बायोमैकेनिकल विश्लेषण और चाल यांत्रिकी

बायोमैकेनिकल विश्लेषण मुद्रा और गति के दौरान शरीर की शक्तियों और गतियों का अध्ययन करता है, और चाल यांत्रिकी इसे चलने पर लागू करती है। प्रोस्थेटिक्स और ऑर्थोटिक्स में यह समझने के लिए एक ढाँचा प्रदान करता है कि एक उपकरण चाल चक्र (gait cycle) के दौरान जोड़ की गति, मांसपेशियों की मांग और अंग से गुजरने वाली शक्तियों को कैसे बदलता है, और यह उपकरण के प्रदर्शन का मूल्यांकन करने के लिए गति कैप्चर (motion capture) और फ़ोर्स प्लेट्स (force plates) जैसे माप उपकरण प्रदान करता है।

Definition

बायोमैकेनिकल विश्लेषण और चाल यांत्रिकी मानव गति, विशेष रूप से चलने की गतिकी (गति) और गतिकी (बल) का अध्ययन है, जिसमें चाल चक्र के चरण और उन्हें मापने के लिए उपयोग की जाने वाली विधियाँ शामिल हैं, जो यह समझने के लिए लागू की जाती हैं कि प्रोस्थेटिक और ऑर्थोटिक उपकरण शरीर के साथ कैसे परस्पर क्रिया करते हैं।

Scope

यह विषय चाल चक्र, इसे वर्णित करने के लिए उपयोग की जाने वाली गतिकीय (kinematic) और गतिज (kinetic) मात्राओं, और चाल तथा बायोमैकेनिकल विश्लेषण के उपकरणन को प्रस्तुत करता है, क्योंकि वे प्रोस्थेटिक और ऑर्थोटिक उपकरणों से संबंधित हैं। यह अवधारणाओं और विधियों का एक संदर्भ उपचार है, न कि किसी व्यक्ति का आकलन या उपचार करने के लिए एक नैदानिक प्रोटोकॉल।

Core questions

• चाल चक्र के चरण और उन्हें परिभाषित करने वाली घटनाएँ क्या हैं?
• चलने का वर्णन करने वाली गतिकीय और गतिज मात्राएँ क्या हैं?
• प्रोस्थेटिक और ऑर्थोटिक उपकरण चाल यांत्रिकी को कैसे बदलते हैं?
• चाल और बायोमैकेनिकल चरों को मापने के लिए किन उपकरणों का उपयोग किया जाता है?

Key concepts

• चाल चक्र (स्टैंड और स्विंग चरण)
• गतिकी (जोड़ कोण, गति)
• गतिकी (जोड़ के क्षण, जमीनी प्रतिक्रिया बल)
• स्थानिक-कालिक पैरामीटर (ताल, कदम की लंबाई, गति)
• ऊर्जा भंडारण और वापसी
• मोशन कैप्चर और फ़ोर्स प्लेट्स
• चलने की ऊर्जा लागत

Mechanisms

चलने को एक दोहराए जाने वाले चाल चक्र के रूप में वर्णित किया गया है जिसे स्टैंड और स्विंग चरणों में विभाजित किया गया है, जिसमें प्रारंभिक संपर्क (initial contact) और टो-ऑफ (toe-off) जैसे घटनाएँ संक्रमण को चिह्नित करती हैं। गतिकी यह रिकॉर्ड करती है कि जोड़ कैसे चलते हैं; गतिकी उस गति के पीछे के बलों और क्षणों को रिकॉर्ड करती है, जिसमें फ़ोर्स प्लेट्स द्वारा मापा गया जमीनी प्रतिक्रिया बल (ground reaction force) भी शामिल है। इंस्ट्रूमेंटेड मोशन कैप्चर, फ़ोर्स प्लेट्स और कभी-कभी इलेक्ट्रोमोग्राफी (electromyography) मिलकर इन चरों को निर्धारित करते हैं। जब एक अंग खंड या जोड़ को किसी उपकरण द्वारा प्रतिस्थापित या समर्थित किया जाता है, तो यांत्रिकी बदल जाती है: उपकरण यह निर्धारित करता है कि भार कैसे प्रसारित होता है और ऊर्जा कैसे अवशोषित या वापस की जाती है, इसलिए विश्लेषण प्रदर्शन और क्षतिपूर्ति को चिह्नित करने के लिए उपकरण-प्रभावित चाल की सामान्य पैटर्न से तुलना करता है।

