика отведения синтетической модели плеча в новом имитаторе плеча.

Оптимальные результаты были получены при отведении / приведении с успешным ROM от 0 ° до 90 °.Диапазон внутреннего и внешнего вращения составлял 80 ° –0 ° –25 °.

С помощью человеческого трупа можно было успешно выполнять и плечевые движения. Хотя успешный ROM был меньше, чем при использовании синтетической модели, движения можно было выполнять (движение отведения на рисунке 4).

Рисунок 4:

Кинематика отведения трупного образца плеча в новом имитаторе плеча.

Разница между пассивным «обучением» и активным повторным движением в целом была больше, чем с синтетической моделью плеча, потому что зашитые соединения искусственных мышц были более эластичными, и, следовательно, удлинение мышц было искажено.С человеческим трупом можно было выполнить полное ROM на 35–85 ° (отведение / приведение), от –30 ° до 0 ° (антеверсия) и от –25 ° до 0 ° до 20 ° (внутреннее / внешнее вращение).

4 Обсуждение и заключение

Был представлен новый инновационный тренажер движения для тестирования биомеханического поведения плечевого сустава. Это первое исследование показывает, что повторяемые движения плеча можно легко выполнять с помощью нового разработанного имитатора плеча.

Пневматические мышцы в сочетании с реализованным регулятором адаптивной силы и длины позволили точно управлять податливым актером в сочетании с неизвестным путем управления.В сочетании с новой концепцией мышечного контроля возможны свободные, но стабильные и контролируемые движения с избыточной настройкой мышц отдельного образца без использования данных ЭМГ или внешних направляющих. Это позволяет значительно улучшить моделирование свободного движения по сравнению с существующими биомеханическими симуляторами плеча. Кроме того, новый тренажер плеча дает возможность анализировать необходимые мышечные силы вместо того, чтобы оценивать их априори. В этом контексте наш эксперимент с трупом подтвердил тезис о том, что не существует приблизительно постоянного соотношения мышечных сил во время движения отведения (рис. 5).

Рисунок 5:

Приложенные мышечные силы во время отведения по отношению к объединенной силе дельтовидной мышцы (= Спинальная + Акромиальная + Ключичная) на образце трупа.

Последующее поведение активного движения повтора по сравнению с пассивным движением «Teach-In» с синтетическим плечом удовлетворило качественное и количественное стремление с отклонениями <10 °. Хотя последующее поведение с образцом трупа было не таким хорошим, как с синтетической моделью, были достигнуты хорошее качественное соответствие, а также высокая воспроизводимость активных движений.Это можно дополнительно оптимизировать, увеличив жесткость соединения с сухожилием мышцы.

У нового тренажера плеча есть некоторые ограничения. Для пневматических мышц оптимизация для более физиологического поведения является одной из целей нашей постоянной работы. Потому что особенно в поворотных точках уставок длины мышцы, например в точке изменения между отведением к приведению напряжение мышц было слабым, так что сила не передавалась. Это не соответствует физиологическому тонусу каждой мышцы.

Наша текущая работа будет сосредоточена на оптимизации регулятора длины, чтобы решить проблему, всегда прикладывая силу, превышающую заданный тон грунта, даже если это приводит к отклонениям от заданного значения. Оптимизированные зажимы для сухожилий и более подходящие методы наложения швов уже находятся в стадии разработки и оценки. Планируются дальнейшие биомеханические исследования на тренажере плеча, чтобы дать ответы на конкретные клинические вопросы и изучить различные хирургические стратегии.

Авторы хотели бы поблагодарить профессора A. Prescher, Институт анатомии, и Björn Rath, Ортопедическую клинику, RWTH Aachen University, за предоставленную подготовку образца трупа. Этот проект частично финансируется в рамках программы START медицинского факультета Ахенского университета RWTH.

Заявление автора

Финансирование исследования: Автор заявляет, что никакого финансирования не было. Конфликт интересов: авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.Материалы и методы: Информированное согласие: Информированное согласие неприменимо. Этическое одобрение: Проведенное исследование не связано ни с использованием людей, ни с животными.

