Zeminden elle yük kaldırma hareketinin L5/S1 eklemine etkisinin parametrik incelenmesi
Investigation of the effect of manual lifting from the floor on L5/S1 joint
Yazar: MELİH CANLIDİNÇ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ MUSTAFA GÜLEŞEN
Kütahya Dumlupınar Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Biyomekanik modelleme = Biomechanical modelling ; Hareket yakalama = Motion capture ; Yük kaldırma = Lifting

Özet:
Elle yük kaldırma hareketi, günlük hayatta ve endüstriyel çalışma koşullarında sıkça başvurulan faaliyetlerdendir. Yük kaldırma hareketi birçok vücut zorlanmasını içerir ve özellikle bel bölgesindeki L5/S1 eklemine etkiyen yükler bel rahatsızlıkları nedenlerindendir. Bu tez çalışmasında elle yük kaldırma hareketinde L5/S1 eklemine etki eden kuvvet ve moment değerleri tespit edilmiştir. Elle yük kaldırma hareketi için çömelerek ve eğilerek kaldırma teknikleri kullanılmış olup, denek olarak sağlıklı 5 erkek kargo çalışanı seçilmiştir. Deneylerde kargo firmasında yaygın olarak kullanılan 3 farklı kutu boyutu (mini, maxi, mega) ve 4 farklı kütle (4, 8, 12, 16 kg) kullanılmıştır. Yük kaldırma hareketleri Kinect v2 sensör kullanılarak işaretçisiz hareket yakalama yöntemiyle kaydedilmiştir. Elde edilen eklem hareket verileri, OpenSim biyomekanik analiz yazılımında 3 boyutlu bir insan modeline aktarılmıştır. Daha sonra modelin ters kinematik ve ters dinamik analizleri yapılmıştır. Her denek için L5/S1 eklemine ait kuvvet ve moment değerleri elde edilmiştir. Bulgular kaldırma teknikleri, yük kütleleri ve kutu boyutlarına göre yüzde fark ve istatistiksel olarak değerlendirilmiştir. İstatistik analizde, eğilerek ve çömelerek kaldırma teknikleri arasındaki değerlendirme Mann-Whitney U testiyle, yük kütlesi değişiminin ve kutu boyutu değişiminin değerlendirilmesi Kruskal-Wallis testiyle yapılmıştır. Sonuç olarak çömelerek kaldırma tekniğinin eğilerek kaldırma tekniğine göre yüke bağlı olarak L5/S1 eklemi tork değerlerinin %7,1-9,9 arasında arttığı, kompresyon kuvvetinin %8,8-12 arasında arttığı ve kesme kuvvetinin %24,5-34,7 arasında azaldığı tespit edilmiştir.

Anahtar Kelimeler: Biyomekanik modelleme, Hareket yakalama sistemleri, Kaldırma teknikleri, OpenSim

Abstract:
Manual lifting is one of the most frequently used activities in daily life and industrial working conditions. Lifting loads involves many body strains, and loads acting on the L5/S1 joint, especially in the lumbar region, are among the causes of low back discomfort. In this thesis, the force and moment values acting on the L5/S1 joint in the manual load-lifting movement were estimated. For manual load lifting, squat and stoop lifting techniques were used, and 5 healthy male cargo workers were selected as subjects. In the experiments, 3 different box sizes (mini, maxi, mega) and 4 different masses (4, 8, 12, 16 kg), which are commonly used in cargo companies, were used. Load lifting movements were recorded using the Kinect v2 sensor with markerless motion capture method. The joint motion data obtained were transferred to a 3D human model in OpenSim biomechanical analysis software. Then, inverse kinematic and inverse dynamic analyzes of the model were performed. The force and moment values of the L5/S1 joint were obtained for each subject. Findings were evaluated statistically and percent difference according to lifting techniques, load masses and box sizes. In statistical analysis, the evaluation between squat and stoop lifting techniques was made with the Mann-Whitney U test, and the evaluation of load masses change and box size variation was made with the Kruskal-Wallis test. As a result, it was determined that the torque values of the L5/S1 joint increased by 7.1-9.9% depending on the load, the compression force increased between 8.8-12% and the shear force decreased by 24.5-34.7% in the squat lifting technique compared to the stoop lifting technique.

Keywords: OpenSim, Motion capture systems, Biomechanical modelling, Lifting techniques