降低在执行处理中的重复性应力损害的软组织材料累积损伤模型的制作方法

降低在执行处理中的重复性应力损害的软组织材料累积损伤模型
1.相关申请
2.本技术要求于2020年12月3日提交的题为“soft tissue material cumulative damage model for reducing repetitive stress injuries in performing a process”的美国实用专利申请no.17/110,953的优先权和益处，该申请要求于2019年12月6日提交的题为“systems and methods for developing a tendon material cumulative damage model”的美国临时专利申请no.62/944,799的优先权和益处，其公开内容通过应用完全并入本文。
技术领域
3.本文描述的主题总体涉及材料科学领域及其在人体工程学中的应用。更具体地，本文公开的主题涉及软组织材料重复性应力损害和使承受这种损害的风险最小化的指南。


背景技术：

4.特别是肩部(包括冈上肌腱)的过度使用损害是一些最显著的人体工程学损害。因此，需要了解工作场所或其它活动(这些活动促成并可能导致例如对肌腱的应力)的动力学，以解决促成损害的任务或任务的重复。
5.为了建立这种理解，信息来自多个研究领域，包括医疗设备、外科技术、医学、工程、材料科学和人体工程学。此外，这些研究领域目前并没有以可以轻松创建(或已开发)材料重复性应力损害模型和指南的方式有交叉。研究主体及其重点证明了这一点。例如，医学、治疗和药理学研究致力于(或专注于)损害发生后的个体：外科手术、物理治疗方案和加速康复的治疗。损害检测的重点是在患者自我报告损害之后(而不是在损害之前)筛查风险。虽然传统的人体工程学实践旨在防止损害，但仅或到目前为止在宏观层面上使用流行病学方法做到了这一点：根据估计的工作暴露来创建对一个人何时基于不适级别或疼痛自我报告损害的估计，并低于该阈值创建指南，并且大多数损害由广义的身体区域(整个肩膀、膝盖或背部)而不是单个部位定义。从20世纪90年代开始的工程出版物表明，离体肌腱材料在重复性应力后会出现强度降低，这与结构疲劳原理一致。这些工作成果不报告这些信息在创建模型或预防或预测伤害方面的效用。它们既不探索肌腱与非生物结构之间的显著结构和性能差异，也不需要识别(或开发)可用作进一步测试的替代物的工程材料，代替难以获得并且经受一旦从活组织中去除就改变和劣化的肌腱。需要一种将多学科研究联系在一起、填补空白并利用多个领域中不断发展的技术的新方法。计算机技术的重大进步使材料模型的创建更具吸引力。计算材料模型可以模拟现有或潜在新材料的疲劳行为。超声波探查可以估计生物受试者内的生物材料的材料声学特性，这些声学特性可以与某些机械特性(诸如，弹性模量)相关联。运动跟踪技术可用于观察工作中的人并在数字身体内模拟这些运动。这些技术代表开发模型的机会，该模型可以生成防止工作场所中的软组织损害的指南。该模型还可以考虑个人特征来创建被个性化的模型。工作模型也可以反向使用：告
知构建人工或替换肌腱的设计要求、以及这些肌腱在整个运动处理中的表现。


技术实现要素：

6.本公开包括根据以下条款的示例。
7.条款1.一种降低在执行处理中对软组织的重复性应力损害的可能性的方法，该方法包括：获得与软组织和处理相关的至少一个重复性应力数据集；至少访问表征第一损伤状态(regime)的第一信息和表征第二损伤状态的第二信息，其中，第一信息量化软组织在给定应力下过渡出第一损伤状态的重复次数，并且其中，第二信息量化软组织在给定应力下过渡出第二损伤状态的重复次数；至少基于第一信息、第二信息和重复性应力数据集来预测足以损伤软组织的条件；至少基于该预测，确定用于降低软组织材料重复性应力损害风险的至少一个指南；并且在该处理中实施至少一个指南。
8.条款2.根据条款1所述的方法，其中，所述第一损伤状态和所述第二损伤状态均包括以下项中的一项：无损伤状态、亚破裂损伤状态或撕裂延展状态。
9.条款3.根据条款1或2中任一项所述的方法，所述方法还包括：访问表征第三损伤状态的第三信息，其中，第三信息量化软组织在给定应力下过渡出第三损害状态的重复次数；其中，第一损伤状态包括无损伤状态，第二损伤状态包括亚破裂损伤状态，以及第三损伤状态包括撕裂延展状态。
10.条款4.根据条款1、2或3中任一项所述的方法，其中，所述重复性应力数据集包括所述处理的至少一个任务的重复次数或持续时间中的至少一者、以及在所述软组织的横截面区域上的力。
11.条款5.根据条款1至4中任一项所述的方法，其中，获得与所述软组织和所述处理相关的所述至少一个重复性应力数据集包括估计所述软组织中的至少一个应力分布。
12.条款6.根据条款1至5中任一项所述的方法，其中，所述至少一个指南包括对以下项中的至少一项的限制：所述软组织的姿势、所述软组织的给定运动的重复次数、施加到所述软组织的力、保持所述软组织的给定姿势的持续时间、所述软组织的给定运动的重复的持续时间、或施加到所述软组织的给定力的持续时间。
13.条款7.根据条款1至6中任一项所述的方法，其中，至少访问表征第一损伤状态的第一信息和表征第二损伤状态的第二信息包括获得以下项中的至少一项：超声数据、计算机化轴向断层摄影(cat)扫描数据、磁共振成像(mri)扫描数据、破坏性测试数据、尸体材料数据、动物材料数据、聚合物替代材料数据、分子动力学建模(mdm)数据或出版物数据。
14.条款8.根据条款1至7中任一项的方法，其中，所述软组织包括小圆肌腱、冈下肌腱、冈上肌腱、肩胛下肌腱、三角肌腱、肱二头肌腱、肱三头肌腱、肱桡肌腱、旋后肌腱、桡侧腕屈肌腱、尺侧腕屈肌腱、桡侧腕伸肌腱、桡侧腕短伸肌腱、髂腰肌腱、闭孔内肌腱、内收肌长肌腱、内收短肌腱、大内收肌腱、臀大肌腱、臀中肌腱、股四头肌腱、髌腱、腘绳肌腱、缝匠肌腱、腓肠肌腱、跟腱、比目鱼肌腱、胫骨前肌腱、腓骨长肌腱、指长屈肌腱、骨间肌腱,指深屈肌腱、小指外展肌腱、拇对肌腱、拇长屈肌腱、伸肌腱、拇外展肌腱、拇长屈肌腱、趾短屈肌腱、块状肌腱、拇外展肌腱、趾长屈肌腱、小指外展肌腱、眼肌腱、提睑肌腱、咬肌腱、颞肌腱、斜方肌腱、胸锁乳突肌腱、头半棘肌腱、头脾肌腱、下颌舌骨肌腱、甲状腺舌骨肌腱、胸骨舌骨肌腱、腹直肌腱、腹外斜肌腱、腹横肌腱、背阔肌腱或竖脊肌腱。
15.条款9.根据条款1至8中任一项所述的方法，该方法还包括通过将受试者的一个或更多个人口统计学变量应用于至少一个指南来个性化用于所述受试者的至少一个指南。
16.条款10.根据条款1至9中任一项所述的方法，所述方法还包括：获得受试者的软组织的一个或更多个使用数据集；以及通过将所述使用数据集与所述至少一个指南进行比较来估计对所述受试者的所述软组织的损伤。