Ссылки

[1] Gohlke F. Biomechanik der Schulter. Der Orthopäde. 2000; 29: 834–44. Искать в Google Scholar

[2] Лёв М., редактор. AE-Manual der Endoprothetik. Шультер: Спрингер-Верлаг; 2009. Искать в Google Scholar

[3] Wiedemann E. Schulterendoprothetik. Der Unfallchirurg. 2006; 109: 1073–84.Искать в Google Scholar

[4] Giles JW, Ferreira LM, Athwal GS, Johnson JA. Разработка и оценка производительности симулятора плеча с активным движением in vitro, управляемого in vitro нагрузкой на мышцы, и его применение для оценки полной обратной артропластики плеча. J Biomech Eng. 2014; 136: 121007. Поиск в Google Scholar

[5] Кедгли А.Е., Маккензи Г.А., Феррейра Л.М., Дросдовеч Д.С., Кинг Г.Дж., Фабер К.Дж. и др. Влияние мышечной нагрузки на кинематику плечевого отведения in vitro.J Biomech. 2007; 40: 2953–60. Искать в Google Scholar

[6] Веллманн М., Петерсен В., Зантоп Т., Шанц С., Рашке М.Дж., Хуршлер С. Влияние резекции коракоакромиальной связки на стабильность плечевого сустава при активной мышечной нагрузке в модели in vitro. Артроскопия. 2008; 24: 1258–64. Искать в Google Scholar

[7] Цзэн К., Ван Дж. Нелинейное ПИД-регулирование электронной дроссельной заслонки. В области электротехники и управления (ICECE), Международная конференция по IEEE 2011 г .; 2011. с. 722–4. Искать в Google Scholar

[8] Hochschild J.Strukturen und Funktionen greifen, Funktionelle Anatomie: Band 1: Wirbelsäule und obere Extremität. Георг Тиме Верлаг; 2014. Искать в Google Scholar

Опубликовано в сети: 30.09.2016

Напечатано: 2016-9-1

© 2016 Марк Верджанс и др., Лицензиат De Gruyter.

Эта работа находится под лицензией Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 License.

Перенос сухожилия широчайшей мышцы спины при обратном артропластике плеча: местоположение переноса влияет на силу

Предпосылки

Оптимальное место установки переноса сухожилия широчайшей мышцы спины для восстановления внешней ротации после обратного артропластики плеча (RSA) не определено.Цель этого биомеханического исследования состояла в том, чтобы определить влияние местоположения переноса сухожилия на момент внешнего вращения в сочетании с различной латерализацией плечевого компонента RSA. Мы предположили, что проксимальный перенос сухожилия, наряду с увеличением латерализации плечевой кости, может максимизировать внешний вращательный момент.

Методы

Восемь свежезамороженных плечей трупа подверглись RSA и были протестированы на имитаторе плеча in vitro. Перенос сухожилия широчайшей мышцы спины был протестирован в трех местах введения (латеральная большая бугристость [Lat-GT]; незначительный след круглой мышцы [Tm-FP]; боковой стержень [Lat-Shft]), и был измерен момент внешнего вращения.Дополнительные условия испытаний включали различную латерализацию плечевого компонента (-5, 0, +5, +10, +15 мм), угол отведения (0 °, 45 °, 90 °) и внутреннюю / внешнюю ротацию (-60 °, -30 °). °, 0 °, 30 °, 60 °).

Результаты

Вставки Lat-GT и Tm-FP для переноса широчайшей мышцы спины генерировали значительно больший крутящий момент ( P <0,001), чем Lat-Shft. При сравнении Lat-GT с Tm-FP не было значительных различий ( P = 0,362). При внешнем вращении 60 ° латерализация плечевого компонента RSA с -5 до +15 мм значительно увеличила момент внешнего вращения Lat-GT на 67% ( P =.035), Tm-FP на 43% ( P = 0,001) и Lat-Shft на 42% ( P = 0,002).

