بخشی از مقاله
گشتاور عضلات اندام تحتاني و ميزان بار هنگام فرود تک پا
چکيده
جذب شوک حاصل از ضربة نيروهاي عکس العمل زمين يا کـاهش ميـزان بـار (ROL)، در حين فعاليت هاي روزمره و بخصوص فعاليت هاي ورزشي ، باعث کاهش ميزان آسـيب هـا در اندام تحتاني و بهبود عملکرد مي گردد. با توجه بـه اينکـه يکـي از عملکردهـاي احتمـالي عضلات اسکلتي نقش حمايتي آنها به عنوان جذب کننده شوک در حين فعاليت هاي تحمل کننده وزن مي باشد، هدف از اين مطالعه بررسي ارتبـاط حـداکثر گـشتاور عـضلات انـدام تحتاني با ميزان بار در هنگام فرود تک پا بود. ۳۳ نفر از دانشجويان مرد رشته تربيت بدني دانشگاه تربيت معلم تهران با ميانگين سن (۲±۲۳ سـال ) و ميـانگين وزن (Kg±) بـه طور داوطلبانه در اين مطالعه شرکت کردنـد. حـداکثر گـشتاور عـضلات انـدام تحتـاني و نيروهاي عکس العمل زمين در حين فرود آمدن يک پا به ترتيب توسط دستگاه ايزوکينتيک بايودکس و دستگاه صفحه نيرو اندازه گيري شدند. اطلاعات حداکثر گشتاور عضلات انـدام تحتاني و نيروي عکس العمل عمودي زمين به ترتيب با تقسيم بر حاصل ضرب وزن در طـول قد آزمودني ها و وزن آزمودني ها همـسان سـازي و اطلاعـات بـا اسـتفاده از روش آمـاري همبستگي پيرسون در سطح معني داري ۰.۰۵ ̨I تحليل شد. ميـانگين گـشتاور عـضلات چهار سر ران ، همسترينگ ، پلانتارفلکسور، اينورتور و اورتور آزمودني ها بـه ترتيـب برابـر ۲.۷۰، ۱.۷۵، ۰.۷۷، ۰.۴۳ و ۴۰% نيوتن متر و ميانگين ميزان بار آزمودني هـا N.ms ۵۱۹.۶۰ بود. با توجه به نتايج تحقيق مي توان فرض عدم ايفاي نقش قدرت عضلات چهـار سـر ران ، همسترينگ ، پلانتارفلکسورها، دورسي فلکسورها، اينورتورها و اورتورها در کاهش ROL را مطرح نمود.
کليد واژه هاي فارسي : ميزان بار، نيروي عمودي عکس العمل زمين ، فرود تک پا، حداکثر گشتاور عضلات انـدام تحتاني .
مقدمه
در حين انجام فعاليت هاي تحمل کننده وزن ، اندام هاي تحتاني به مقدار زيادي مسئول توانايي بدن براي جذب شوک هنگام تماس پا با زمين و کاهش ميزان بار هستند (١). ميزان بار (ROL)، اندازه اي از مقدار ضربه (فشار) اعمال شده بر بافت ها ميباشد
(١و٣) که افزايش اثر آن مبين توانايي کم براي جذب شوک و شاخصي براي اعمال فشار بالا بر اندام تحتاني در زمان کوتاه ميباشد. از سرعت حرکت ، نوع کفش ، وزن بدن ، ارتفاع و ترکيب سطح فرود و استراتژي فرود به عنوان عوامل تأثيرگذار در تعيين مقدار ميزان بار نام برده شده است (١). از آنجايي که اعمال تکراري نيروهاي پر ضربه بر بدن ميتواند منجر به صدمه شود و نقص اجراي مهارت عملکردي را به همراه داشته باشد (١)، لذا توانايي کنترل و جذب مناسب اين نيروها در حين فعاليت هاي عملکردي در پيشگيري از بروز آسيب از اهميت ويژه اي برخوردار ميباشد (٢). اگر چه با مرور در مقالات ، ارتباط مستقيمي بين مقدار و ميزان ضربه با نيروهاي آسيب زا مشاهده نميشود.
ليکن ، فرضيه ارتباط بين نيروهاي آسيب زا با مقدار نيرو و ميزان ضربه اعمال شده مطرح است (١).
