Автор: 
От 20% до 50% людей страдают болями в области шеи и плечевых суставов, при этом в 10% случаев и тем, и другим одновременно. Лечение таких болей часто неэффективно из-за того, что определить связь патологических изменений в шейном отделе позвоночника и последствий травм с заболеваниями плеча оказывается сложно. Так, боли в шейном отделе позвоночника часто сопровождаются болями в плечевом поясе и наоборот, а грыжа межпозвоночного диска в шейном отделе позвоночника может привести к отражённой боли в плече или руке. Чтобы понять эту взаимосвязь, нужно построить биомеханическую модель, которая описывает, как двигаются кости и как работают мышцы при разных движениях. Однако общей модели для шеи и плеча до сих пор не существовало.
Учёные из России создали биомеханическую модель шеи и плеч, описывающую совместную работу 23 мышц. Для этого авторы объединили существующие биомеханические модели грудопоясничного отдела позвоночника и грудной клетки, модели плеча, головы и шеи. Получившаяся биомеханическая модель отражает такие движения как подъём плеча, его отведение и сгибание, повороты и наклоны головы. Результаты исследования опубликованы в журнале Scientific Reports. Чтобы убедиться в корректности модели, авторы работы провели серию экспериментов по отслеживанию различных движений головы и руки. Исследователи установили 40 нательных датчиков мужчине 25 лет на выступающие части костей, причём на одну и ту же кость накладывалось несколько датчиков. Испытуемый пожимал плечами, поворачивал и наклонял голову, а учёные отслеживали движение костей. Получив эти данные, исследователи настроили параметры модели так, чтобы она могла воспроизвести перечисленные движения.
Учёные сымитировали в модели минимальную непрерывную мышечную активность, необходимую для поддержания тела в положении стоя. Они проанализировали чувствительность модели к параметрам, варьируя их на 5% относительно значений, полученных экспериментально по данным датчиков на теле. Модель оказалась устойчива к изменениям параметров мышц и достаточно точно — со средней погрешностью в 1,5 сантиметра — рассчитывала такие движения как повороты и наклоны головы, отведение плеча, сгибание и разгибание плеча, пожимание плечом. Исследователи также смогли рассчитать вклад разных мышц в перечисленные движения шеи и плеч. По словам учёных, результаты исследования помогут понять, как болезни и травмы отражаются на шейном и плечевом отделах. Так, модель позволит сравнить, как работают мышцы в реальности у пациента и как должны работать у здорового человека. Эти знания будут полезны при разработке комплексных программ реабилитации при болезнях и травмах плеча или спины.