Заключение

Перенос сухожилия широчайшей мышцы спины на проксимально-латеральную сторону большей бугристости и к месту прикрепления малой круглой кости генерировал значительно больший внешний вращающий момент, чем передача на латеральный стержень плечевой кости. Кроме того, использование плечевого компонента с большим смещением также существенно увеличивает крутящий момент, создаваемый переносом сухожилия.

Уровень доказательности

Фундаментальное научное исследование

Биомеханика

Ключевые слова

Обратное тотальное эндопротезирование плеча

Перенос сухожилия широчайшей мышцы спины

Латерализация плечевого компонента

Слезы малой тересы

статьи о артропатии

статьи о артропатии

© 2020 Автор (ы). Опубликовано Elsevier Inc. от имени американских хирургов плечевого и локтевого суставов.

Рекомендуемые статьи

Цитирующие статьи

SimTK: Модель опорно-двигательного аппарата всего тела поясничного отдела позвоночника: Project Home

Разработайте общедоступную модель всего тела с обширной мускулатурой туловища и степенями свободы в поясничном отделе позвоночника, которую можно использовать для моделирования движений всего тела, исследующих мускулатуру и динамику поясничного отдела позвоночника.

Лицензия: Fullbodylumbar, Модель поясничного отдела всего тела

---

Модель поясничного отдела всего тела (FBLS) была создана путем объединения других ранее разработанных моделей OpenSim (https://simtk.org/home/lumbarspine, https://simtk.org/home/runningsim, https://simtk. org / home / lowlimbmodel09). Цель разработки этой модели состояла в том, чтобы предоставить пользователям модель всего тела, подходящую для исследования мускулатуры туловища и поясничного отдела позвоночника.

Вкратце, эта модель состоит из 21 сегмента, 29 степеней свободы и 324 исполнительных механизмов сухожилий мускулов. Пять поясничных позвонков смоделированы как отдельные тела, каждое из которых соединено суставом с шестью степенями свободы. Чистое поясничное движение описывается как сгибание-разгибание, осевое вращение и латеральное изгибание путем наложения ограничивающих функций на каждый отдельный поясничный позвонок. Смоделированы восемь основных групп мышц поясничного отдела позвоночника, каждая из которых состоит из нескольких пучков, что позволяет большим мышцам действовать в разных направлениях.Эти мышцы туловища включают: прямые мышцы живота, внешние косые мышцы живота, внутренние косые мышцы живота, мышцы, выпрямляющие позвоночник, мультифидусную мышцу, квадратную мышцу поясницы, большую поясничную мышцу и широчайшую мышцу спины.

Эта модель в настоящее время подходит для запуска статической оптимизации, но еще не подходит для компьютерного управления мышцами (CMC). Будущий выпуск модели будет подходить для CMC.

Эта страница проекта сделает модель бесплатно доступной для пользователей OpenSim и будет включать информацию о процедурах разработки и проверки модели.

Разработка и проверка своевременной и репрезентативной конечно-элементной модели позвоночника человека для биомеханического моделирования

Достижения в области вычислительной биомеханики проложили путь для более точных представлений модели конечных элементов человеческого торса и его биомеханического поведения. Эти модели FE обычно строятся на основе математических представлений (т.е. рассматриваются для конкретных случаев), которые не учитывают точные геометрические представления и могут привести к чрезмерно упрощенной модели.Хотя для конкретных случаев такие приближения и предположения верны, такое упрощение уводит такие модели от точного физиологического представления. Например, в последнее время было показано, что такие эффекты, как давление в брюшной полости, мышечное давление и грудопоясничная фасция ^38,67 , играют роль в биомеханике позвоночника, и, следовательно, их включение в биомеханические модели может быть оправдано, если сосредоточить внимание на них. исследования по этому поводу.

В соответствии с этим, трехмерная репрезентативная новая полномасштабная биомеханическая КЭ модель позвоночника была успешно построена и утверждена.Модель состояла из тел грудных и поясничных позвонков, межпозвонковых дисков, брюшной стенки и ее внутрибрюшного давления, грудопоясничной фасции, длиннейшей, многораздельной, поясничной большой, широчайшей и межпозвоночной мышц, а также сопровождающих их сухожилий.