17.条款11.一种降低在执行处理中对软组织的重复性应力损害的计算机系统，该系统包括至少一个电子处理器，该电子处理器执行指令以执行操作，所述操作包括：获得与所述软组织和所述处理相关的至少一个重复性应力数据集；至少访问表征第一损伤状态的第一信息和表征第二损伤状态的第二信息，其中，所述第一信息量化软组织在给定应力下过渡出所述第一损伤状态的重复次数，并且其中，所述第二信息量化所述软组织在给定应力下过渡出所述第二损伤状态的重复次数；至少基于所述第一信息、所述第二信息和所述重复性应力数据集来预测足以损伤所述软组织的条件；以及至少基于该预测，确定用于降低软组织材料重复性应力损害的风险的至少一个指南；从而在所述处理中实施所述至少一个指南。
18.条款12.根据条款11所述的系统，其中，所述第一损伤状态和所述第二损伤状态均包括以下项中的一项：无损伤状态、亚破裂损伤状态或撕裂延展状态。
19.条款13.根据条款11或12所述的系统，其中，所述操作还包括：访问表征第三损伤状态的第三信息，其中，所述第三信息量化所述软组织在给定应力下过渡出所述第三损伤状态的重复次数；其中，所述第一损伤状态包括无损伤状态，所述第二损伤状态包括亚破裂损伤状态，并且所述第三损伤状态包括撕裂延展状态。
20.条款14.根据条款11、12或13中任一项所述的系统，其中，所述重复性应力数据集包括该处理的至少一个任务的重复次数或者持续时间中的至少一者、以及在所述软组织的横截面区域上的力。
21.条款15.根据条款11至14中任一项所述的系统，其中，获得与所述软组织和所述处理相关的所述至少一个重复性应力数据集包括：估计所述软组织中的至少一个应力分布。
22.条款16.根据条款11至15中任一项所述的系统，其中，所述至少一个指南包括对以下项中的至少一项的限制：所述软组织的姿势、所述软组织的给定运动的重复次数、施加到所述软组织的力、保持所述软组织的给定姿势的持续时间、所述软组织的给定运动的重复的持续时间、或施加到所述软组织的给定力的持续时间。
23.条款17.根据条款11至16中任一项所述的系统，其中，至少访问表征第一损伤状态的第一信息和表征第二损伤状态的第二信息包括获得以下项中的至少一项：超声数据、计算机化轴向断层摄影(cat)扫描数据、磁共振成像(mri)扫描数据、破坏性测试数据、尸体材料数据、动物材料数据、聚合物替代材料数据、分子动力学建模(mdm)数据或出版物数据。
24.条款18.根据条款11至17中任一项的系统，其中，所述软组织包括小圆肌腱、冈下肌腱、冈上肌腱、肩胛下肌腱、三角肌腱、肱二头肌腱、肱三头肌腱、肱桡肌腱、旋后肌腱、桡侧腕屈肌腱、尺侧腕屈肌腱、桡侧腕伸肌腱、桡侧腕短伸肌腱、髂腰肌腱、闭孔内肌腱、内收肌长肌腱、内收短肌腱、大内收肌腱、臀大肌腱、臀中肌腱、股四头肌腱、髌腱、腘绳肌腱、缝匠肌腱、腓肠肌腱、跟腱、比目鱼肌腱、胫骨前肌腱、腓骨长肌腱、指长屈肌腱、骨间肌腱,指深屈肌腱、小指外展肌腱、拇对肌腱、拇长屈肌腱、伸肌腱、拇外展肌腱、拇长屈肌腱、趾短屈
肌腱、块状肌腱、拇外展肌腱、趾长屈肌腱、小指外展肌腱、眼肌腱、提睑肌腱、咬肌腱、颞肌腱、斜方肌腱、胸锁乳突肌腱、头半棘肌腱、头脾肌腱、下颌舌骨肌腱、甲状腺舌骨肌腱、胸骨舌骨肌腱、腹直肌腱、腹外斜肌腱、腹横肌腱、背阔肌腱或竖脊肌腱。
25.条款19.根据条款11至18中任一项所述的系统，其中，所述操作还包括：通过将受试者的一个或更多个人口统计学变量应用于所述至少一个指南来个性化用于所述受试者的至少一个指南。
26.条款20.根据条款11至19中任一项所述的系统，其中，所述操作还包括：获得受试者的软组织的一个或更多个使用数据集；以及通过将所述使用数据集与至少一个指南进行比较来估计对所述受试者的软组织的损伤。
27.本公开涉及生成肌腱损伤模型的系统和相关方法。通常，这些系统和相关方法涉及生成用于减轻或最小化肌腱材料重复性损害的指南。
28.在一个方面，本公开提供了一种生成肌腱损伤模型(例如，肌腱损伤累积模型等)的方法。该方法包括从一个或更多个s-n曲线数据集生成针对至少一个肌腱的一个或更多个物理状态的一个或更多个s-n曲线，其中，给定s-n曲线包括施加到肌腱的应力大小对肌腱衰竭的重复次数的曲线图。该方法还包括生成描述肌腱的一个或更多个重复性应力数据集，并且将s-n曲线或从其得出的数据与重复性应力数据集组合以预测在一个或更多个条件下(例如，在一组给定条件下肌腱损伤的物理或者有形表示或信息)对肌腱的损伤，从而生成肌腱损伤模型。然而，应该注意的是，损伤在生物材料(诸如，基于胶原的肌腱)中累积的物理机制与传统晶体结构材料的物理机制(s-n类型行为模型正是基于这种机制)非常不同。后者的常见模型是通过(通常)金属晶粒或晶体中的滑动障碍物处的位错堆积造成的损伤累积。随着循环次数的增加，位错在结构材料微观结构的不连续处产生并逐渐堆积到障碍物上，即使宏观应力远低于材料屈服强度，持续循环加载最终会导致堆积位置处出现小裂纹。然后这将表现为材料缺陷并最终发展为裂缝。尽管现有技术方法已尝试对软组织内的疲劳进行建模，但此类尝试会产生不准确的结果，因为它们将软组织视为具有金属的疲劳特性。然而，尽管观察到s-n类型行为，但是金属的疲劳和裂缝机制在经受类似循环载荷的胶原基肌腱中没有真正的类似物。这是因为在肌腱中没有适应局部塑性变形的位错。相反，肌腱通过胶原纤维的局部拉伸和扭结来适应循环载荷，这可以被认为是一种形式的微观损伤。这种损伤可以由身体通过胶原蛋白的重组来修复，但是它是基于时间的并且经受体内的愈合过程。因此，肌腱结构中的损伤累积的有效模型包括：a)在可检测到的缺陷(或撕裂)之前的微观损伤累积的表示；b)以竞争速度抵消所述微观损伤的愈合过程的表示；c)微观损伤的连接和扩展在肌腱中产生可检测的宏观缺陷的表示，通常表示为胶原结构的撕裂或裂纹，也可能与疼痛同时出现；d)如果在临界阈值应力强度kc以上施加连续循环载荷，该撕裂或裂纹随时间(da/dn)的扩展和增长的表示；以及e)导致承载服务载荷的肌腱的灾难性分离或有效失效的总载荷循环的表示。后者e)是s-n疲劳型数据的常用模式。上述过程中的每个的模型组件将识别四(4)种损伤累积状态：1)无损伤；2)微观损伤(亚破裂)积累；3)以不断增长的撕裂或裂纹、细胞基质损伤或其它生物损伤形式的损伤积累；4)肌腱结构的灾难性失效或分离状态。这些模型组件可以用数学方法表示并被集成到集体模型中。这种集体模型还通过检查或询问方法得到验证，这些方法可以识别推进微观损伤和撕裂的存在和程度。