به نظر ميرسد در ميزان بارهاي زياد و تکراري، کنترل ROL با استئوآرتريت مرتبط باشد و در ارتباط با تخريب مفصلي، ROL نسبت به مقدار بار (يعني زمان رسيدن به حداکثر نيرو نسبت به مقدار نيرو) مهم تر باشد (٤). به عبارت ديگر بارهاي مشابه يا بارهاي با مقادير بزرگتر هنگامي که در ميزان کمتري اعمال شوند، باعث آسيب مفصلي کمتري مي شوند و بيماري استحاله اي مفصلي ١ را گسترش نميدهند (٤). گزارش شده است که شکستگيهاي ريز، سندرم فشاري درشت ني، صدمات مهره اي و ديگر تغييرات فرسايشي در مفاصل و غضروف مفصلي در انسان ها به طور معنيداري از توانايي بدن در جذب شوکهاي مرتبط با ضربه هاي متوالي تأثير ميپذيرد (٥). شوکي که در نتيجه فرود آمدن در بدن توليد ميشود، به وسيله ساختارها و مکانيسم هاي موجود در بدن ضعيف ميشود که در اين رابطه ميتوان نقش تعديل کننده استخوان ، مايع سينوويال ، غضروف ، بافت هاي نرم ، کينماتيک مفصل و فعاليت عضلات را نام برد (٥). همچنين شوک مکانيکي در حين فرود آمدن از ارتفاع ممکن است به وسيله سيستم اسکلتي _ عضلاني جذب شود و هنگامي که بارهاي خارجي بدن آنقدر زياد باشند که بدن به طور مناسب نتواند آنها را ضعيف کند، احتمال بروز آسيب افزايش مييابد (٦).
در شرايطي که نيروهاي عکس العمل زمين يا هرگونه بار يا نيروي خارجي ديگر (به غير از وزن بدن ) به طور کامل به وسيله انقباض ارادي فرد کنترل شود، نيروي خارجي اعمال شده را بار يا نيروي فعال ١ مينامند (٧). بر طبق اين تعريف به دليل عملکرد کنترلي اعمال شده از سوي عضلات منقبض شده ، احتمال زيان بار بودن نيروهاي فعال در شرايط طبيعي بعيد به نظر ميرسد. در فعاليت هاي روزمره ، عضلات بدن به تغييرات در بار يا نيروي خارجي واکنش نشان داده و از اين طريق باعث ميشوند که بدن در معرض بار يا فشارهاي زيان بار قرار نگيرد (٧). با وجود اين ، زمان محدودي لازم است تا عضلات با ايجاد تغييرات مناسب در بزرگي و جهت نيروهاي عضلاني به طور کامل به تغييرات در اعمال بار يا نيروي خارجي واکنش نشان دهند، اين تأخير زماني را دوره ديرکردي يا تأخيري عضله ٢ ميگويند و واتکينز دوره تأخيري عضله را بين ٣٠ تا ٧٠ هزارم ثانيه در افراد بالغ گزارش نموده است (٧). در شرايط اعمال تأخير عضلاني، عضلات به طور کامل نميتوانند به تغييرات در اعمال بار يا نيروي خارجي که زودتر از دوره تأخيري عضلات رخ ميدهد، واکنش نشان دهند. در اين شرايط بدن مجبور است در مقابل نيروي خارجي با تغيير شکلي غير فعال واکنش نشان دهد و به دليل ، اين نوع بار يا نيروي غير فعال ٣ ميگويند. بر اساس اين نظريه ، در زمان اعمال نيرو و يا بار در زماني زودتر از رسيدن به دوره تأخيري، بدن در معرض خطر آسيب ديدگي ناشي از بار يا نيروهاي غيرفعال قرار دارد (٧). اعتقاد بر اين است که جذب غير فعال شوک توسط بافت هاي نرم و استخوان انجام مي شود و جذب فعال از طريق عمل عضلاني اکسنتريک صورت ميگيرد، ضمن اينکه پيشنهاد شده است که مکانيسم فعال نسبت به مکانيسم غيرفعال در جذب شوک مهم تر ميباشد (٥).
