نیروهایی اثر گذار بر راه رفتن:

بطور کلی نیروهایی که بر راه رفتن اثر گذار هستند و منجر به انجام راه رفتن با ویژگیهای بیان شده می شوند به دو دسته تقسیم می شوند

1-  (IGF)Internally Generated Force:که همان نیروهای داخلی هستند و نیروی تولید شده توسط ساختارهای بدن بویژه عضلات می‌باشند.

 2- (EGF)Externally Generated Force: که همان نیروهای خارجی هستند و شامل اینرسی(Inertia)، جاذبه زمین و نیروهای عکس العمل زمین (GRF)Ground Reaction Force می‌باشد.

 

بیشتر نیروهایی که منجر به راه رفتن می شوند نیروهای خارجی هستند 80 درصد نیروهای خارجی هستند و 20 درصد آنها نیروهای داخلی هستند. هر سه نوع انقباض بطور هماهنگ و به شکل منظمی نیروهای داخلی را تولید می نمایند و هر کدام از آنها با توجه به جهت جابجایی و جهت نیرو کار مثبت یا منفی انجام می دهند و انرژی را تولید و یا جذب می نمایند. عمل، کار و شیوه اثر بر انرژی انقباضات به صورت زیر می باشد:

* انقباضات کانسنتریک به عنوان شروع کننده حرکت هستند و نیرو تولید می نمایند، کار آنها مثبت و تولید انرژی می نمایند(انرژی را تولید و به بخشهای دیگر بدن انتقال می دهند)

* انقباضات اکسنتریک نیروها و انرژی را جذب می کنند و کار آنها منفی است.

* انقباضات ایزومتریک جهت ثبات در مفاصل در حین راه رفتن به کار گرفته می شوند.

 

بررسی آناتومیکی راه رفتن

ران

حین راه رفتن حرکت در مفصل ران حول سه محور انجام می گیرد. فلکشن و اکستنشن حول محور داخلی- خارجی(فرونتال)، ابداکشن و اداکشن حول محور قدامی- خلفی (ساجیتال) و چرخش داخلی و خارجی حول محرو طولی (ورتیکال) رخ می دهد. اگرچه بیشتر حرکت ران حین راه رفتن فلکشن و اکستنشن است اما حرکت در صفحات دیگر نیز بسیار ضروری می باشند.

زانو

در رابطه با مفصل زانو، سه درجه آزادی از حرکات چرخشی آن در حین راه رفتن امکان پذیر است. مهمترین حرکت فلکشن و اکستنشن حول محور فرونتال است. چرخش داخلی و خارجی زان و همچنین ابداکشن و اداکشن زانو (Varus- Valgus) نیز امکان دارد رخ دهد. اما در افراد سالم در کمترین حد خود می باشند.

 

مچ و انگشتان پا

حرکت مچ پا به وسیله ساختار مفصل بین درشت نی و استخوان قاپ محدود می شود. ساختار آن اجازه می دهد که حرکات دورسی فلکشن (فلکشن) و پلانتار فلکشن (اکستنشن) انجام گیرد. اگرچه غالبا پا (Foot) به عنوان یک جسم سخت در تجزیه و تحلیل ها در نظر گرفته می شود اما در اصل به دو صورت ساختار نیمه سخت و سخت عمل می نماید. هنگام انتقال وزن به عنوان ساختاری قابل ارتجاع عمل نموده و حین مرحله هل دادن (Push off) در نقش بازوی اهرمی عمل می نماید (ساختار نیمه سخت) و به عنوان تکیه گاهی برای حمایت وزن بدن حین راه رفتن عمل می کند(ساختار سخت). حرکات مفاصل مچ پا، subtalar, tarsal, metatarsal,phalangeal در انجام حرکت نرم مرکز جرم (ثقل) در فضا سهیم هستند. این مفاصل و عضلاتی که در از آنها رد شده اند شرایطی را پیش می آورند تا تعامل نرم و راحتی بین بدن و سطوح مختلف راه رفتن انجام گیرد.

 

بالاتنه

لگن و تنه باید بطور جداگانه مورد بررسی قرار گیرند. در بسیاری از تحقیقات تنه و لگن را به عنوان یک واحد سخت (rigid unit) در نظر گرفته اند که شامل سر، اندام فوقانی و تنه می باشد. اندام فوقانی و سر کمترین توجه را نسبت به تنه و اندام تحتانی در بین تحقیقات به خود اختصاص داده اند. نشان داده شده که حرکات فلکشن و اکستنش، چرخش داخلی و خارجی از مفصل شانه (مفصل بین بازو و کتف) انجام می گیرد. حرکات فلکشن و اکستنشن، سوپینیشن و پرونیشن ساعد از مفصل آرنج انجام می گیرد. حرکات مهره­های گردنی شامل فلکشن و اکستنشن و چرخشها حین جلو بردن بدن در محیط می باشند که به منظور تثبیت مسیر بصری و تسهیل رفلکس دهلیزی- بصری انجام می شود.

