Analysis of effects of manual therapy on muscular mechanics using finite element modeling

Abstract

Çalışmanın temel amacı, el rehabilitasyonunun kas mekaniği üzerindeki etkilerinin sonlu elemanlar analizi ile incelenmesidir. Fizyoterapistler, el rehabilitayonu tedavisinde kuvvet uygularken, öncelikli olarak eklem hareket aralığını arttırmaya çalışmaktadırlar; dolayısıyla tedavinin uygulandığı kas ya da kas grubunun uzama durumu büyük önem taşır. Bu çalışmadaki ekstramüsküler bağlantılı sıçan EDL kas modelinde, tekli yükleme durumunda üç ayrı lokasyonda (Koşul P, I ve D) çoklu yükleme durumunda ise iki ayrı lokasyonda (Koşul P-I ve Koşul I-D) olmak üzere beş farklı koşul oluşturulmuştur. Model noktalarındaki şekil değiştirme yüzde değişimleri, ilk önce tekli yükleme koşulları arasında daha sonra Koşul P, Koşul P-I ve Koşul I-D arasında kıyaslanmıştır. Kası proksimal bir bölgeden yüklemenin fiber ve karşı biber yönündeki gerilim yüzdelerindeki değişimlerine katkısı daha fazla olmaktadır. Bu etkilerin, itme kuvveti koşullarında çekme kuvvetinin uygulandığı koşullardan daha belirgin olduğu gösterilmiştir. Aynı zamanda yükleme lokasyonun sayısını arttırmanın istenen sonuçlarda belirgin bir artışa yol açmadığı gösterilmiştir. Sonuçlarımız, kası tedavi edici yüklemenin bilimsel temellere dayanabilmesi için klinik ortamda test edilmesinin gerekliliğini göstermiştir.Anahtar Sözcükler: El Rehabilitasyonu, Kas Mekaniği, Sonlu Elemanlar Analizi, EDL Kası, Graston Tekniği.

In this study, the specific goal was to evaluate the mechanical effects of manual therapy quantitatively. Physiotherapists primarily aim for increasing the range of motion of restricted joints during treatment, therefore lengthening of the target muscle was highly important for this study. Simulation of therapeutic loading was applied at three different locations (Location P, I, and D) for single location loading cases and at two different locations (Location P-I and Location I-D) for multiple location loading cases on EDL muscle model of rat with extramuscular connections. Nodal strain percentage changes of Case P, Case I, Case D, and Case P, Case P-I and Case I-D loading cases were compared. Loading the muscle model at a proximal location yields more pronounced percentage changes for both fiber and cross-fiber direction nodal strain and for strain distributions. These effects were shown to be more substantial for compressive loading compared to loading in tension. Our results also suggest that increasing the number of loading locations does not provide any notable improvement in the intended effects of manual therapy. Our results should be tested in clinical environment to have a scientific basis of the effects of the therapeutic loading of muscles.Keywords: Manual Therapy, Muscle Mechanics, Finite Element Modeling, EDL Muscle, Graston Technique.