اخيرا" ضعف عضلات اندام تحتاني، نيروهاي بالاي عکس العمل زمين و ROL بالا در حين راه رفتن به عنوان پتانسيلي براي استئوآرتريت مطرح شده اند (٨ و ٢٠). اسلمندا و همکاران در يک مطالعه مقطعي ١ (٨) و يک مطالعه طولي ٢ (٢١) نشان دادند که در زنان ضعف عضله چهار سر ران با استئوآرتريت مرتبط است . آنها گزارش کردند، در زناني که قدرت عضلاني چهار سر ران کمتري نسبت به وزن بدن داشتند، در طي ٢ الي ٣ سال از زمان شروع مطالعه ، شواهد راديوگرافي از استئوآرتريت افزايش يافت . به طور ميانگين در زناني که در آنها استئوآرتريت افزايش يافته بود، نسبت به آنهايي که استئوآرتريت افزايش نيافته بود، عضلات چهار سر ران ١٥ تا ١٨ درصد ضعيف تر بودند. رادين و همکاران (٢٠) در مطالعه اي بر روي ٣٢ فرد بالغ دريافتند افرادي که درد زانو را گزارش کردند، نسبت به آنهايي که دردي را گزارش نکردند، بلافاصله بعد از ضربه پاشنه ، ٣٧% ROL بالاتري داشتند. آنها فرض کردند که افراد داراي ROL بالا، قدرت عضلاني يا هماهنگي عصبي _ عضلاني ضعيف و يا هر دو را دارند که آنها را مستعد تکامل استئوآرتريت ميکند. اگر چه ROL بالا و ضعف عضلاني، هر دو با تخريب مفصلي مرتبط شده اند ولي با دانش کنوني ما هيچ مطالعه اي ارتباط بين قدرت و يا ضعف عضلاني با ROL را بررسي نکرده است . چنانچه ذکر شد، يکي از نقش هاي عضلات اسکلتي، به خدمت گرفتن آنها به عنوان جذب کننده شوک ميباشد، بنابراين ميتوان فرض کرد که عضلات قوي به طور مؤثري در جذب شوکها نقش دارند و از اين رو نسبت به عضلات ضعيف بهتر ROL را کاهش ميدهند (٤). درک اين موضوع که آيا رابطه اي بين قدرت عضلات اندام تحتاني و ROL در حين راه رفتن و فرود آمدن وجود دارد يا نه ، در جهت تعيين روش توسعه يافته درمان و پيشگيري استئوآرتريت نقش مهمي ايفا ميکند. مطالعات قبلي در زمينه نيروهاي ضربه اي عمدتا" بر راه رفتن و دويدن متمرکز شده اند
(١١-٩)، در حالي که دويدن و فرود آمدن از نظر مکانيکي خيلي متفاوتند. تماس زمين در حين دويدن پاشنه _ پنجه ، به طور طبيعي با پشت پا شروع ميشود، در حالي که تماس زمين در حين فرود آمدن به طور طبيعي با سينه پا شروع ميشود. فرود آمدن ناشي از پرش ميتواند نيرويي در حدود ٢ تا ١٢ برابر وزن بدن (١٤-١٢) و دويدن پاشنه _ پنجه با سرعت m.s ٤، نيرويي در حدود ٢.٨ برابر وزن بدن توليد کند (١٥). بعلاوه فرود آمدن بعد از پرش به طور واضح به عنوان يک مکانيسم خطرزا براي آسيب اندام تحتاني شناخته شده است (مثلا" ليگامنت متقاطع قدامي زانو) (١). لذا به خاطر اختلافات ذکر شده بين مانور دويدن و فرود آمدن ، در اين مطالعه حرکت فرود آمدن از ارتفاع مورد نظر قرار گرفت . بنابراين با در نظر گرفتن اين فرض که آزمودني هايي که حداکثر گشتاور عضلات اندام تحتاني بزرگتري دارند، ROL کمتري خواهند داشت و متعاقبا" کساني که حداکثر گشتاور عضلات اندام تحتاني کوچکتري دارند، ROL بزرگتري دارند، مطالعه حاضر با هدف تعيين ارتباط بين حداکثر گشتاور عضلات اندام تحتاني با ROL در حين فرود تک پا انجام گرفت .
روش شناسي
٣٣ نفر از دانشجويان مرد رشته تربيت بدني دانشگاه تربيت معلم تهران با ميانگين سن (٢±٢٣ سال ) و ميانگين وزن (Kg٣±٧٣) به طور داوطلبانه در اين مطالعه شرکت کردند. حداکثر گشتاور عضلات چهار سر ران ، همسترينگ ، پلانتارفلکسورها، دورسي فلکسورها، اينورتورها و اورتورها توسط دستگاه ايزوکينتيک بايودکس در سرعت زاويه اي ٦٠ درجه بر ثانيه محاسبه شد. جهت اندازه گيري حداکثر گشتاور عضلات چهار سر ران و همسترينگ ، آزمودنيها بر روي صندلي مخصوص دستگاه با زانوي در حالت فلکشن ٩٠ درجه قرار گرفتند، اتصال مخصوص حرکت به پاي آزمودنيها متصل شد و آزمودنيها حرکت فلکشن و اکستنشن زانو را با حداکثر قدرت انجام دادند و حداکثر گشتاور ثبت شده در اين حرکت را به عنوان حداکثر گشتاور عضلات فلکسور و اکستنسور زانو (همسترينگ و چهار سر ران ) ثبت کرديم . براي به دست آوردن حداکثر گشتاور عضلات پلانتارفلکسور و دورسي فلکسور، آزمودنيها با زانوي ١٨٠ درجه از اکستنشن روي صندلي دستگاه قرار گرفتند و اتصال مخصوص اندازه گيري اين حرکت به بدن آزمودنيها وصل شد، آزمودنيها عمل پلانتار فلکشن و دورسي فلکشن را با حداکثر توان انجام دادند، حداکثر گشتاور ثبت شده توسط دستگاه ايزوکينتيک بايودکس به عنوان حداکثر گشتاور عضلات پلانتارفلکسور و دورسي فلکسور ثبت شد.
