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書包中攜帶過多的重量壓力分布
來源:薄膜壓力傳感器壓力分布 | 發布時間:2023/7/11 10:57:25 | 瀏覽次數：23
摘要在小學和中學，許多學生不得不在書包中攜帶過多的重量。每年都有成千上萬的兒童因背包相關的傷害而接受治療，在許多研究中，持續的應用勞損與慢性和特發性腰痛有關。本項目的目的是利用理論生物力學模型開發和模擬一種新的潛在背包設計，以分析應用外部支撐來緩解L4/L5和L5/S1椎間盤的壓力的效率。利用CDC統計的16歲男女高中生的人體測量數據，利用3DSSPP仿真軟件程序，配置模擬背包磨損的靜態生物力學模型，基于第10、第50、第90百分位進行模擬。將新設計背包與現有背包模型的壓縮力和剪切力進行了比較，結果顯示壓縮力和剪切力分別減少了44-67%和25-38%。通過招募12名高中生對原型進行進一步評估，發現新設計能夠顯著重新分配并減少腰椎上的壓縮和剪切力，即使在非常重的車廂負載下。可以得出結論，新型原型背包設計的設計和工程元素有效地預防了高中生背包相關的慢性損傷和椎間盤突出癥。提出了進一步提高新設計的適用性的研究方向。
關鍵詞:生物力學，工效學，3DSSPP
1介紹
1.1背景介紹
研究表明，兒童和青少年時期背包負重的增加通常歸因于椎體的壓迫和脊柱的壓力導致腰椎間盤的慢性退變，椎間盤高度隨著時間的推移而降低[1,2]。當椎間盤因壓迫而發展為脫垂和擠壓時，髓核突破纖維環，導致椎間盤突出的最后階段。此外，由于高載重的長期磨損，身體的許多部位都會受到影響，包括闌尾關節，每磅載重可以承受7磅的重量。此外，潛在的神經損傷可能發生，由于學生背包使用不當導致肢體麻木的報道越來越多[3-7]。由于身體的四種自然曲度被打亂，頸椎區域會緊張，后肩會變圓，從而影響身體的平衡和站立時的重量分布。因此，建立和執行合適的背包佩戴姿勢是非常必要的[8-10]。
慢性下背部損傷是當今美國人最常見的健康問題之一。根據美國國立衛生研究院(National Institute of Health)的數據[11]，美國80%的成年人一生中都患有不同程度的腰痛(LBP)。據報道，在美國和歐洲，背部受傷占醫療索賠的10- 30%，背部受傷的比率比前幾年有所增加。然而，盡管人們對這些統計數據的認識有所提高，并采取了保護成年勞動力的行動，美國疾病控制與預防中心(CDC)的報告顯示，每年因背部受傷導致的醫療賠償案件仍高達30%。此外，美國脊椎治療協會估計，在美國有310萬人患有腰痛，整個美國工作社區中有一半的人抱怨與他們的職業有關的腰痛。[12]在美國，每年與lbp相關的傷害的總成本可能超過900億美元[13]。許多此類背痛問題的根本原因在于早期和青少年的生活習慣，研究表明，超過70%的青少年可能終生患有下背部疼痛，而無需治療或預防性干預/糾正[14]。
導致腰痛的因素有很多，包括身體狀況和健康狀況、運動和日常持續活動，如舉重和負重。在上述因素中，背著沉重的背包是最常見的因素之一[15]，因為它施加了恒定的負荷，必須由脊柱來抵消，加上重復的、動態的身體運動和不正確的身體姿勢，如過度駝背和前凸，很容易導致長期勞傷，在老年時發展為腰痛和椎間盤突出�，F在，高中生經常被發現在他們的背包里攜帶更多的東西和重量，部分站立時身體的重量分布也是如此。因此，建立和執行合適的背包佩戴姿勢是非常必要的[8-10]。
慢性下背部損傷是當今美國人最常見的健康問題之一。根據美國國立衛生研究院(National Institute of Health)的數據[11]，美國80%的成年人一生中都患有不同程度的腰痛(LBP)。據報道，在美國和歐洲，背部受傷占醫療索賠的10- 30%，背部受傷的比率比前幾年有所增加。然而，盡管人們對這些統計數據的認識有所提高，并采取了保護成年勞動力的行動，美國疾病控制與預防中心(CDC)的報告顯示，每年因背部受傷導致的醫療賠償案件仍高達30%。此外，美國脊椎治療協會估計，在美國有310萬人患有腰痛，整個美國工作社區中有一半的人抱怨與他們的職業有關的腰痛。[12]在美國，每年與lbp相關的傷害的總成本可能超過900億美元[13]。許多此類背痛問題的根本原因在于早期和青少年的生活習慣，研究表明，超過70%的青少年可能終生患有下背部疼痛，而無需治療或預防性干預/糾正[14]。
導致腰痛的因素有很多，包括身體狀況和健康狀況、運動和日常持續活動，如舉重和負重。在上述因素中，背著沉重的背包是最常見的因素之一[15]，因為它施加了恒定的負荷，必須由脊柱來抵消，加上重復的、動態的身體運動和不正確的身體姿勢，如過度駝背和前凸，很容易導致長期勞傷，在老年時發展為腰痛和椎間盤突出�，F在，我們經常發現高中生書包里的物品和重量越來越多，部分原因是由于日常學校的學習和活動水平的提高，以及對負重超過可容忍閾值的漠視。與此同時，背部疼痛和肩部/頸部不適也成為高中生中更常見的問題。學生背包已被發現與背部疼痛直接相關，特別是腰椎L4/L5和L5/S1腰椎間盤:腰椎和骶骨交叉處的勞損和受力。長期暴露在如此沉重的壓力下，可能會導致長期甚至永久性的背部問題和成年后的傷害。18歲以下的兒童背著沉重的背包患肌肉骨骼疾病的風險更高，因為他們仍處于生長發育階段;他們的身體更容易受到后面沉重車廂的傷害。美國脊椎按摩協會建議，背包的重量不應超過兒童體重的10%;然而[16]，大多數高中生經常攜帶超過推薦負荷的背包。以上翻譯結果來自有道神經網絡翻譯（YNMT）· 通用場景
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