تقييم جهد عضلات الطرف العلوي لدى الأطفال في سن المدرسة أثناء حمل الأثقال
الملخص
يُعد حمل حقائب الظهر الثقيلة التي تتجاوز 10% من وزن الجسم مشكلة شائعة بين طلاب المدارس الابتدائية في البلدان النامية، وغالبًا ما يرتبط بإصابات الجهاز العضلي الهيكلي. تقترح هذه الدراسة إعادة توزيع أحمال حقائب الظهر الزائدة على الذراعين لتخفيف إجهاد العمود الفقري. طُوّر نموذج أستمثاللا (تحسين) لتقدير قوى عضلات الذراع لدى عشرة طلاب أصحاء (أعمارهم: 8.09 ± 0.85 سنة) أثناء المشي على جهاز المشي في ظل ثلاثة ظروف حمل: 0-L (بدون حمل على الذراع)، و1-L (2.2 كجم)، و2-L (4.5 كجم). تم الحصول على البيانات الحركية باستخدام نظام تحليل الحركة Vicon، وقورنت قوى العضلات المُستقاة من النموذج بالحد الأقصئ لقوتها. أظهرت النتائج أن قوى العضلات تُقدَّر بشكل ملحوظ مع شدة الحمل: إذ ظلت قوى العضلة ذات الرأسين والعضلة ثلاثية الرؤوس أقل من الحد الآمن للحمل في حالتي 0-L (113.46 نيوتن و115.06 نيوتن ، على التوالي) و1-L (228.34 نيوتن و231.12 نيوتن). ومع ذلك، في حالة 2-L، تجاوزت قوى العضلة ثلاثية الرؤوس أقصى قوى لها (309 نيوتن مقابل Fmax = 280 نيوتن). أكدت اختبارات t المزدوجة وجود فروق ذات دلالة إحصائية بين جميع الحالات (p < 0.005). تشير هذه النتائج إلى أن نقل 2.2 كجم (1-L) من الظهر إلى الذراعين آمن من الناحية البيوميكانيكية، بينما يُشكل نقل 4.5 كجم (2-L) خطر زيادة تحميل عضلات الذراع. تُقدم هذه الدراسة رؤى عملية لتحسين توزيع الحمل لدى أطفال المدارس للوقاية من إصابات العمود الفقري.
النص الكامل
المراجع
Lasota, A. 2014. Schoolbag weight carriage by primary school pupils. Work: A Journal of Prevention, Assessment and Rehabilitation 48 (1):26-12.
Fazrolrozi, & Rambely, A. 2008. Preliminary study of load carriage on primary school children in Malaysia. Paper read at ISBS Conference, Seoul, Korea.
Li, J. X., Hong, Y., &Robinson, P. D. 2003. The effect of load carriage on movement kinematics and respiratory parameters in children during walking. European Journal of Applied Physiology 90 (1-2):35-43.
Chansirinukor, W., Wilson, D., Grimmer, K. & Dansie, B. 2001. Effects of backpacks on students: measurement of cervical and shoulder posture. Australian Journal of physiotherapy 47 (2):110-116.
Hong, Y., Li, J. X., Wong, A. S. K., &Robinson, P. D. 2000. Effects of load carriage on heart rate, blood pressure and energy expenditure in children. Ergonomics 43 (6):717-727.
Dianat, I., Sorkhi, N., Pourhossein, A., Alipour, A., &Asghari-Jafarabadi, M. 2014. Neck, shoulder and low back pain in secondary schoolchildren in relation to schoolbag carriage: Should the recommended weight limits be gender-specific? Applied Ergonomics 45 (3):437-442.
Kistner, F., Fiebert, I., &Roach, K. 2012. Effect of backpack load carriage on cervical posture in primary schoolchildren. Work: A Journal of Prevention, Assessment and Rehabilitation 41 (1):99-108.
Knapik, J, Harman, E, &Reynolds, K. 1996. Load carriage using packs: A review of physiological, biomechanical and medical aspects. Applied Ergonomics 27 (3):207-216.
Ramadan, M. Z., & Al-Shayea, A. M. 2013. A modified backpack design for male school children. International Journal of Industrial Ergonomics 43 (5):462-471.
Heller, M. O., Bergmann, G., Deuretzbacher, G., Dürselen, L., Pohl, M., Claes, L., Haas, N. P., &Duda, G. N. 2001. Musculo-skeletal loading conditions at the hip during walking and stair climbing. Journal of Biomechanics 34 (7):883-893.
Herzog, W, & Binding, P. 1993. Cocontraction of pairs of antagonistic muscles: analytical solution for planar static nonlinear optimization approaches. Mathematical Biosciences 118 (1):83-95.