29.在另一方面，本公开提供了一种生成用于避免肌腱材料重复性应力和/或肌腱损伤累积的指南的方法。该方法包括从一个或更多个s-n曲线数据集生成针对至少一个肌腱的一个或更多个物理状态的一个或更多个s-n曲线，其中，给定s-n曲线包括为了达到肌腱的损伤状态过渡而施加到肌腱的应力大小对于重复次数的曲线图。该方法还包括生成描述肌腱的一个或更多个重复性应力数据集，并将s-n曲线或从其得出的数据与重复性应力数据集组合以预测在一个或更多个条件下对肌腱的损伤以产生肌腱损伤模型。此外，该方法还包括从肌腱损伤模型生成肌腱的肌腱材料重复性应力的至少一个指南，其中，该指南包括肌腱的姿势、肌腱的给定运动的重复次数、施加至肌腱的力、保持肌腱的给定姿势的持续时间，肌腱的给定运动的重复的持续时间、施加至肌腱的给定力的持续时间、以及它们的组合，从而产生肌腱损伤模型，该模型用于获取至少一个指南。
30.本公开的方法包括多个方面。在一些方面，例如，该方法包括组合物理状态的多个s-n曲线以产生至少一个组合s-n曲线。在某些方面，该方法包括在将s-n曲线或从其得出的数据与重复性应力数据集组合时，应用至少一个累积损伤模型，以预测在一个或更多个条件下对肌腱的损伤。在一些方面，该方法包括使用包括医学诊断技术的一个或更多个数据源获得s-n曲线数据集，诸如超声数据、计算机化轴向断层摄影(cat)扫描数据、磁共振成像(mri)扫描数据、破坏性测试数据、尸体材料、动物材料、聚合物替代材料、分子动力学建模(mdm)数据、出版物数据及其组合。
31.在某些方面，肌腱包括冈上肌腱。在一些方面，肌腱包括小圆肌腱、冈下肌腱、冈上肌腱、肩胛下肌腱、三角肌腱、肱二头肌腱、肱三头肌腱、肱桡肌腱、旋后肌腱、桡侧腕屈肌腱、尺侧腕屈肌腱、桡侧腕伸肌腱、桡侧腕短伸肌腱、髂腰肌腱、闭孔内肌腱、内收肌长肌腱、内收短肌腱、大内收肌腱、臀大肌腱、臀中肌腱、股四头肌腱、髌腱、腘绳肌腱、缝匠肌腱、腓肠肌腱、跟腱、比目鱼肌腱、胫骨前肌腱、腓骨长肌腱、指长屈肌腱、骨间肌腱,指深屈肌腱、小指外展肌腱、拇对肌腱、拇长屈肌腱、伸肌腱、拇外展肌腱、拇长屈肌腱、趾短屈肌腱、块状肌腱、拇外展肌腱、趾长屈肌腱、小指外展肌腱、眼肌腱、提睑肌腱、咬肌腱、颞肌腱、斜方肌腱、胸锁乳突肌腱、头半棘肌腱、头脾肌腱、下颌舌骨肌腱、甲状腺舌骨肌腱、胸骨舌骨肌腱、腹直肌腱、腹外斜肌腱、腹横肌腱、背阔肌腱或竖脊肌腱、以及其组合。在一些方面，肌腱包括哺乳动物肌腱。在这些方面的某些方面，哺乳动物肌腱包括人肌腱。在其它方面，肌腱包括非哺乳动物肌腱。
32.在某些方面，该方法包括将s-n曲线或从其得出的数据以及重复性应力数据集与愈合数据组合以预测在一个或更多个条件下对肌腱的损伤。在一些方面，本公开提供了一种预测受试者的肌腱损伤的方法，该方法包括：获得受试者的至少一个肌腱的一个或更多个使用数据集，并将使用数据集与通过该方法生成的肌腱材料重复性应力的指南进行比较，从而预测受试者的肌腱损伤。在某些方面，物理状态包括无损伤状态、亚破裂损伤状态、裂缝萌生状态、断裂状态或曲线、以及它们的组合。在一些方面，一个或更多个步骤至少部分地由计算机实现。
33.在一些方面，该方法包括从肌腱损伤模型生成肌腱的肌腱材料重复性应力的至少一个指南，其中，该指南包括肌腱的姿势和/或位置、肌腱的给定运动的重复次数、施加至肌腱的力、保持肌腱的给定姿势的持续时间、肌腱的给定运动的重复的持续时间、施加至肌腱的给定力的持续时间、以及其组合。在这些方面中的一些方面，肌腱材料重复性应力的指南
包括在一组或更多组使用条件下肌腱的一个或更多个推荐使用/休息周期。在这些方面中的某些方面，该方法包括验证肌腱材料重复性应力的指南。在这些方面中的一些方面，该方法包括通过将受试者的一个或更多个人口统计学变量应用于指南来个性化用于给定受试者的指南。在这些方面中的某些方面，该方法包括在生成指南时使用任务信息。在这些方面中的某些方面，任务信息包括工具重量和/或力矢量。
34.在某些方面，该方法包括估计肌腱中的至少一个应力分布以生成重复性应力数据集。在这些方面中的一些方面，该方法包括使用肌腱的至少一个尺寸来估计肌腱中的应力分布。在这些方面中的某些方面，尺寸包括肌腱的至少一个横截面积。在这些方面中的一些方面，该方法包括使用至少一个循环曲线来估计肌腱中的应力分布，该循环曲线包括施加到肌腱的至少一个力对肌腱失效的重复次数的曲线图。在这些方面中的某些方面，力是以肌腱的一个或更多个姿势被确定的。在这些方面中的一些方面，该方法包括使用估计和/或建模技术来确定力，诸如有限元建模(fem)和/或肌电图(emg)。在这些方面中的一些方面，该方法包括在确定以肌腱的多个姿势施加的力时使用任务信息。在一些方面，任务信息包括工具重量和/或力矢量。
35.在其它方面，本公开提供了一种系统，该系统包括控制器，该控制器包括或能够访问计算机可读介质，该计算机可读介质包括非暂时性计算机可执行指令，当由至少一个电子处理器执行时，这些指令至少执行：从一个或更多个s-n曲线数据集生成至少一个肌腱的一个或更多个物理状态的一个或更多个s-n曲线，其中，给定s-n曲线包括施加到肌腱的应力大小对肌腱失效的重复次数的曲线图，并且将s-n曲线或由此得出的数据与一个或更多个重复性应力数据集组合，以生成肌腱损伤模型。
36.在另一方面，本公开提供了一种计算机可读介质，其包括非暂时性计算机可执行指令，当由至少一个电子处理器执行时，这些指令至少执行：从一个或更多个s-n曲线数据集生成针对至少一个肌腱的一个或更多个物理状态的一个或更多个s-n曲线，其中，给定s-n曲线包括施加到肌腱的应力大小对肌腱失效的重复次数的曲线图，并且将s-n曲线或从其得出的数据与一个或更多个重复性应力数据集组合，以生成肌腱损伤模型。
37.在一些方面，本文公开的系统或计算机可读介质的指令还至少执行：组合针对物理状态的多个s-n曲线以产生至少一个组合s-n曲线。在某些方面，本文所公开的系统或计算机可读介质的指令还至少执行：在将s-n曲线或从其得出的数据与重复性应力数据集组合时，应用至少一个累积损伤模型以预测在一个或更多个条件下对肌腱的损伤。在一些方面，本文公开的系统或计算机可读介质的指令还至少执行：使用包括医学诊断技术的一个或更多个数据源获得s-n曲线数据集，诸如超声数据、计算机化轴向断层摄影(cat)扫描数据、磁共振成像(mri)扫描数据、破坏性测试数据、尸体材料、动物材料、聚合物替代材料、分子动力学建模(mdm)数据、出版物数据及其组合。在一些方面，本文公开的系统或计算机可读介质的指令还至少执行：将s-n曲线或从其得出的数据、以及重复性应力数据集与愈合数据组合，以预测在一个或更多个条件下对肌腱的损伤。在某些方面，本文公开的系统或计算机可读介质的指令还至少执行：获得针对受试者的至少一个肌腱的一个或更多个使用数据集，以及将使用数据集与肌腱材料重复性应力的指南进行比较，以预测受试者的肌腱损伤。
