consideratii privind analiza statica

Transcriere

1 CONSIDERATII PRIVIND EVALUAREA VIBRATIILOR INDUSE IN SCOP TERAPEUTIC IN ORGANISMUL UMAN Florin Bausic - prof. univ.dr.ing. - U.T.C. Bucuresti Abstract Modal analysis methods have been used in the biomechanics area for identifying vibration modes of long bones and determining the bone stiffness, since they are non-invasive and nondestructive techniques without any risk to the subjects. Vibration has been chosen as a form of nonphysiological mechanical stimulation because its beneficial effect can be easily applied to humans with the use of simple devices such as vibrating platforms as Power-Plate without the need for effort on the part of the patient. This paper focuses on the analytical evaluation of mechanical vibrations via an indice Wz in order to detect some similarity to experimental results about the use of vibrating platforms like Power-Plate and to predict skeleton damages. 1. INTRODUCERE Studii recente [1],[2],[3],[4],[5],[6] in vivo si in vitro, au aratat ca vibratiile mecanice având frecventa cuprinsa în intervalul Hz pot fi benefice pentru structura osoasa a organismului uman. Aceasta a determinat ca vibratiile mecanice sa fie utilizate în scop terapeutic. Astfel au fost proiectate si utilizate cu succes dispozitive de dozat vibratii cum sunt: Galileo 2000 [5], Proellixe, Power-Plate, etc. Dispozitivul Power-Plate, existent acum si în România la unele centre de fitness, unde este utilizat numai in scopuri de relaxare, este fabricat utilizând tehnologia de la NASA. Studii efectuate pe aceste dipozitive arata ca rezistenta osoasa este crescuta prin stimularea directa a regenerarii tesutului. Universitatea Leuven din Belgia a realizat de curand un studiu referitor la efectele antrenamentului cu Power Plate asupra fortei si masei musculare. Acest studiu a fost facut sub atenta supraveghere a specialistilor din cadrul Universitatii din Leuven si a avut drept scop investigarea efectelor antrenamentului cu vibratii (whole-body vibration) asupra intregului organism. Specialistii s-au axat in mod special pe studiul contractiilor izometrice ale muschilor si pe transformarile masei musculare in urma folosirii tehnicii vibratiilor timp de un an. Studiul s-a realizat pe o serie de barbati cu varste ce depaseau 40 de ani. La barbatii care au folosit ca metoda de antrenament sistemul whole-body vibration, contractiile izometrice ale muschilor si masa musculara au crescut semnificativ atingand valori de 13,1% si 3,8%. La cei care au folosit sistemul traditional de antrenament fitness s-au inregistrat valori de 9,8% respectiv 3,4%. Practic, cifrele ne arata ca nu exista diferente mari intre aceste doua metode de antrenament. In cadrul prezentului articol se propune efectuarea unor studii privind determinarea si utilizarea unor indici/criterii de confort ale organismului uman supus actiunii vibratiilor mecanice induse in mod terapeutic prin intermediul unor dispozitive de dozat vibratii existente, concept care este o noutate pe plan mondial, deoarece aceste dispozitive de tipul Proellixe si Power-Plate sunt utilzate în centrele de fitness din România numai în scop de relaxare sau de gimnastica de intretinere si mai putin de recuperare si preventie a defectelor structurii osoase.

2 2. Pozitii specifice in utilizarea dispozitivului Power -Plate Fig.1. Pozitii specifice in utilizarea dispozitivului Power -Plate In fig.1 sunt prezentate câteva dintre pozitiile specifice recomandate de catre producator privind utilizarea dispozitivului Power-Plate in vederea imbunatatirii conditiei fizice si a tonusului muscular.

3 3. UTILIZAREA INDICELUI DE CONFORT Indicele de confort Wz definit de norma ISO 2631/1_2007, în cazul inducerii de vibratii în scop terapeutic prin intermediul unor dispozitive de tip Power-Plate poate fi determinat prin relatia: WZ a. B (1) unde a - amplitudinea acceleratiei în punctele de interes considerate B - factor de ponderare în frecventa definit de relatia: c1 c c2 c 4 c5 1 3,55 B 1,14 (2) unde : ci sunt coeficienti de corectie determinati experimental unde : c1 = 0,056 ; c2 = 0,252 ; c3 =(0,645) 2 ; c4 = 1,547 ; c5 = 0,00444 (3) Pentru valorile (3), factorul de ponderarea se calibreaza obtinindu-se reprezentarea din figura de mai jos. Fig.2 Factorul de ponderare Pentru acceleratii ale vibratiilor induse terapeutic de la 0,01 m/s 2 la 1 m/s 2 s-a obtinut reprezentarile grafice din figurile 3-6. Fig.3. Indicele de confort in functie de frecventa pentru a1 = 0,01 m/s 2

4 Fig.4. Indicele de confort in functie frecventa Fig.5. Indicele de confort in functie de frecventa pentru a1 = 0,05 m/s 2 pentru a1 = 0,08m/s 2 CONCLUZII Fig.6. Indicele de confort in functie de frecventa Analizând reprezentarea din figura 6 si comparând cu datele din literatura si cu unele studii anterioare, privind indicele de confort al pasagerilor unui vagon de metrou, se constata existenta unui interval în care nivelul acceleratiilor vibratiilor induse terapeutic nu au nici un efect nociv sau daunator asupra organismului uman. BIBLIOGRAFIE [1] C. Rubin M. Pope Transmissibility of 15 Hertz to 35 Hertz Vibration Human Hip and Lumbar Spin. Spine Volume 28, Nr. 23, pp , 2003, Lippincott Williams &Wilhelm. [2] M. Tylee Human Responses to Vibration Therapy. 4 Journal of Biomechanics. M. Popovic [3] S. Tanaka I. Alam Stochastic resonance in osteogenic response to mechanical loading. Faseb Journal-fj 02_0561.fji [4] S. Torvinem Effect of Whole Body Vibration on Muscular Performance, Balance and Bone. Thesis, Tampere, 2003, Finland [5] J. LaMote R. Zernicke Rest insertion combinet with high-frequency loading enhances osteogenessis. J. Appl. Physiol. 96: , 2004 [6] T. S. Keller C. J. Colloco A rigid body model of the dynamic posteroanterior motion response of the human lumbar spine. PMID Medline [7] L. Xie J. Jacobson Low-level mechanical vibrations can influence bone resorption and bone formation in the growing skeleton. Bone, June 4, 2006.

5