Разработка модели

Геометрическому моделированию уделялось внимание с целью сохранения характеристик МРТ. То есть было выполнено несколько итераций моделирования, чтобы каждая деталь была смоделирована точно без существенной потери качества.Например, модели тел позвонков и межпозвоночных дисков были созданы с качеством не менее 94%. Это было достигнуто за счет непосредственного огранки этих частей и сохранения замкнутого объема для моделирования деформируемого тела. Брюшная стенка, с другой стороны, требовала относительно больших усилий, так как требовалось прослеживать мышцы живота, достигая фронтальной стороны тел позвонков и диафрагмы сверху. Это потребовало сбора множества мнений о форме брюшной полости и ее биомеханическом поведении.Кроме того, создание репрезентативной модели мышц и приложенного к ним давления было утомительным занятием, которое в большинстве разработанных моделей заменяется векторами силы. Таким образом, первым шагом на пути к построению настоящей модели было создание модели передней большеберцовой мышцы, пригодной для прогнозирования мышечных сил по ее IMP и наоборот ³³ . Тем не менее, поскольку сухожилия являются функциональными пассивными частями мышечной структуры, разделение обеих частей с целью лучшего моделирования анатомии двух структур потребовало создания и огранки некоторых утраченных сухожилий.Это привело к некоторой потере точности, особенно для многораздельной мышцы из-за ее компактности, поскольку объемная разница увеличилась примерно до 81% по сравнению с исходными компонентами на основе МРТ. Тем не менее, это было учтено в модели сухожилия и, в конечном счете, части самой мышцы. Наконец, грудопоясничная фасция в последнее время привлекает все большее внимание, и поэтому было выдвинуто предположение, что ее включение играет роль в распределении силы в модели. Однако в исходной модели отсутствовало соединение TLF с позвонком, что требовало интеграции фасеточных соединений в спинной части позвонка.Подобная двухмерная планарная модель TLF была проверена и исследована авторами ³⁸ . Таким образом, авторы стремились к точному моделированию всех компонентов.

Создание репрезентативной вычислительной сетки считается одним из наиболее важных этапов в КЭ-моделировании. Как правило, исследователи стремятся создать сетку, которая надежно воспроизводит результаты, но сохраняет низкую сложность для проведения будущих симуляций в разумные сроки. Тем не менее, первоначальное моделирование проводилось с использованием обычных методов, что привело к значительным накладным расходам, требующим месяцев для решения.Следовательно, настоящая модель была построена с использованием нетрадиционной новой техники. Как описано в методике, поверхности контактирующих тел были созданы вручную. Таким образом, нелинейные контактные вычисления были значительно сокращены, благодаря чему механизм передачи нагрузки между контактирующими телами следовал явному решению, а не итеративному нелинейному, как в случае нелинейных контактных алгоритмов ANSYS. То есть весь позвоночник стал одной структурой с точки зрения зацепления, для которой деформация одного объекта напрямую влияет на соседние компоненты.В механике человеческого тела это фактически рекомендуется для обеспечения однородного плавного движения всех частей тела. Следовательно, для сравнения, этот новый метод построения сеток привел к огромному сокращению для достижения результатов моделирования менее чем за 3 минуты на одно моделирование, в зависимости от свойств материала и граничных условий.

Проверка модели

Для обеспечения вычислительной надежности проверка играет ключевую роль в любой построенной модели FE. Учитывая большое количество компонентов, введенных в модель, проверка целостности модели за один шаг не была возможна конкретно для того, чтобы, насколько известно авторам, не существовало такой модели.Таким образом, как подробно описано в разделе о методологии, было проведено комплексное тематическое исследование с целью проверки модели с разбивкой по подразделам.