انتها حالت دستگاه را براي اندازه گيري گشتاور عضلات اينورتور و اورتور تغيير داديم ، آزمودنيها با زانوي در حالت فلکشن ٩٠ درجه بر روي صندلي دستگاه قرار گرفتند، اتصال مخصوص اندازه گيري گشتاور اين عضلات به بدن آزمودنيها وصل شد و آزمودنيها عمل اورشن و اينورشن را با حداکثر توان انجام دادند، حداکثر گشتاور ثبت شده توسط دستگاه را به عنوان حداکثر گشتاور عضلات اينورتور و اورتور ثبت کرديم .
جهت اعمال حداکثر قدرت از سوي آزمودني، از تشويق کلامي نيز استفاده ميشد.
اطلاعات به دست آمده از دستگاه بايودکس با تقسيم بر حاصل ضرب طول قد آزمودني در وزن آزمودني، نرمال سازي شد. آزمودنيها با پاي برهنه روي جعبه اي به ارتفاع cm ٣٠ قرار گرفتند که با فاصله cm ١٥ نسبت به صفحه نيرو که به عنوان سطح فرود در نظر گرفته شده ، قرار داده شده بود. قبل از انجام تست ، تمام آزمودنيها به آموزش هايي در ارتباط با شناسايي پروتکل فرود آمدن آشنا شدند. آزمودنيها روي جعبه به حالت راحت ، تحمل وزن کامل ، ايستاده روي هر دو پا و با دست هاي به لگن تکيه داده شده قرار گرفته ، در حالي که به آنها آموزش داده شد تا از روي جعبه خودشان را به پايين رها کنند و عمل فرود يک پا را با پاي غالب در وسط صفحه نيرو انجام دهند. از آزمودنيها خواسته شد بعد از فرود آمدن سعي نمايند تعادل خودشان را بعد از تماس با صفحه نيرو حفظ کنند. به آزمودنيها اجازه داده شد تا حرکت فرود آمدن را به دفعات دلخواه تمرين کنند تا هنگام انجام حرکت فرود آمدن احساس راحتي کنند ضمن اينکه آزمونگر از اين طريق پاي برتر آنها را تشخيص دهد. پاي برتر براي فرود به عنوان پايي در نظر گرفته شد که آزمودنيها در سه تمرين اولشان غالبا" روي آن پا فرود ميآمدند. سپس آزمودنيها حرکت فرود آمدن را انجام دادند و سه فرود قابل قبول آنها ثبت شد. فرود قابل قبول شامل تماس سينه پا در ابتدا، حفظ تعادل ، توانايي فرود آمدن بدون جهش کوتاه و زاويه فلکشن زانو کمتر ازْ ٩٠ بود (١).
اطلاعات فرود تک پا توسط دستگاه صفحه نيرو و با فرکانس نمونه برداري HZ٢٠٠ جمع آوري شد. براي جلوگيري از همپوشاني فرکانس ها، فرکانس نمونه برداري در انتقال فورير١ حداقل بايد دو برابر حداکثر فرکانس حرکت مورد نظر باشد و چون سيگنال هاي خام در مانور فرود تک پا مانند حرکت پرش _ فرود زير HZ٣٠ ميباشد، بنابراين حداقل فرکانس نمونه برداري جهت جمع آوري اطلاعات حدود HZ٦٠ در نظر گرفته ميشود. نقطه اوج حداکثر نيروي عکس العمل زمين در حرکت فرود تک پا يک نقطه کليدي جهت محاسبه ميزان بار ميباشد که اطلاعات مربوط به آن پس از جمع آوري مورد ارزيابي بعدي قرار خواهد گرفت . در سرعت نمونه برداري ٢ خيلي پايين ممکن است نقطه حداکثر نيرو ثبت نشود، بنابراين موجب اشتباه در محاسبه ميزان بار ميگردد. از اين رو سرعت نمونه برداري HZ٢٠٠ جهت جمع آوري اطلاعات نيروهاي عکس العمل زمين انتخاب شد (٢٢).
با استفاده از اطلاعات کسب شده از صفحه نيرو، نيروي عکس العمل عمودي زمين (VGRF)٣ و ROL تحليل شد. سپس از ميانگين تکرارها استفاده کرديم تا حداکثر GRF در حين فرود آمدن را به دست آوريم (تصوير،١). حداکثر GRF عمودي را به عنوان حداکثر نيروي عمودي (N) ثبت شده در حين فرود که با تقسيم بر وزن آزمودنيها (N) نرمال شده بود در نظر گرفتيم و به عنوان مضربي از وزن بدن (BW) بيان کرديم . سپس زمان رسيدن به حداکثر نيرو را که فاصله زماني بين اولين تماس پا با
