Calculation of Forces in a Lumbar Spine Model with Multiple Support Stays
Notice bibliographique
Résumé
McGill (2002) suggested the lumbar spine could be modeled as a mast that was supported by stays composed of the supporting muscles, tendons and ligaments. In his model, the spine is a single member supported by stays attached at the top. Using the Direct Stiffness method (Weaver and Gere, 1990), Hodgdon and Putcha (2006) showed that the force in the supported lumbar spine is reduced by 41.5% using a single set of stays. PURPOSE: The purpose of this research is to expand the previous model by calculating the effect of having multiple stays to anchor the spine. METHODS: The expanded model consists of a set of 5 stacked blocks, simulating the vertebrae of the lumbar spine (L1-L5) with guy wires attached to the each of blocks. For the purposes of this analysis, it is assumed the lumbar spine is divided into 5 equal segments and that the displacements in each of the vertebral blocks are proportional to the distance of each segment from the supporting structure (pelvis). No attempt was made to model the effects of the inter-vertebral disks. The model is treated as a truss in which the rotations are neglected. Thus, the only unknown in this model would be the vertical displacement of the top vertebral block (L1). The displacement is a function of the stiffness of the members. Stiffness is calculated from the length, cross-sectional area and modulus of elasticity. All elements of the model were assumed to have equivalent elastic moduli, and cross-sectional areas. The displacements at the top of other vertebrae (L2-L5) are calculated from displacement of the top vertebrae (L1). Following the calculation of the displacement, the force in the lumbar spine was calculated. RESULTS: When expressed as a function of the force, P applied to the top of the spine, the force on the lumbar spine is determined to be 0.363P. This is equivalent to a reduction of 63.7% in the force in the lumbar spine. CONCLUSION: As one might have assumed, increasing the number of supporting stays reduces the force in the spine model. The addition of 4 pairs of stays reduced the force in the spine model an additional 22.2% beyond that provided by one pair of stays. The addition of guy wire pairs decreases the load in the spine, but they are each less effective than the initial pair of stays.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,004 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».