宇宙飛行の腰痛を防ぐためのペンギンのスーツと胎児の位置有限要素モデル

背景：この研究の目的は、宇宙飛行中の微小重力環境と宇宙飛行士が戻ったときの微小重力環境での宇宙飛行士腰部椎間板に対するさまざまな介入の生体力学的効果を調査することを目的としています。さまざまな介入を表すスキーム。積み込みスキームには、介入、ペンギンスーツの着用、胎児の位置での睡眠、胎児の位置での睡眠と組み合わせたペンギンスーツの着用、4または16時間のリクライニング、4または16 h/dの直立姿勢の維持が含まれていました。.Results：介入がなければ、微小重力環境は、腰椎間椎間板の中心間孔圧力、放射状変位、および水分含有量の増加につながりました。胎児の位置での睡眠と組み合わせたペンギンのスーツを着用すると、椎間板間孔圧力、軸応力、放射状の変位、水分含有量がそれぞれ0.156 MPa、11.50 kPa、0.538 mm、および1.390％に減少する可能性があります。宇宙飛行士が重力環境に戻ると、4時間直立したままにすると、脊椎椎間板の孔圧、軸方向の応力、放射状変位、水分量がそれぞれ0.222 MPa、10.72 kPa、0.373 mm、および0.219％になります。この研究では、ペンギンのスーツを着て胎児の位置で睡眠をとることは、微小重力によって引き起こされる悪影響から腰椎椎間板を保護する可能性があることを示しました。宇宙飛行士が重力環境に戻ると、直立姿勢に1日4時間留まることは、宇宙飛行士が重力環境に戻ったときに椎間板の水を安全に絞り出すのに役立つ可能性があります。宇宙飛行の腰痛を防ぐための要素モデル。aerosp med humが実行されます。2021;92（5）：312318。

BACKGROUND: This study aimed to investigate the biomechanical effects of different interventions on astronauts lumbar intervertebral discs in a microgravity environment during spaceflight and in a gravity environment when the astronaut returns.METHODS: A finite element model of the L4L5 lumbar segment was developed with eight loading schemes representing different interventions. The loading schemes included no intervention, wearing a penguin suit, sleeping in a fetal position, wearing a penguin suit combined with sleeping in the fetal position, reclining for 4 or 16 h/d, and maintaining upright posture for 4 or 16 h/d.RESULTS: Without intervention, the microgravity environment led to increased central pore pressure, radial displacement, and water content in the lumbar intervertebral disc. Wearing a penguin suit combined with sleeping in the fetal position can reduce disc pore pressure, axial stress, radial displacement, and water content to 0.156 MPa, 11.50 kPa, 0.538 mm, and 1.390%, respectively. When astronauts return to the gravity environment, staying upright for 4 h can reduce the pore pressure, axial stress, radial displacement, and water content of the intervertebral disc to 0.222 MPa, 10.72 kPa, 0.373 mm, and 0.219%, respectively.CONCLUSION: This study showed that wearing a penguin suit and sleeping in the fetal position both have the potential to protect the lumbar intervertebral disc from the negative effects caused by microgravity. Remaining in the upright posture for 4 h per day may help squeeze out the water in the intervertebral disc safely when astronauts return to the gravity environment.Zhang S, Wang K, Zhu R, Jiang C, Niu W. Penguin suit and fetal position finite element model to prevent low back pain in spaceflight. Aerosp Med Hum Perform. 2021; 92(5):312318.