Мышцы и внутреннее давление

Моделирование скелетных мышц как структур, находящихся под давлением, дает более точное представление о сокращении мышц, играя важную роль как в межмышечном, так и в внутримышечном давлении. Достоверность этой процедуры моделирования проистекает из доказанного достоверного представления двух состояний мышцы с жидкой структурой, которое было ранее проведено ³³ .Тем не менее, все еще было важно исследовать, изменит ли масштабирование мышц соотношение IMP-F. При реалистичной сократительной силе мышц, собранной из данных ЭМГ, как показано ранее, мышцы большой поясничной мышцы (PM) производили значительное сгибание позвоночника при силе 275 Н и разгибание при противоположной мышечной силе 75 Н., как было предложено Cholewicki et al. ⁴⁷ . Фактически, линейная корреляция между мышечными силами и IMP постоянно сохранялась (рис. 4a). Такие результаты были очень обнадеживающими для моделирования всех других скелетных мышц, представленных в модели, с использованием той же процедуры из-за доказанного потенциала этой точной и репрезентативной модели мышц в поле FE.

Поясничный отдел позвоночника

Модели поясничного отдела позвоночника привлекли большое внимание исследователей-биомехаников. Усилия, предпринятые Dreischarf et al. ¹⁷ , сравнивающая восемь различных хорошо разработанных моделей FE поясничного отдела позвоночника, представляла особый интерес, поскольку проверка их одновременности повысила бы точность и достоверность представленных моделей поясничного отдела позвоночника. Таким образом, при моделировании сгибания вперед результаты показали линейное увеличение изгибающего момента с 5.От 5 до 9,3 Нм при увеличении угла сгибания. Линейность в этом случае проистекает из линейной зависимости между силой и изгибающим моментом, представленной в формуле. (1). Кроме того, точный прогноз 7,5 Нм произошел при угле сгибания 33 ° (рис. 4b). В их исследовании результаты in vitro показали, что момент 7,5 Нм будет результатом сгибания на \ (35 \ pm 2 \) °. Тем не менее, при нынешнем подходе к применению диапазона изгиба и измерения результирующего изгибающего момента, приложенная к ним ведомая нагрузка будет скорее результатом, чем исходными данными текущего исследования.Таким образом, восстановление сжимающей нагрузки на уровне L ₅ привело к нагрузке 977 Н, имитирующей приложенную ими нагрузку на толкатель в 1000 Н. Основная причина для моделирования сгибания поясницы таким образом заключается в том, что одной из важнейших особенностей полной модели является включение основных мышц позвоночника. То есть, для точного представления мышц, производящих движение позвоночника, было интересно свести к минимуму другие приближения, которые могли бы заменить любое мышечное усилие, в основном нагрузки ведомого и вклад мышц, моделируемые как векторы силы.

В целом, достигнутые результаты доказали высокую точность настоящей модели поясничного отдела позвоночника FE в сочетании с заявленными свойствами материала по сравнению с ранее хорошо разработанными моделями поясничного отдела позвоночника в литературе.

Интрадискальное (МПД) давление

Как описано во введении, боль в пояснице часто связана с нарушением функции поясничного отдела позвоночника, связанным с чрезмерным давлением поясничных дисков. Являясь одной из основных причин, ведущих к инвалидности ⁶⁸ , данные внутридискового давления в условиях боли в пояснице широко доступны.Это позволило провести дополнительную проверку поясничного отдела позвоночника, в основном исследуя точность модели позвоночника для прогнозирования давления МПД.

В первом сценарии при нормальном диапазоне сгибания / разгибания, описанном в тесте для поясничного отдела позвоночника , давление МПД увеличивалось с диапазона 0,41–0,43 МПа до 0,59–0,66 МПа (рис. 5a) для всего диапазон IVD ₁ –IVD ₅ . Данные очень похожи на данные нескольких предыдущих исследований ^64,65,66 с максимальным расхождением 14%, как показано в разделе результатов.Хотя такая разница не имеет особого значения, если рассматривать ее во всем диапазоне, значения давления МПД находятся в пределах нормальных физиологических диапазонов ⁶⁴ . Такие различия могут быть напрямую связаны с тем, что другие мягкие ткани были исключены из этого исследования. Тем не менее, включение таких компонентов, особенно TLF, позволяло сохранять значительную нагрузку в этих мягких тканях. При более плавном переходе нагрузок, о чем свидетельствуют результаты текущего теста, меньшее давление оказывается на МПД и на позвоночник в целом, что приводит к более репрезентативному внутридисковому давлению.

