Influence of trunk posture on spinal loading and paraspinal muscle forces in adolescent idiopathic scoliosis: a subject-specific musculoskeletal modelling study
تستخدم هذه الدراسة النمذجة العضلية الهيكلية الخاصة بكل حالة لتوضيح أن وضعية الجذع، واتجاه الحركة، ومقدارها تغير بشكل كبير من التحميل بين الفقرات وعدم تماثل قوة العضلات الموازية للفقرات لدى المراهقين المصابين بمرض الجنف مجهول السبب، حيث تنتج حركات الانثناء والحركات باتجاه الجانب المحدب أكبر الاختلالات الميكانيكية الحيوية بشكل عام.
البحث الأصلي مرخَّص بموجب CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). هذا شرح مولَّده بالذكاء الاصطناعي لبحث مسبق لم يخضع لمراجعة الأقران. وهو ليس نصيحة طبية. لا تتخذ أي قرارات تتعلق بصحتك بناءً على هذا المحتوى. اقرأ إخلاء المسؤولية الكامل
يعد العمود الفقري البشري أعجوبة هندسية، فهو عبارة عن عمود مرن من العظام يدعم وزننا بينما يسمح لنا بالالتواء والانحناء والوصول. في معظم الناس، يقف هذا العمود مستقيماً نسبياً، مما يوزع قوى الجاذبية والحركة بالتساوي عبر أجزائه. ومع ذلك، بالنسبة لبعض المراهقين، يتطور في العمود الفقري انحناء جانبي، وهي حالة تُعرف باسم الجنف مجهول السبب لدى المراهقين. هذه ليست مجرد مسألة تجميلية؛ فالتواء وانحناء العمود الفقري يغيران طريقة عمل العضلات وكيفية انتقال القوى عبر الجسم. وبينما يعلم الأطباء منذ زمن طويل أن الوضعية مهمة، إلا أن العواقب الميكانيكية المحددة للانحناء للأمام، أو الانحناء جانبياً، أو الالتواء في العمود الفقري المصاب بالجنف ظلت صعبة التحديد بدقة. إن القياس المباشر للقوى داخل عمود فقري حي هو أمر جراحي ومخاطرة، مما ترك الباحثين في فجوة في فهمهم لكيفية تأثير الحركات اليومية على هذه الحالة.
ولسد هذه الفجوة، لجأ فريق من الباحثين إلى أداة قوية: نموذج مفصل مولد بالحاسوب لجسم مريض حقيقي. ركزوا على فتاة تبلغ من العمر ستة عشر عاماً تعاني من انحناء كبير في الجزء العلوي من ظهرها، حيث قاموا بإعادة بناء شكل عمودها الفقري الفريد من صور أشعة سينية عالية الدقة. وباستخدام هذا "التوأم الرقمي"، قاموا بمحاكاة سلسلة من الحركات الشائعة — الانحناء للأمام، والميل للخلف، والالتواء، والانحناء جانبياً — لمعرفة كيف تتغير القوى داخل عمودها الفقري بالضبط. كشفت الدراسة أن استجابة العمود الفقري ليست موحدة؛ فهي تعتمد بشكل كبير على اتجاه وشدة الحركة. وتشير النتائج إلى أن الطريقة التي يتحرك بها الشخص المصاب بالجنف يمكن أن تزيد أو تقلل بشكل كبير من الإجهاد الواقع على فقراته وعضلاته، مما يوفر صورة أوضح للبيئة الميكانيكية التي يعيشها هؤلاء المرضى كل يوم.
بنى الباحثون محاكاتهم باستخدام نموذج كامل للجسم يتضمن أكثر من 30 مجموعة عضلية، مما سمح لهم بتتبع القوى في عضلات الظهر والمفاصل بين الفقرات بدقة عالية. واختبروا ست وضعيات مختلفة بدرجات متفاوتة من الشدة، من الميل الطفيف إلى الانحناء العميق. وكان أحد الاكتشافات الأكثر لفتاً للنظر هو أن الانحناء للأمام، أو "الثني"، وضع الضغط الأكبر على العمود الفقري. فعندما انحنت الشخصية المحاكية للأمام بمقدار ثلاثين درجة، ارتف fear قوة الضغط — أي الوزن الذي يضغط لأسفل على الفقرات — بشكل ملحوظ. وعند ذروة الانحناء، وصلت هذه القوة إلى 337 نيوتن، وبعد مستويين فقط من الذروة، ارتفعت إلى 372 نيوتن. كانت هذه زيادة ملحوة مقارنة بالوقوف مستقيمة، حيث كانت القوى أقل. وأظهرت الدراسة أنه كلما أصبح الانحناء أعمق، زاد الحمل على العمود الفقري، مدفوعاً بانزياح الجزء العلوي من الجسم للأمام وتطلب مجهوداً عضلياً أكبر للحفاظ على الوضعية.