Clinical relevance

बायोमैकेनिकल और चाल विश्लेषण इस बात का आधार है कि अनुसंधान और अभ्यास में प्रोस्थेटिक और ऑर्थोटिक उपकरणों का मूल्यांकन और तुलना कैसे की जाती है, और यह वर्णन करने के लिए शब्दावली प्रदान करता है कि एक उपकरण चलने को कैसे प्रभावित करता है। यह प्रविष्टि अवधारणाओं और माप विधियों के बारे में वर्णनात्मक संदर्भ सामग्री है; यह किसी व्यक्ति के लिए नैदानिक या उपचार प्रक्रिया का गठन नहीं करती है।

Evidence & guidelines

साक्ष्य गतिकी, गतिकी और इंटरफ़ेस लोडिंग के बायोमैकेनिकल प्राथमिक अध्ययनों को व्यवस्थित समीक्षाओं के साथ जोड़ता है जो उपकरण की विशेषताओं को कार्य से संबंधित करने का प्रयास करते हैं। वैन डेर लिंडे और सहयोगियों (2004) द्वारा एक व्यवस्थित समीक्षा में पाया गया कि अध्ययन विधियों में विषमता ठोस घटक-स्तरीय निष्कर्षों को कठिन बनाती है, जो मानकीकृत चाल-विश्लेषण विधियों के महत्व को रेखांकित करती है।

History

मानव गति के मात्रात्मक अध्ययन का विकास उन्नीसवीं सदी के क्रोनोफोटोग्राफी (chronophotography) और प्रारंभिक बल माप से इंस्ट्रूमेंटेड चाल प्रयोगशालाओं में हुआ। जैकलिन पेरी के काम ने नैदानिक चाल विश्लेषण को एक व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले ढांचे में संश्लेषित किया, और बीसवीं सदी के अंत से ऑप्टिकल मोशन कैप्चर, फ़ोर्स प्लेट्स और कम्प्यूटेशनल मॉडलिंग के प्रसार ने अनुसंधान सेटिंग्स में प्रोस्थेटिक और ऑर्थोटिक चाल का विस्तृत बायोमैकेनिकल मूल्यांकन नियमित बना दिया।

Seminal works

• perry-1992
• van-der-linde-2004

Frequently asked questions

चाल चक्र क्या है?

चाल चक्र एक एकल अंग के लिए चलने वाली घटनाओं का एक पूरा क्रम है, जिसे पारंपरिक रूप से एक स्टैंड चरण (जब पैर जमीन पर होता है) और एक स्विंग चरण (जब यह नहीं होता है) में विभाजित किया जाता है, जो प्रारंभिक संपर्क और टो-ऑफ जैसी घटनाओं से घिरा होता है।

प्रयोगशाला में चाल को कैसे मापा जाता है?

चाल को आमतौर पर ऑप्टिकल मोशन-कैप्चर कैमरों से मापा जाता है जो गतिकी को रिकॉर्ड करने के लिए मार्करों को ट्रैक करते हैं, फ़ोर्स प्लेट्स जो गतिकी के लिए जमीनी प्रतिक्रिया बल को रिकॉर्ड करती हैं, और कभी-कभी मांसपेशियों की गतिविधि को रिकॉर्ड करने के लिए इलेक्ट्रोमोग्राफी का उपयोग किया जाता है।