Оценка давления МПД по средней нормальной нагрузке на поверхность МПД оказалась точной в ранее исследованной мышечной модели ³³ . Это связано с тем, что для толстостенных герметичных конструкций радиальное напряжение равно и противоположно манометрическому давлению на внутренней поверхности ⁶⁹ . Однако при разделении МПД на пульпозное ядро ​​и фиброз кольца ядро ​​моделировалось как структура, заполненная гидростатической жидкостью.Результаты для давления МПД ₅ показали, что обе процедуры очень похожи друг на друга с максимальным расхождением примерно 4% при сгибании 34 ° (рис. 5b). Очевидно, что второй подход обеспечивает более точное представление биомеханики позвоночных дисков. Однако, как и во всех анализах FE, до тех пор, пока модель предсказывает точные результаты, приближения, соответствующие менее затратному в вычислительном отношении подходу, остаются применимыми.

В целом, результаты теста внутридискового давления (IVD) позволяют предположить наличие валидированной модели позвоночных дисков.В сочетании с тестом на поясничный отдел позвоночника оба теста предполагают полностью подтвержденную структуру позвоночника, аналогичную большинству опубликованных моделей позвоночника, которые состояли из тел позвонков и межпозвонковых дисков. По сути, это закладывает основу для передовых исследований и оценок боли в пояснице, которая сильно коррелировала с давлением МПД ⁶⁸ .

Полная валидация позвоночника

Заключительный тест проводился с целью сделать вывод о валидности полной модели. Однако из-за новизны модели предыдущей модели, очень похожей на нынешнюю, найдено не было.Таким образом, модель была сначала проверена на одной из наиболее сложных моделей, предложенных Huynh et al. ⁶¹ , после чего были включены все остальные мягкие ткани, чтобы прокомментировать полную достоверность модели.

Первоначально применение все большего сгибания вперед на базовой модели приводило к большему смещению VB T ₁₀ –L ₅ (рис. 6a). Также было замечено, что такие смещения уменьшаются до исчезновения на уровне поясничного отдела позвоночника, что свидетельствует о сильной поддержке, обеспечиваемой МПД.Результаты «Сила – Смещение» были в хорошем согласии с результатами Хюня вплоть до силы 350 Н. Однако исследование Хюня показало, что смещения позвонков выходят на плато при 350 Н, после чего они снова начинают уменьшаться, что настоящая модель не могла предсказать. Это было нелогично, поскольку численно считается, что смещения в конечном итоге увеличиваются при сгибании. Результаты, полученные Huynh’s, можно отнести к принятой системе координат, из которой казалось, что они измеряли смещения только в одном направлении и относительно фиксированной системы координат, а не обновляли и измеряли направленное смещение.Кроме того, чрезмерное движение их модели позвоночника превысило физиологический диапазон статического сгибания позвоночника, для чего они постоянно применяли сгибание, пока позвоночник не оказался в перпендикулярном положении по отношению к своему первоначальному. Несмотря на это, основание данной модели близко соответствовало их результатам вплоть до точки максимального смещения с очень небольшим расхождением в 6%, зарегистрированным для T ₁₁ при силе 300 Н.