38.在一些方面，本文公开的系统或计算机可读介质的指令还至少执行：从肌腱损伤模型生成针对肌腱的肌腱材料重复性应力的至少一个指南，其中，该指南包括肌腱的姿势、
肌腱的给定运动的重复次数、施加在肌腱上的力、保持肌腱的给定姿势的持续时间、肌腱的给定运动的重复的持续时间、施加至肌腱的给定力的持续时间、及其组合。在某些方面，本文公开的系统或计算机可读介质的指令至少还执行：验证肌腱材料重复性应力的指南。在这些方面中的一些方面，本文公开的系统或计算机可读介质的指令还至少执行：通过将受试者的一个或更多个人口统计学变量应用于指南来个性化用于给定受试者的指南。在这些方面中的一些方面，本文公开的系统或计算机可读介质的指令还至少执行：在生成指南时使用任务信息。在这些方面中的某些方面，本文公开的系统或计算机可读介质的指令还至少执行：估计肌腱中的至少一个应力分布以生成重复性应力数据集。在这些方面中的一些方面，本文公开的系统或计算机可读介质的指令还至少执行：使用肌腱的至少一个尺寸来估计肌腱中的应力分布。在这些方面中的一些方面，本文公开的系统或计算机可读介质的指令还至少执行：使用至少一个循环曲线估计肌腱中的应力分布包括施加到肌腱的至少一个力对肌腱失效的重复次数的曲线图。
附图说明
39.从下面结合附图对示例的详细描述中，上述和/或其它方面和优点将变得更加明显和更容易理解，其中：
40.图1是示意性地示出根据本文所公开的一些方面的示例性方法步骤的流程图；
41.图2是示出根据本文公开的一些方面的示例性方法步骤的示意图；
42.图3是示出根据本文公开的一些方面的示例性方法步骤的示意图；
43.图4是示出根据各种示例的提供至少一个指南以降低对肌腱的重复性应力损害风险的方法的流程图；以及
44.图5是适于与本文公开的某些方面一起使用的示例性系统的示意图。
45.详细说明
46.现在将参照附图更全面地描述示例性方面。然而，本公开的示例可以以许多不同的形式体现并且不应被解释为限于本文所阐述的示例。相反，提供这些示例是为了使本公开彻底和完整，并将其范围完全传达给本领域技术人员。在附图中，可以简化和/或绘制一些细节以便于理解而不是保持严格的结构准确性、细节和/或比例。
47.应当理解，当元件被称为“在另一个组件上”、“与另一个组件相关”、“连接到另一个组件”、“电连接到另一个组件”或“联接到另一个组件”时，它可以直接在另一个组件上，与另一个组件相关，连接至另一个组件，电连接至另一个组件，或者联接至另一个组件，或者可以存在中间组件。相反，当一个组件被称为“直接在另一个组件上”、“直接连接至另一个组件”、“直接电连接至另一个组件”、或“直接联接到另一个组件”时，不存在中间组件。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或更多个相关列出项目的任何和所有组合。
48.应当理解，尽管术语第一、第二等可以在本文中用于描述各种元件、组件和/或方向，但是这些元件、组件和/或方向不应受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元素、组件和/或方向与另一个元件、组件和/或方向区分开来。例如，第一元件、组件或方向可以被称为第二元件、组件或方向，而不背离示例的教导。
49.为了便于描述，本文可以使用诸如“下方”、“之下”、“下”、“上方”、“上”等空间相对术语来描述一个组件和/或特征与另一个组件和/或特征、或其它组件和/或特征的关系，如
图中所示。应当理解，除了图中描绘的方向之外，空间相对术语旨在涵盖设备在使用或操作中的不同取向。
50.如本文所使用的，给定“组件”和对应“组件连接器”是指至少两个组件，它们被结构化或以其它方式可操作以接合、可操作地连接或以其它方式彼此关联。在某些方面，一个组件被结构化或以其它方式可操作以接合、可操作地连接或以其它方式与多个组件连接器相关联。在一些方面，一个组件连接器被构造成或以其它方式可操作以接合、可操作地连接或以其它方式与多个组件相关联。
51.如本文所使用的，“受试者”是指动物，诸如哺乳动物物种(例如人)或鸟类(例如鸟)物种或非哺乳动物物种(例如鱼、软体动物、爬行动物、两栖动物等)。更具体地，受试者可以是脊椎动物，例如哺乳动物，诸如小鼠、灵长类动物、猿猴或人。动物包括农场动物(例如，生产用牛、奶牛、家禽、马、猪等)、运动动物和伴侣动物(例如，宠物或支持动物)。受试者可以是健康个体、患有或怀疑患有疾病或疾病倾向的个体、或需要治疗或怀疑需要治疗的个体。
52.本文使用的术语仅出于描述特定示例的目的，并不旨在限制示例。如本文所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文另有明确指示。将进一步理解的是，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”指定了所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除存在或添加一个或更多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。
53.除非另有定义，本文使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与示例所属领域的普通技术人员通常理解的相同含义。将进一步理解，术语(诸如，在常用字典中定义的术语)应被解释为具有与其在相关技术的上下文中的含义一致的含义，并且不应以理想化或过于正式的意义来解释，除非在此明确如此定义。
54.i.介绍
55.本公开涉及用于在某些方面基于诸如力(例如，以不同姿势)、应力分布、应力数据的材料科学原理、以及材料(肌腱)性能参数(例如，健康状态、愈合、累积损伤和被损伤)来确定和预测肌腱使用的方法、系统、计算机可读介质和相关模型。本公开识别材料科学原理和肌腱之间的有用相关性。在一些应用中，预测模型被用于解决与任务相关的人体工程学问题，以告知并建立指南以防止或以其它方式减轻伤害的可能性。尽管本公开的大部分内容集中于肩部损害和冈上肌腱，但本文公开的方法和相关方面也可以应用于基本上任何软组织(诸如感兴趣的脊椎间(椎间)盘、韧带、肌腱和肌腱系统)以及应用在仿生学应用中(诸如，在人造肌腱的设计中)。
56.作为进一步介绍，在工作场所使用肩部进行工作是极端工作环境中的挑战。肩部损害也经常发生在工作场所之外，例如在家中以及参加运动或其它人类活动时。目前的指南不是为工作场所中的基于肩部的工作活动提供明确可接受的限制，并且没有考虑姿势、力量和重复的相互作用，也没有提供姿势、力、重复、持续时间和振动的相互作用。不能简单地消除肩部运动的从业者面临着多个程度的未知风险。因此，需要针对肩关节需求的健壮阈值限制指南，以解决上肢工作的复杂性质，包括力、重复和姿势以及工作/休息周期的相互作用。这些指南对工业工程师和人体工程学专家非常有帮助，但对医生、物理治疗师、运动医学从业者和运动教练等也有帮助。
