شبیه‌سازی رشد عضله دوسررانی تحت کشیدگی با بکارگیری الگوی چندمقیاسی برای افزودن تعداد سارکومرها

Abstract

از ابزارهای کاربردی متخصصان دخیل در امر بیماری‌های عضلانی-اسکلتی نظیر متخصصان طب فیزیکی، توان بخشی و ارتوپدی در تشخیص روش صحیح درمان، شناخت روند رشد ماهیچه و تعیین نواحی بحرانی آن است که در حین کشش‌های وارده در فیزیوتراپی تحت خطر آسیب و یا پارگی قرار می‌گیرند. هدف این مقاله، بررسی نحوه رشد سلول عضلانی-اسکلتی و هم‌چنین تعیین نواحی آسیب پذیر عضله دوسررانی بر اثر کشش‌های مکانیکی وارده برآن است. در این تحقیق با فرض رفتار ماده هایپرالاستیک برای ماهیچه، روابط رشد محدود با بهره‌گیری از روش تجزیه تنسور گرادیان تغییر شکل به دو بخش الاستیک و رشد برای آن بازنویسی شده است. در نتیجه، روابط مکانیک محیط پیوسته بامعادله تکامل رشد تلفیق شده و یک مجموعه معادلات دیفرانسیلی دارای مفاهیم بیولوژیکی و مکانیکی حاصل شدند که برای حل آن‌ها از روش اجزاء محدود با کمک نرم‌افزار آباکوس و کدنویسی سابروتین UMAT در نرم‌افزار فرترن استفاده شده است. سپس عضله دوسر رانی قسمت سر بلند به شکل یک استوانه مدل و شبیه‌سازی آن بر اساس یک دوره 6 هفته‌ای و به‌میزان 10% افزایش طول اولیه بر آن انجام شده است. نتایج نشان می‌دهند که بیشینه کشیدگی‌ها نه در داخل عضله بلکه در رویه‌ها و در نواحی بالا در رویه بیرونی معادل با 04/1 و نواحی پایین در رویه درونی معادل با 06/1 اتفاق می-افتند. هم‌چنین با بررسی پراکندگی رشد مشخص می‌شود که ماهیچه به‌طور ناهمگن رشد می‌کند. نتایج شبیه‌سازی عددی، به تشخیص نحوه صحیح و بهینه درمان، در توان بخشی بیماران و جراحی های ارتوپدیک کمک ارزشمندی خواهد بود.