Поскольку модель учитывает фактические структуры скелетных мышц, а не использует векторные силы, более репрезентативно воспроизвести сгибательное движение посредством сокращения мышц.Однако разумные силы должны передаваться через мышцы, что послужило причиной принятия предыдущих данных о мышцах ⁴⁷ . Такие данные предполагали максимальное положение сгибания с общей силой 382 Н на уровне Т ₁ , что было немного выше, чем ранее использовавшийся максимум 350 Н, но достаточно близко, чтобы предположить, что мышцы способны производить точное сгибание позвоночника . После этого были включены все части для исследования общего воздействия на смещения тел позвонков.Для сил, представленных в Таблице 3, результаты «Сила – Смещение» следовали той же тенденции, но со значительным снижением смещения позвонков (Рис. 6b). То есть корреляция осталась неизменной, но предполагала значительный вклад других мягких тканей. Добавление абдоминального давления от 5 до 36 мм рт. Ст. Сыграло роль сопротивления, поддерживая поясничный отдел позвоночника. При исследовании таких значений давления они не казались произвольными. То есть они очень хорошо сравнивались со значениями IAP Mueller’s et al. ⁷⁰ . Кроме того, как и предполагалось, грудопоясничная фасция, по-видимому, также играет важную роль в поддержке позвоночника. С увеличением степени сгибания TLF создавал увеличивающуюся силу с 12 до 139 Н, сопротивляясь движению сгибания вперед и, таким образом, поддерживая роль сохранения достаточного напряжения, позволяющего позвоночнику выдерживать чрезмерные нагрузки. Эти данные также подтверждают результаты теста внутридискового давления (МПД) , в котором включение других мягких тканей снижает сгибание позвоночника, что оказывает меньшее давление на МПД.Комбинируя все четыре теста, предложенная модель показывает точные и достоверные результаты с возможностью использования ее для проведения исследований позвоночника.

Анализ чувствительности

Как и в любой модели FE, важна проверка формы модели и повторяемости результатов по входным параметрам. Таким образом, руководящие принципы, сформулированные ASME V&V 40-2018 для численных моделей в области биомеханики, были соблюдены, чтобы выполнить применимые условия чувствительности, необходимые для заключения о проверке модели.

Изучение формы модели было необходимо для того, чтобы убедиться, что моделируемые детали правильно захватывают снимки МРТ, на которых основана модель. Для этой цели наиболее подходящей метрикой, казалось, был объем каждой части. Результаты показали, что смоделированные части превосходно согласуются с данными МРТ с максимальной разницей в 6,17%, зарегистрированной для IVD ₂ (рис. 7a). Это доказывает, что все детали были точно смоделированы графически с небольшой погрешностью.

Более того, исследование чувствительности модели к принятой сетке имеет решающее значение, поскольку сетка была одной из новинок модели.Кроме того, обычной практикой во всех КЭ-моделях, с помощью которой исследователи проверяют точность численных результатов, является анализ чувствительности сетки. Для этой модели были исследованы различные методы построения сеток, как линейные, так и нелинейные (рис. 7b). Результаты показали очень хорошее совпадение с максимальным расхождением 8,7% между исходной сеткой и тетраэдрической сеткой второго порядка. Стоит отметить, что наблюдалось значительное сокращение времени вычислений при использовании сетки второго порядка только для поясничной модели.Возможно, при приемлемом уровне несоответствия использование исходной сетки дает большой потенциал, благодаря устранению нелинейностей высокого порядка, для использования модели в медицинских приложениях в качестве инструмента быстрой оценки позвоночника или для оптимизации конструкции имплантата, поскольку Примеры.

Следовательно, с такими приемлемыми пределами различия, модель можно смело считать устойчивой к критическим параметрам, используя как точную действительную, так и воспроизводимую подтвержденную репрезентативную новую модель полного позвоночника.

Ограничения

Как и в любой модели in silico, ограничения неизбежны из-за схемы аппроксимации и сделанных предположений. Однако такие ограничения не ограничивают возможности модели до тех пор, пока доказано, что модель с ее фиксированными входными параметрами является действительной и точной по отношению к содержанию использования, которое будет нацелено в последующих анализах. Одним из ограничений разработанной модели, описанной здесь, являются свойства материала и используемые законы материала. В частности, в данном расследовании отсутствует тематическое исследование чувствительности материального имущества.Из-за огромного количества включенных деталей, каждая из которых имеет широкий диапазон приемлемых свойств материала, проведение чувствительности для всех возможных комбинаций будет исчерпывающей мерой. Однако, поскольку принятые свойства материала были ранее подтверждены и взяты из исследований, по которым была проверена текущая разработанная модель, результаты которых дополнительно подтвердили ее пригодность, такое ограничение не может считаться значительным.

