För idrottare och helgkrigare, att återvända från en senskada för tidigt garanterar ofta en resa direkt tillbaka till sjukgymnastik. Dock, en ny teknik som utvecklats av University of Wisconsin-Madison ingenjörer kan en dag hjälpa till att avgöra om dina senor är redo för handling.

Ett team av forskare under ledning av UW-Madison maskiningenjörsprofessor Darryl Thelen och doktoranden Jack Martin har tagit fram ett nytt tillvägagångssätt för icke-invasivt att mäta senspänningar medan en person deltar i aktiviteter som promenader eller löpning.

Detta framsteg kan ge nya insikter om motorstyrning och mekanik för mänsklig rörelse. Det kan också gälla områden som sträcker sig från ortopedi, rehabilitering, ergonomi och sport. Forskarna beskrev deras tillvägagångssätt i en uppsats som publicerades idag (23 april, 2018) i tidningen Naturkommunikation .

Muskler genererar rörelse i lederna genom att dra i senor, som är band av vävnad som förbinder muskler med skelettet. Men att bedöma de krafter som överförs av senor inuti en levande persons kropp är knepigt.

"För närvarande, bärbara kan mäta vår rörelse, men ge inte information om muskelkrafterna som genererar rörelsen, säger Thelen, vars arbete stöds av National Institutes of Health.

För att övervinna denna utmaning, Thelen och hans medarbetare utvecklade en enkel, icke -invasiv enhet som enkelt kan monteras på huden över en sena. Enheten gör det möjligt för forskarna att bedöma senkraften genom att titta på hur senans vibrationsegenskaper förändras när den genomgår belastning, som det gör under rörelse.

Detta fenomen liknar en gitarrsträng, där spänningen i strängen förändrar vibrationssvaret. När en gitarrsträng plockas, vågens hastighet som sträcker sig längs strängen, och därmed vibrationsfrekvensen, är relaterad till spänningen, eller våld, tillämpas på strängen.

"Vi har hittat ett sätt att mäta vibrationsegenskaperna - i det här fallet, hastigheten på en skjuvvåg som färdas längs en sena - och sedan gick vi vidare och bestämde hur vi kan tolka denna mätning för att hitta dragspänningen i senan, "Säger Thelen.

Det nya systemet för mätning av våghastighet är portabelt och relativt billigt. Den innehåller en mekanisk anordning som lätt knackar senan 50 gånger per sekund. Varje kran initierar en våg i senan, och två miniatyraccelerometrar avgör hur snabbt den färdas.

Forskarna har använt enheten för att mäta krafter på akillessenen, såväl som patellar och hamstrings senor. I varje fall, de kan mäta vad som händer i senan när användare ändrar sin gång - till exempel genom att ändra steglängd eller hastighet.

Genom att mäta hur muskler och senor beter sig i människokroppen, detta system kan så småningom göra det möjligt för läkare att planera effektivare behandlingar för patienter som lider av muskuloskeletala sjukdomar och skador.

"Vi tror att potentialen för denna nya teknik är hög, både ur en grundläggande vetenskaplig synvinkel och för kliniska tillämpningar, "Säger Thelen." Till exempel, senkraftsåtgärder kan användas för att vägleda behandlingar av personer med gångstörningar. Det kan också vara användbart att objektivt bedöma när en reparerad sena är tillräckligt läkt för att fungera normalt och låta en person återgå till aktivitet. "