57.i.职业性和非职业性肩部疾病是显著的
58.已充分证明肩部疾病在极端工作场所(诸如重型制造、焊接、渔业、肉类加工、重型机械加工、汽车修理和喷漆)中是常见且频繁的。美国劳工统计局2013年数据显示，对肩部的累积外伤占所有工作场所肌肉骨骼损害的15％，仅次于下背部和一般背部损害；然而，肩部损害往往更严重，导致更多的时间损失。典型肩部损害导致21天失去工作，是为11天的其它肌肉骨骼损害的两倍，是7天失去工作的背部损害的三倍。员工损失的每一天不仅会对员工及其家人产生深远的影响，还会对生产计划、产品质量以及在团队成员缺席和受伤时执行额外工作的同事产生深远影响。
59.ii.肩部功能
60.肩部机构允许手的放置、功能和控制，手是人体用于手工劳动或工具密集型组装最有用的部位。手(因此手臂和肩膀)移动以焊接、油漆、钻孔、切割、掏空鱼内脏、或处理材料。工具、手和肩部系统通常位于头顶或难以触及的地方。肩部复合体必须支撑手臂的重量、用于作业的任何工具和施加的力。涉及工具的大多数手工作业包括在作业期间重复多次的任务。
61.中立的肩部姿势是上臂伸直并悬挂在身体旁边。每次肩部离开其中立位置时，肌腱都会受到张力，从而在肌腱内产生应力。每次肩部从中立位置移开时，都会产生力和重复，使肌腱受到累积疲劳损伤。
62.iii.风险指南不足
63.将肩部疼痛或肩袖损伤与工作场所因素联系起来的研究将头顶作业(定义为肩部上方的肘部)、施加的力、重复运动和身体负荷确定为重要贡献者。然而，这些研究的质量参差不齐，证据不一致地证明显著剂量反应关系，尽管从那时起，两项研究将上臂抬高至90
°
以上与mri或撞击手术中检测到的肌腱损害的特定结果相关联。一项评论特别关注工作场所因素在肩袖肌腱疾病结果中的证据并且发现缺乏研究。
64.即使对于具有特定结果的研究，这些研究论文中的暴露评估也过于粗略，结果分类仍然不够具体，无法在“剂量与反应”或“暴露与风险”之间建立强有力的定量关联。因此，目前公布的肩部需求损害风险指南不足以用于职业人体工程学损伤预防计划。这些指南只是建议降低或消除头顶或伸展肩部姿势；他们没有具体说明需要降低到何种程度才能显著影响受伤率。
65.虽然在某些行业中消除重复、笨拙或费力的肩部使用是不可行的，但它可以得到改善。在没有可用的风险阈值的情况下，问题仍然存在，即应将这些风险因素降低到何种程度以防止损害。问题更加复杂，因为这种类型的工作可能涉及许多重复运动(绘画)和/或力(钻孔)和/或载荷(焊接)。任何有用的指南还应包括风险因素相互作用和工作/休息周期。
66.iv.一种新方法
67.鉴于无法单独使用流行病学数据建立因果关系，需要一种替代方法。本文公开的模型和相关方面弥补了传统流行病学研究无法弥补的许多差距，而是作为代替，使用累积损伤的疲劳模型来预测和预防某些方面的损害。
68.术语“疲劳”贯穿本公开以其机械意义使用——由重复力造成的结构退化——而不是生理疲劳，生理疲劳是由于肌肉收缩力降低而无法进行活动。术语“合力”用于表示由工具重量、身体部位姿势和工人施加在工具上的力所引起的肌腱上的张力。更一般地说，“合力”是指在作业过程中作用在软组织上的力的组合，包括姿势(例如肩部位置)、振动、工具重量、施加在手上的力矢量、手臂重量等。张力与肩部相关，但其它软组织(诸如椎间盘)可能会经受压缩力。其它类型的软组织可能经受压缩力和张力。
69.v.肌腱亚破裂
70.当人们进行身体活动时，反复应力对软组织的影响会导致小裂纹，通常称为微创伤或亚破裂。亚破裂本身对身体无害，因为只要有足够的恢复期，身体就会自我修复变得更强壮；这是锻炼的潜在好处。如果恢复期不足，肌腱就会损伤，最终会发生损害。肌腱使用(或过度使用)的足够恢复期以前未确定、未知或未定义。
71.需要为基于肩部的工作活动提供明确、可接受的限制和休息周期的健全指南，这些指南解释姿势、力、持续时间、振动和重复之间的相互作用。
72.本文公开的用于冈上肌腱疲劳和修复期的模型有利于重工业，尤其是存在头顶作业、重复和力的情况，以及有利于运动。肌腱的行为类似于材料，在给定应力水平和循环下具有可预测的疲劳失效，但它们也能够自我修复。
73.本文提出的方法例如利用来自材料科学和医学的原理来提出这样的模型。这些模型可用于设置暴露限制并创建可用的工作/休息周期，以预测和预防肩部过度使用损害，从而导致减轻和降低肩部损害的当前方法发生重大变化。
74.在某些方面，本文公开的模型不包括肌腱行为的所有方面。职业性肩部损害的普遍性超过了目前正在进行的有限研究，诸如航空工程师、疲劳专家、整形外科医生和工业人体工程学专家等的不同群体之间存在大量合作研究的机会，这对工人的健康具有潜在的巨大好处。
75.本文公开的模型可用于例如重新设计超过合理肌腱应变或应力阈值的工作实践，基于胶原蛋白损伤和修复率创建工作-休息周期，识别模型不稳妥的个体，以及实施力量训练以改善肌腱材料性能。
76.注意，所公开的技术不限于肌腱。如本文所述，示例是通过说明而不是限于参考肩部肌腱来呈现的。然而，示例不限于此。其它类型的软组织(诸如，椎骨间(脊椎)盘和韧带)可以使用本文公开的示例进行分析和损害改善。
77.ii、示例性方法
78.本公开提供了生成肌腱损伤模型和生成肌腱材料重复性应力的指南的各种方法。这些方法的某些方面在图1至图3中示意性地示出。如图所示，方法100包括从一个或更多个s-n曲线数据集生成针对至少一个肌腱的一个或更多个物理状态的一个或更多个s-n曲线(步骤102、204)。给定s-n曲线通常包括施加到肌腱的应力大小对肌腱失效的重复次数的曲线图。上述每个过程的模型组件将识别四(4)种损伤累积状态：1)无损伤；2)微观损伤(亚破裂)积累；3)以不断增长的撕裂或裂纹、细胞基质损伤或其它生物损伤形式的损伤积累；4)肌腱结构的灾难性失效或分离的状态。方法100还包括生成描述肌腱的一个或更多个重复性应力数据集(步骤104、216)。方法100还包括将s-n曲线(222)或从其得出的数据与重复性应力数据集(216)组合，以预测在一个或更多个条件下对肌腱的损伤，以生成肌腱损伤模型(步骤106、216)(例如，在给定条件下肌腱损伤的物理或有形表示或信息)。在某些方面，方法100通常还包括根据肌腱损伤模型生成肌腱材料重复性应力的至少一个指南(步骤108、224)。如本文所使用的，术语“指南”是指一组推荐的基于证据的最大可接受限制，就力(例