Применение модели в качестве инструмента для клинической оценки статической стабильности позвоночника требует баланса между точностью и затратами времени на моделирование.Без существенной потери точности, помимо новой сетки, созданной для этой конкретной модели, принятые законы о материалах позволили значительно сократить время моделирования. Хотя они были в основном линейными, учитывая квазистатический характер модели, максимальный диапазон смоделированного движения по-прежнему находился в пределах упругого режима всех компонентов при нелинейном моделировании (гиперупругость, взаимодействие нескольких состояний и временные эффекты). В частности, на рис. 7c показана максимальная деформация, зарегистрированная для VB, МПД, сухожилий, мышц и TLF, которые были равны 0.14, 5,3, 3,5, 9,2 и 2,6% соответственно. Такие результаты хорошо согласуются с линейным режимом кривых растяжения каждого из этих компонентов ^{25,71,72,73,74,75} ; таким образом, это сильно подтверждает обоснованность использования линейных законов материала для этого диапазона статического движения.

Хотя принятая сетка может считаться разумным подходом к экономии времени, можно утверждать, что ее реализация снижает точность модели на небольшой процент. Однако, помимо того, что такое несоответствие незначительно с учетом всех факторов, такая методика построения сетки имеет значительный прикладной потенциал.Одним из них является значительное сокращение времени вычислений, позволяющее использовать его в реальных приложениях. Он также представляет способ численного анализа, для которого избыточные нелинейности могут быть преодолены с помощью такого тщательного построения сетки.

Наконец, проверка модели была утомительной задачей из-за отсутствия литературы по полному моделированию. В частности, модель нужно было проверять по подразделам, а не проводить прямую схему проверки. Даже при таком подходе были предприняты значительные усилия для проверки сечения мягких тканей модели.Поскольку в литературе обычно моделируются такие эффекты, как векторы сил, или даже полностью устраняются их, необходимо было объединить несколько исследований, чтобы добиться полной проверки позвоночника. Несмотря на то, что результаты показали близкое сходство, все же можно утверждать, что это может быть не лучший подход для достижения валидации из-за различных сегрегированных ошибок, интегрированных в окончательную модель. Тем не менее, с полученными результатами авторы смело предположили, что такие анонимные ошибки были устранены, в результате чего была создана потенциально полностью проверенная модель.

Будущая работа

Возможности этой модели выходят за рамки численного моделирования и проверки. Использование такой модели может помочь в различных промышленных и биомеханических областях, от оценки травм позвоночника, исследования боли в пояснице и до проектирования и оптимизации медицинских устройств. Авторы далее признают, что это был первый шаг к важным исследованиям, которые будут проведены, но выходят за рамки данной статьи. Однако в первую очередь следует рассмотреть более подробный анализ чувствительности для учета свойств материала, толщины модели оболочки и дальнейшего более точного моделирования других деталей, если это будет сочтено необходимым.

Ожидаемый вклад

Авторы с уверенностью предполагают, что это исследование может внести свой вклад в области моделирования и биомеханики. Модель представляет подход, возможно, лучшего моделирования биологических тканей для полного представления механики позвоночника человека. Включение грудопоясничной фасции, брюшной полости, а также учет мышечного внутримышечного давления в одной модели позвоночника само по себе является новинкой. Кроме того, в этой статье представлен метод построения сеток, применимый к любой сложной системе, которая действует как унитарная структура, а не интегрирует эффекты использования сложных вычислений числовых узлов и элементов, находящихся в контакте.

В заключение, в этом исследовании была разработана и подтверждена новая трехмерная объемная модель позвоночника с конечными элементами, включая тела позвонков, межпозвоночные диски, основные мышцы туловища, точное моделирование внутрибрюшного давления, а также грудопоясничная фасция. Модель была построена с использованием новой техники построения сеток, которая позволила устранить избыточные нелинейности, связанные с расчетами контактов, и значительно ускорила необходимое время расчета.