Davy, D. T., & Audu, M. L. 1987. A dynamic optimization technique for predicting muscle forces in the swing phase of gait. Journal of biomechanics 20 (2):187-201.
Yamaguchi, G. T., & Zajac, F. E. 1990. Restoring unassisted natural gait to paraplegics via functional neuromuscular stimulation: a computer simulation study. Biomedical Engineering, IEEE Transactions on 37 (9):886-902.
Neptune, R. R., & Hull, M. L. 1999. A theoretical analysis of preferred pedaling rate selection in endurance cycling. Journal of Biomechanics 32 (4):409-415.
Troutman, John L. 1995. Variational calculus and optimal control: optimization with elementary convexity: Springer-Verlag New York, Inc.
Akhiezer, N. I. 1962. The calculus of variations. New York & London: Blaisdell.
Pars, L. A. 2013. An introduction to the calculus of variations: Courier Dover Publications.
Molinder, A. 1995. Application of calculus of variations to a continuous time aggregate production model. International Journal of Production Economics 41 (1):273-280.
Grubbström, R. W., & Ashcroft, S. H. 1991. Application of the calculus of variations to financing alternatives. Omega 19 (4):305-316.
Plagenhoef, S., & Curtis, D. 1971. Patterns of human motion: A cinematographic analysis: Prentice-Hall Englewood Cliffs, NJ.
Raikova, R. 2000. Prediction of individual muscle forces using Lagrange multipliers method—a model of the upper human limb in the sagittal plane: I. Theoretical considerations. Comput Methods Biomech Biomed Engin. 3 (2):95-107.
Veeger, H, Van der Helm, F, Van Der Woude, L. H. V., Pronk, G. M., & Rozendal, R. H. 1991. Inertia and muscle contraction parameters for musculoskeletal modelling of the shoulder mechanism. Journal of Biomechanics 24 (7):615-629.
An, KN, Hui, F. C, Morrey, B. F, Linscheid, R. L, & Chao, E. Y. 1981. Muscles across the elbow joint: a biomechanical analysis. Journal of Biomechanics 14 (10):659-669.
Buchanan, T. S. 1995. Evidence that maximum muscle stress is not a constant: differences in specific tension in elbow flexors and extensors. Medical Engineering & Physics 17 (7):529-536.
Ait-Haddou, R., Binding, P., & Herzog, W. 2000. Theoretical considerations on cocontraction of sets of agonistic and antagonistic muscles. Journal of Biomechanics 33 (9):1105-1111.
Watkins, James. 1999. Structure and function of the musculoskeletal system: Human Kinetics Champaign.
Anderson, Frank C, & Pandy, Marcus G. 2001. Static and dynamic optimization solutions for gait are practically equivalent. Journal of biomechanics 34 (2):153-161.
Lin, Y.-C., Dorn, T. W., Schache, A. G., &Pandy, M. G. 2012. Comparison of different methods for estimating muscle forces in human movement. Paper read at Proc. Inst. Mech. Eng. H.
Bertsekas, D. P. 1996. Constrained Optimization and Lagrange Multiplier Methods. Belmont, MA: Athena Scientific.
Grabowska, K., Grabowski, J. 2008. Variational calculus with constraints on general algebroids, Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical, vol. 41, no. 17, p. 175204, doi: 10.1088/1751-8113/41/17/175204
المؤلفون
الحقوق الفكرية (c) 2025 مجلة العلوم البحتة والتطبيقية

هذا العمل مرخص بموجب Creative Commons Attribution 4.0 International License.
في بيان موجز، تتعلق الحقوق بنشر وتوزيع البحوث المنشورة في مجلة جامعة سبها حيث يجب على المؤلفين الذين نشروا مقالاتهم في مجلة جامعة سبها كيف يمكن استخدامها أو توزيع مقالاتهم. ويحتفظون بجميع حقوقهم في المصنفات المنشورة، مثل (على سبيل المثال لا الحصر) الحقوق التالية:
- حقوق الطبع والنشر وحقوق الملكية الأخرى المتعلقة بالمقال المقدم، مثل حقوق براءات الاختراع.
- بحث منشور في مجلة جامعة سبها ويستخدم في الأعمال المستقبلية الخاصة به، بما في ذلك المحاضرات والكتب، والحق في إعادة إنتاج المقالات لأغراضها الخاصة، والحق في الأرشفة الذاتية لمقالاتهم.
- الحق في الدخول في مقال منفصل، أو للتوزيع غير الحصري لمقالهم مع إقرار بنشره الأولي في مجلة جامعة سبها.
- بيان الخصوصية سيتم استخدام الأسماء وعناوين البريد الإلكتروني التي تم إدخالها في موقع مجلة جامعة سبها للأغراض المذكورة فقط والتي استخدمت من أجلها.