如，振动、工具重量、施加在手部的力矢量、手臂重量等)、姿势、位置、频率、持续时间和/或恢复等方面，旨在保护人体组织材料免受在人类活动(诸如，制造或其它处理)期间因肌腱损伤而受伤的风险。在一些方面，指南包括肌腱的姿势、肌腱的给定运动的重复次数、施加到肌腱的力、保持肌腱的给定姿势的持续时间、肌腱的给定运动的重复的持续时间、施加到肌腱的给定力的持续时间、以及它们的组合。还如图所示，该方法还包括在某些方面评估给定肌肉的作用(302)和给定肌腱的损伤(304)。
79.本公开的方法包括多个方面。在一些方面，例如，该方法包括组合针对物理状态的多个s-n曲线以产生组合的s-n曲线(222)。在某些方面，该方法包括在将s-n曲线(204)或从其得出的数据与重复性应力数据集(216)组合时，应用累积损伤模型以预测在一个或更多个条件下对肌腱的损伤。在一些方面，该方法包括使用包括医学诊断技术的一个或更多个数据源获得s-n曲线数据集，诸如超声数据、计算机化轴向断层摄影(cat)扫描数据、磁共振成像(mri)扫描数据、破坏性测试数据、尸体材料、动物材料、聚合物替代材料、分子动力学建模(mdm)数据、出版物数据及其组合(202、204、206)。
80.基本上任何肌腱都可以作为本文公开的方法的一部分进行评估。可选使用的一些示例性肌腱包括小圆肌腱、冈下肌腱、冈上肌腱、肩胛下肌腱、三角肌腱、肱二头肌腱、肱三头肌腱、肱桡肌腱、旋后肌腱、桡侧腕屈肌腱、尺侧腕屈肌腱、桡侧腕伸肌腱、桡侧腕短伸肌腱、髂腰肌腱、闭孔内肌腱、内收肌长肌腱、内收短肌腱、大内收肌腱、臀大肌腱、臀中肌腱、股四头肌腱、髌腱、腘绳肌腱、缝匠肌腱、腓肠肌腱、跟腱、比目鱼肌腱、胫骨前肌腱、腓骨长肌腱、指长屈肌腱、骨间肌腱,指深屈肌腱、小指外展肌腱、拇对肌腱、拇长屈肌腱、伸肌腱、拇外展肌腱、拇长屈肌腱、趾短屈肌腱、块状肌腱、拇外展肌腱、趾长屈肌腱、小指外展肌腱、眼肌腱、提睑肌腱、咬肌腱、颞肌腱、斜方肌腱、胸锁乳突肌腱、头半棘肌腱、头脾肌腱、下颌舌骨肌腱、甲状腺舌骨肌腱、胸骨舌骨肌腱、腹直肌腱、腹外斜肌腱、腹横肌腱、背阔肌腱或竖脊肌腱、以及其组合。在一些方面，腱包括哺乳动物肌腱。在这些方面的某些方面，哺乳动物肌腱包括人肌腱。
81.在某些方面，所述方法包括将s-n曲线或从其得出的数据以及重复性应力数据集与愈合数据组合，以预测在一个或更多个条件下对肌腱的损伤(212)。在一些方面，本公开提供了一种预测受试者的肌腱损伤的方法，该方法包括：获得受试者的至少一个肌腱的一个或更多个使用数据集，并将使用数据集与通过该方法生成的肌腱材料重复性应力的指南进行比较，从而预测受试者的肌腱损伤。在某些方面，物理状态包括无损伤状态、亚破裂损伤状态、裂缝萌生状态、断裂状态或曲线、以及它们的组合。在一些方面，一个或更多个步骤至少部分地由计算机实现。本文进一步描述了系统和相关的计算机可读介质。
82.在一些方面，该方法包括从肌腱损伤模型(214)生成针对肌腱的肌腱材料重复性应力的至少一个指南(224)，其中，该指南包括肌腱的姿势、肌腱的给定运动的重复次数、施加到肌腱的力、保持肌腱的给定姿势的持续时间、肌腱的给定运动的重复的持续时间、施加到肌腱的给定力的持续时间、以及它们的组合。在这些方面中的一些方面，肌腱材料重复性应力的指南包括在一组或更多组使用条件下针对肌腱的一个或更多个推荐使用/休息周期。通常，这些方法包括验证针对肌腱材料重复性应力的指南。在这些方面中的一些方面，所述方法包括通过将受试者的一个或更多个人口统计学变量应用于指南来个性化用于给定受试者的指南(226)。在这些方面中的某些方面，该方法包括在生成指南时使用任务信息
(228)。在这些方面中的某些方面，任务信息包括工具重量和/或力矢量。
83.在某些方面，该方法包括估计肌腱中的至少一种应力分布以生成重复性应力数据集(218)。在这些方面中的一些方面，该方法包括使用肌腱的至少一个尺寸来估计肌腱中的应力分布(220)。在这些方面中的某些方面，尺寸包括肌腱的至少一个横截面积。在这些方面中的一些方面，该方法包括使用至少一个循环曲线来估计肌腱中的应力分布，该循环曲线包括施加到肌腱的至少一个力与肌腱失效的重复次数的曲线图(210)。在这些方面中的某些方面，力以肌腱(208)的一个或更多个姿势被确定。在这些方面中的一些方面，该方法包括使用估计和/或建模技术来确定力，诸如有限元建模(fem)和/或肌电图(emg)。在这些方面中的一些方面，该方法包括在确定以肌腱的姿势施加的力时使用任务信息。在一些方面，任务信息包括工具重量和/或力矢量。
84.在一些方面，组合s-n曲线的处理涉及围绕多个曲线的累积损伤建模和愈合。为了说明，一个示例可能包括重复性应力数据集(例如，该数据集可能对应于受试者在一项任务处理中可能累积的暴露)，其包括：
85.任务a力：150n重复：50
86.任务b力：100n重复：500
87.任务c力：50n重复：5000
88.在某些方面，重复次数是从对任务的观察或采样得出的。应力数字是由受试者在执行任务时手/手臂位置的数字模型加上受试者在某些方面承受的任何负荷得出的。输出将是力(n)。应力是除以肌腱的横截面积(例如，sst几何模型)的力，在本例中为50mm2。这将创建任务a应力＝3mpa、任务b应力＝2mpa和任务c应力＝1mpa。在此示例中，还提供了一些关于针对没有损伤发生并且无损伤状态在4mpa的1000次循环时结束(并开始亚破裂)(这是曲线上的一个点)的位置的s-n曲线的信息。
89.将所有这些数字组合起来以确定所考虑的肌腱的损伤量。在某些方面，矿工规则被用作此处理的一部分。在矿工规则中，如果超过1，则表示超过了被选择用来比较的s-n曲线。在这种情况下，由于选择了无损伤状态，因此超过1意味着无损伤状态不再应用，而是其它状态之一应用。
90.这些任务与无损伤状态限制相结合，得到(3mpa＊50 2mpa＊500 1mpa＊5000)/(4mpa＊1000)＝1.53这意味着超过了无损伤状态，因为它》1。此外，如果给定指南指定根本不期望损伤，则超出了该指南。因此，如果》1，则需要计算下一个状态(例如，亚破裂)，并且可能需要计算下一个状态，依此类推，直到断裂状态。在某些方面，如果多个任务与中间的休息周期相结合(例如，暴露的百分比减少、移动到曲线上的较低点等)，也会应用愈合数据。
91.在该说明中，上面呈现的计算为一次迭代提供了点解(只有一个数字和一个答案)。为了更好的模型保真度，该迭代可以运行多次，从例如sst几何形状的分布、肌腱上的力的数字模型以及可选的重复中的一些变化进行采样。例如，这可以是多次运行的模型，概率输入略有不同，类似于蒙特卡罗模拟。这提供了带有一些边界或带的风险输出(例如，95％的置信区间等)。可选地，其它变量(诸如，人口统计数据)也被添加到模型中。
92.图4是示出根据各种示例的降低(例如，消除)在执行处理中对软组织的重复性应力损伤的方法400的流程图。方法400可以利用这种软组织的材料科学特性来确定指南，当