كما كان اتجاه الانحناء مهماً للغاية، لا سيالما عندما مال الجسم جانبياً. لم يستجب العمود الفقري بنفس الطريقة سواء مال الشخص نحو الجانب الداخلي للمنحنى أو الخارجي. فعندما مال الشخص نحو الجانب المقعر — أي المنحنى الداخلي للجنف — زادت القوى الجانبية على العمود الفقري بشكل كبير. فعند ميل بزاوية خمس عشرة درجة، قفزت القوة الجانبية عند قمة المنحنى إلى 87 نيوتن، وهو أكثر من ضعف القوة المشاهدة عند الوقوف مستقيمة. وفي المقابل، فإن الميل نحو الجانب المحدب — أي المنحنى الخارجي — قلل في الواقع من هذه القوى الجانبية، حيث انخفضت إلى حوالي 22 نيوتن. وهذا يشير إلى أن هندسة المنحنى نفسه هي التي تحدد كيفية تعامل العمود الفقري مع الإجهاد الجانبي، حيث يخلق الانحناء باتجاه المنحنى وضعاً ميكانيكياً أكثر إجهاداً من الانحناء بعيداً عنه.
لعبت العضلات دوراً حاسماً في إدارة هذه القوى، ووجدت الدراسة نمطاً ثابتاً من عدم التوازن بين الجانبين الأيسر والأيمن للظهر. فقد عملت العضلات الكبيرة التي تمتد على طول العمود الفقري، والمعروفة باسم العضلة الشوكية (erector spinae)، بجهد أكبر في الجانب المقعر، بينما عملت عضلات "المتعددة الفلوج" (multifidus) الأكثر عمقاً بجهد أكبر في الجانب المحدب. كان هذا التباين موجوداً في كل وضعية تم اختبارها تقريباً. وعندما انحنت الشخصية للأمام، ولدت العضلات في الجانب المقعر أكبر قوة، حيث وصلت إلى 200 نيوتن، بينما أنتج الجانب المحدب 180 نيوتن. يسلط هذا التوزيع غير المتكافئ الضوء على كيفية تعويض الجسم للعمود الفقري الملتوي، عبر استدعاء عضلات مختلفة بدرجات متفاوتة للحفاظ على الاستقرار. وأشار الباحثون إلى أن حركات مثل الانحناء للأمام أو الميل نحو الجانب المحدب تميل إلى خلق أكبر قدر من عدم التوازن في الجهد العضلي، مما قد يضع ضغوطاً فريدة على العمود الفقري بمرور الوقت.
استكشفت الدراسة أيضاً كيف يؤثر التواء الجذع على العمود الفقري. وبينما كانت القوى الناتة عن الالتواء أصغر عموماً من تلك الناتجة عن الانحناء للأمام أو الجانبي، إلا أنها لا تزال تتبع نمطاً يعتمد على الاتجاه مشابهاً للانحناء الجانبي. فالميل أو الالتواء نحو الجانب المقعر زاد من القوى الجانبية، بينما أدى التحرك نحو الجانب المحدب إلى تقليلها. وقد حرص الباحثون على ملاحظة أن نتائجهم جاءت من محاكاة حاسوبية بناءً على مريض واحد، وأنهم لم يتضمنوا كل عامل ممكن، مثل صلابة الأربطة أو الخصائص المحددة لعضلات المريض. ومع ذلك، تم التحقق من صحة النموذج مقابل بيانات موجودة لضمان واقعية أنماط تنشيط العضلات. يوفر هذا العمل خريطة مفصلة لكيفية تأثير الوضعية على الميكانيكا الداخلية لعمود فقري مصاب بالجنف، موضحاً أن الجمع بين تشوه العمود الفقري وطريقة حركة الشخص يخلق بيئة تحميل فريدة ومعقدة تتغير مع كل درجة من درجات الانحناء أو الالتواء.
غارق في أبحاث مجالك؟
تصلك نشرة يومية بأحدث الأبحاث المطابقة لكلماتك البحثية المفتاحية — مع ملخصات تقنية، بلغتك.