参照方法400如目前描述的那样实施时，这些指南降低对那些执行该处理的人造成损害的可能性。例如，方法400可以使用系统500来部分地实施，如下面参考图5所示和描述的。方法400还包括在工业卫生领域提供改进的额外计算机动作。此类动作包括例如获取与软组织和该处理相关的重复性应力数据集(例如，对软组织每区域的力和重复次数的描述)并实施指南以降低在处理中对个人造成重复性应力损伤的可能性。
93.例如，方法400可用于改善执行制造处理的一部分的工人的重复性应力损害。每个工人可以有一个或更多个任务，这些任务构成制造处理的一部分，例如，在装配线上。每个工人的任务可以通过方法400产生的一个或更多个指南来修改。另选地，方法400可以用于例如改善执行训练计划的运动员的重复性应力损伤。例如，运动员可以进行构成训练计划的一部分的一项或多项练习。练习可以通过方法400产生的一个或更多个指南来修改。一般而言，方法500可以用于改善任何类型的处理中的重复性应力损伤，包括人的重复性运动，而不限于制造或运动处理。
94.方法400可用于改善对多种软组织中任一种的损害。根据一些示例，方法400可用于改善对肌腱或肌腱复合体的损害。上述肌腱和肌腱复合体的示例参考图1至图3在上文中给出。另选地，方法400可用于改善对结缔组织或肌肉骨骼软组织的损害。一般而言，可实施示例的软组织的非限制性示例包括肌腱、肌腱复合体、椎骨间(脊椎)盘和韧带。
95.在402，方法400获得与软组织和处理相关的至少一个重复性应力数据集。重复性应力数据集可以采用计算机文件的形式，例如以制表符分隔或逗号分隔值(csv)格式。作为非限制性示例，可以通过由计算机从持久性电子存储器读取，或通过将数据输入文件格式并存储在计算机中来获得重复性应力数据集。
96.根据一些示例，每个重复性应力数据集可以表示受试者在完成形成整个处理的一部分的一项任务的处理中可能累积的暴露。暴露可以是多次重复和每次重复对软组织施加力的形式。例如，力可以用牛顿(n)表示。另选地，每个重复性应力数据集可以是重复次数和每次重复对软组织的应力的形式。应力可以是合成应力，包括由于姿势(例如，肩部位置)、振动、工具重量、施加在手上的力矢量、手臂重量等引起的应力。例如，应力可以用兆帕(mpa)表示。
97.每个重复应力数据集还可以包括对每个重复的运动的描述，例如，以叙述的形式。多个重复性应力数据集可以解释多种类型的运动。方法400可以通过以计算机可读形式(例如，通过用户输入)获取重复性应力数据集并将它们提供给执行例如框402、404、406和在408的至少一部分的动作的计算机程序。
98.在404，方法400访问表征至少两种损伤状态的信息。信息可以是计算机文件的形式，例如，作为制表符分隔或逗号分隔值(csv)格式的值对。作为非限制性示例，可以通过由计算机从永久电子存储器读取信息，或通过在计算机中接收和存储信息来访问信息。
99.根据各种示例，方法400可以访问表征第一损伤状态的第一信息和表征第二损伤状态的第二信息。根据各种示例，方法400可以进一步访问表征第三损伤状态的第三信息。每个信息都可以量化软组织在给定应力下过渡出相应的损伤状态的重复次数。例如，第一信息可以量化软组织在每给定应力过渡出第一损伤状态的重复次数；第二信息可以量化软组织在每给定应力过渡出第二损伤状态的重复次数，并且例如包括第三损伤状态，第三信息可以量化软组织在每给定应力过渡出第三种损伤状态的重复次数。
100.每个信息可以是曲线的形式，该曲线量化软组织在给定应力下过渡出相应的损伤状态的重复次数，例如，将应力作为自变量，将重复次数作为因变量。例如，根据各种示例，如本文所述，每个信息可以是s-n曲线的形式。当存储在计算机中时，此类信息可以是一组有序对(s,r)的形式，其中s表示应力，r表示过渡出相应状态的重复次数。
101.根据各种示例，第一损伤状态可以是无损伤状态，第二损伤状态可以是亚破裂损伤状态，并且例如包括它的示例，第三损伤状态可以是撕裂延展状态。(请注意，可以根据各种示例使用两种或多种损伤状态的任何组合，不限于目前明确阐述的那些。)无损伤状态可以表示在软组织中发生微观损伤(例如，亚破裂)与它们愈合的速度基本相同的情况。过渡出无损伤状态可以表示亚破裂累积的速率快于相应软组织的愈合速率。亚破裂状态可以表示微观损伤(例如，亚破裂损伤)累积但尚未形成宏观撕裂的情况。过渡出亚破裂状态可以表示已经形成宏观撕裂。撕裂延展状态可以表示撕裂已经形成并且正在通过软组织传播的情况。过渡出撕裂延展状态可以表示软组织已经完全破裂。
102.注意，结合无损伤状态和亚破裂状态中的任一个或两者的示例可以在受试者意识到已经发生损伤之前预测对受试者软组织的损伤。例如，这些状态下的软组织可能会损伤，但不会对受试者造成疼痛或不适。
103.在406，方法400至少基于表征损伤状态的信息和重复性应力数据集来预测足以损伤软组织的条件。损伤可以是以下任何一种：软组织以比软组织的愈合速度更快的速度积累微观损伤(例如，过渡出第一状态)，软组织正在经历宏观撕裂(例如，过渡出第二状态)，或软组织正在经历完全破裂(例如，过渡出第三状态)。
104.预测可以利用软组织的材料科学特性来确定这样的条件。根据一些示例，可以如下执行预测。首先，如果不是就应力而言，重复性应力数据集中的力数据可以被转换为单位应力。例如，重复性应力数据集可以是每次重复作用在软组织上的力。通过将这种力除以软组织的横截面积，重复性应力数据集被转换为每次重复(和/或每次重复)的单位应力。为此，该系统可以存储软组织横截面积数据。软组织横截面积数据可以包括各种软组织类型的平均横截面积、每人口统计学组合(例如，生理性别、年龄、社会性别)的特定横截面积、或这些数据的组合。其次，将重复性应力数据集与表征损伤状态的信息进行比较。例如，对于表示在应力水平s下的r次重复的重复性应力数据集，该应力水平s可以被认为是表示软组织的当前损伤状态的信息中的自变量，并且可以识别在用于过渡出损伤状态的重复次数方面的相应的因变量r'。第三，将已识别的因变量的重复次数r'与在重复性应力数据集中列出的重复次数r进行比较。如果前者大于后者，则预测软组织将保持其当前损伤状态，因此预测不会出现额外损伤。然而，如果前者小于或等于后者，则预测软组织将过渡出相应的损伤状态。在这种情况下，预测软组织会受到损伤。因此，当针对应力水平s的重复性应力数据集中规定的重复次数r达到或超过根据表征当前损伤状态的信息的与s对应的重复次数r'以过渡出当前损伤状态时，预测软组织将遭受损伤。
105.该处理可以扩展为包括多个重复性应力数据集。例如，可以将来自各种重复组数据集的重复次数和应力水平的乘积相加。该总和可以与表征当前损伤状态的信息中的应力水平和重复次数的乘积进行比较。如果总和较大，则预测软组织会受到损伤。否则，预测软组织将保持在当前损伤状态。请注意，如上参考图1至图3所述的示例中描述的矿工规则可用于该比较。
106.在408，方法400至少基于该预测来确定用于降低软组织材料重复性应力损害的风险的至少一个指南。通常，该指南可以降低与一个或更多个重复应力数据集中的动作相对应的重复次数和/或应力量。可以降低这样的参数，直到上面参考框406描述的计算预测没有损伤。如此降低的参数可以形成全部或部分指南。
107.通常，指南可以通过以多种方式中的任一种方式减小软组织上的力来减小软组织上的应力。软组织上的力可以是软组织上的合力，该力是姿势(或位置)、重量(例如，手臂和/或握住诸如工具等物体的重量)、施加的力矢量(例如，用手推动)、振动(来自手持振动物体，例如手持工具)等的结果。根据一些示例，通过对上述参数中的任何一个进行限制来减小力。
108.软组织上的力可另选地或另外地减小，从而限制受试者的身体或其部位的位置和/或姿势，从而影响软组织的位置和/或姿势。根据各种示例，指南可以包括对软组织的位置和/或软组织的姿势中的至少一个的限制。
109.这里，“位置”可以指受试者的身体或其部位的定量表征。例如，可以使用长度、角度或x-y-z坐标等单位来定义位置。例如，肌腱位置可以以坐标(0cm、5cm、1cm)定义，其中原点(0cm、0cm、0cm)是肌腱附着至肱骨的位置，坐标对应于以下平面中的如下位置：x＝矢状，y＝横向，z＝冠状。根据各种示例，可以通过将运动跟踪系统附接到受试者来确定受试者(或受试者身体的一个部位)的位置。
[0110]“姿势”可以指受试者的身体或其部位的定性表征。可以根据所识别的地标的相对位置来定义姿势。例如，称为“头顶作业”的特定姿势可以被定义为受试者的肘部高于受试者的肩膀的情况。一般来说，姿势可以以定性方式定义身体位置，以便可以观察到它并与另一个观察或位置进行比较。根据各种示例，可以由人体工程学专家或工业工程师通过观察研究来确定受试者(或受试者的身体的一个部位)的位置。
[0111]
另选地或附加地，可以减小软组织上的力，从而限制运动、位置或姿势的持续时间。也就是说，该指南可以对以下任何一种或组合进行限制：保持软组织的给定姿势的持续时间、保持软组织的给定位置的持续时间、软组织的给定运动的重复的持续时间、和/或施加到软组织的给定力的持续时间。
[0112]
根据一些示例，指南可以包括强加的休息时间。这样的示例可以利用抵消微观损伤或宏观损伤的愈合过程的表示。休息时间段可以表示这样的愈合过程有足够的时间来抵消任何累积的损伤。
[0113]
指南可以以多种形式中的任何一种形式被输出。根据一些示例，使用预先生成的叙述模板以叙述形式输出指南。例如，如果计算表明重复次数应从1000减少到725，则指南可以将这些数字填充到部分内容为：“动作x的重复次数应从y减少到z”的模板中，其中，x被替换为动作描述，y被替换为1000，z被替换为725。格式化的指南可以通过在计算机监视器上显示、通过电子邮件或提供给个人或处理的信息的任何其它技术输出。
[0114]
在410，方法400在处理中实施指南。为此，方法400可以包括向装配线上的工人提供指南，例如，其中，该处理是制造处理。然后，工人可以相应地改变他们的任务。例如，该处理是运动训练处理，该指南可以提供给教练员，教练员相应地改变运动员的训练计划。此外，该指南可用于设计生产系统、产品、作业任务、培训计划等。
[0115]
iii.示例性系统和计算机可读媒体
是指参与向处理器提供指令以供执行的任何介质。为了说明，术语“计算机可读介质”或“机器可读介质”包括分发介质、云计算格式、中间存储介质、计算机的执行存储器、以及能够存储实现本公开的各个方面的功能或处理(例如，用于由计算机读取)的程序产品508的任何其它介质或设备。“计算机可读介质”或“机器可读介质”可以采取多种形式，包括但不限于非易失性介质、易失性介质和传输介质。非易失性介质包括例如光盘或磁盘。易失性媒体包括动态内存，诸如给定系统的主内存。传输介质包括同轴电缆、铜线和光纤，包括构成总线的电线。传输介质还可以采用声波或光波的形式，诸如在无线电波和红外数据通信期间产生的那些。计算机可读介质的示例性形式包括软盘、软磁盘、硬盘、磁带、闪存驱动器或任何其它磁性介质、cd-rom、任何其它光学介质、穿孔卡片、纸带、具有孔图案的任何其它物理介质、ram、prom和eprom、flash-eprom、任何其它存储芯片或盒、载波或计算机可以读取的任何其它介质。
[0120]
程序产品508可选地从计算机可读介质被复制到硬盘或类似的中间存储介质。当程序产品508或其部分将被运行时，它可选地从它们的分布介质、它们的中间存储介质等被加载到一台或多台计算机的执行存储器中，配置计算机以根据各个方面的功能或方法动作。所有这些操作对于例如计算机系统领域的普通技术人员来说都是众所周知的。
[0121]
为了进一步说明，在某些方面，本技术提供了包括一个或更多个处理器以及与该处理器通信的一个或更多个存储器组件的系统。存储器组件通常包括一个或更多个指令，这些指令在被执行时使处理器提供导致至少一个肌腱损伤模型或其组件、肌腱材料重复性应力或其组件的至少一个指南等将被显示(例如，通过计算机514等)的信息，和/或从其它系统组件和/或从系统用户(例如，通过计算机514等)接收信息。
[0122]
在一些方面，程序产品508包括非暂时性计算机可执行指令，当由电子处理器504执行时，这些指令至少执行：从一个或更多个s-n曲线数据集生成针对至少一个肌腱的一个或更多个物理状态的一个或更多个s-n曲线，其中，给定s-n曲线包括施加到肌腱的应力大小对肌腱失效的重复次数的曲线图，并将s-n曲线或从其得出的数据与一个或更多个重复性应力数据集组合以生成肌腱损伤模型。
[0123]
系统500通常还包括附加系统组件，其被配置为执行本文描述的方法的各个方面。在这些方面中的一些方面，这些附加系统组件中的一个或更多个远离服务器502定位并且通过电子通信网络512与服务器502通信，而在其它方面，这些附加系统组件中的一个或更多个位于本地并且与服务器502(即，在没有电子通信网络512的情况下)通信或与例如计算机514直接通信。
[0124]
尽管为了清楚和理解的目的，已经通过说明和示例的方式对前述公开进行了一些详细的描述，但是本领域的普通技术人员在阅读本公开之后将清楚，在不脱离本公开的真实范围的情况下可以在形式和细节上进行各种改变，并且可以在所附权利要求的范围内实施。例如，所有方法、系统和/或组成部分或其其它方面可以以各种组合使用。在此引用的所有专利、专利申请、网站、其它出版物或文件等出于所有目的都以引用的方式整体并入本文，就好像每个单独项目被具体地和单独地指示以引用的方式并入一样。