 

سیکل راه رفتن

حرکت و جابجایی با دو پا شامل یک چرخه فعالیت ها است که برای هر اندام تحتانی دارای دو مرحله­ی نوسان دادن (Swing) و تکیه کردن (Stance) است. راه رفتن با توجه به حرکات زاویه ای مفاصل اصلی، الگوی فعالیت عضلانی، تحمل وزن بر روی اندام های تحتانی و بطور کلی انتقال مرکز ثقل بدن کم و بیش مهارتی متقارن است. چرخه کامل راه رفتن تحت عنوان وقوع متوالی مرحل swing و stance توسط یک پا تعریف می شود. هر کدام از دو مرحله راه رفتن شامل چندین زیر بخش هستند. یک چرخه کامل راه رفتن را یک گام (stride) می نامند که با وقوع یکی از زیر بخشهای هر یک از دو مرحله شروع و هرگاه به همان زیر بخش با همان پا رسید یک گام کامل می گردد. بطور مثال از تماس پاشنه­ی یک پا تا تماس بعدی پاشنه­ی همان پا را یک چرخه کامل راه رفتن یا یک گام می نامند. Stance 60% یک گام را تشکیل می‌دهد این مرحله از شروع تماس یک پا با زمین تا جدا شدن همان پا بطول می انجامد و در این مرحله پا وزن بدن را تحمل می نماید. swing 40 درصد یک گام  را تشکیل می‌دهد و مرحله‌ای است که بخشی از پا در هوا قرار دارد.

 

 

 

 

تقسیم بندی‌های stance

مرحله stance  به چندین بخش تقسیم می گردد (به ترتیب بیان می‌گردند):

1-  Heel strike یا Heel contact (H.s یا H.c): لحظه‌ی تماس پا با زمین است بنابراین فقط یک نقطه است.

a.    Loading Response : این مرحله شامل یک فاصله است (فاصله بین دو مرحله) که در آن پا با زمین تماس پیدا می کند و وزن بدن روی آن قرار می گیرد. این مرحله در 10 تا 12 درصد یک گام با پایان مرحله شروع حمایت با دو پا یا حمایت دوگانه (Double limb support) همزمان است. مرحله تحمل وزن در واقع تفسیری از مرحلهFoot Flat(F.F): مرحله‌ای که  بتدریج کف  پا به زمین می­آید، است

2-  Mid stance (M.st)‌: این مرحله بخش میانی Stance است و زمانی است که کف پا کاملا روی زمین قرار دارد و ساق پا حول محور مچ پا حرکت دورانی انجام می دهد تا موقعیت خود را تغییر دهد و برای ادامه حرکت آماده باشد. این مرحله تا زمانی که ساق به وضعیت 90 درجه و کمی بیشتر از آن به سمت جلو می رسد ادامه می یابد بدین صورت که مچ پا کمی دورسی فلکشن دارد.

3-  off  (H.o) Heel‌: بعد از این که در مچ پا دورسی فلکشن ایجاد شد پاشنه به تدریج از زمین بلند می‌شود. این مرحله را Heel off می گویند.

4-  Toe off (T.o): این بخش مرحله پایانی تکیه کردن Terminal stance)) می باشد که انگشتان پا با زمین در تماس هستند و در حال بلند شدن از زمین می‌باشند این مرحله را مرحله پیش از preswing) Swing) نیز می‌نامند. 

 

فاصله بین دو مرحله Heel off تا آخرToe off (از زمان بلند شدن پاشنه تا بلند شدن انگشتان پا) را هل دادن یا hoff Push (P.o) می‌نامند. باید توجه داشت که برخی از مراحل در تقسیم­بندی Gait در یک نقطه رخ می­دهند و برخی دیگر در فاصله بین دو نقطه وجود دارند. برای مثال H.c، M.st و T.o همگی فقط در یک نقطه هستند اما F.F، بین H.c و M.st رخ می­دهد. و H.o بین M.st و T.o به وقوع می­پیوندد.

 

تقسیم بندی مرحله stance از دیدگاهی دیگر:

1- Initial contact  آغاز تماس پاشنه با زمین است همان H.C.

2- Loading  Response  یعنی تحمل وزن که شامل دو مرحله F.F و M.st می‌باشد.

3- push  off  (P.off): یعنی هل دادن و به جلو راندن.

4- Terminal stance یا preswing مرحله آخر stance یا مرحله پیش نوسانی.

Preswing همزمان با پایان حمایت دوگانه شروع می شود و تقریبا در حدود 50 تا 60 درصد گام خاتمه می یابد. در واقع در این مرحله وزن از یک پا به پای دیگر انتقال می یابد تا پا برای مرحله نوسان دادن آماده گردد. انتهای مرحله پیش نوسانی با T.O مطابق است که در آن تماس پا با زمین قطع می شود که به عنوان مرحله شروع swing در نظر گرفته می شود.

 

تقسیم بندی مراحل swing

Swing به سه مرحله تقسیم­ می‌شود:

1-  Initial Swing: شروع نوسان که در فاصله بین 60 تا 73 درصد گام (یک سوم مرحله نوسان را تشکیل می دهد) بطول می انجامد. این مرحله از T.O تا زمانی که پا به مرحله میانی Swing می رسد و پای مقابل در وضعیت stance طول می کشد. از دیدگاهی دیگر این مرحله را فاز شتاب گیری (Acceleration) نیز می نامند. در این مرحله شتاب پا افزایش می یابد و پا در هوا تحت تاثیر نیروی مرحله P.off پرتاب می شود.

2-  Midswing (M.sw)‌: مرحله میانی نوسان پا در هوا می‌باشد و زمانی پایان می یابد که درشت نی پای در حال نوسان بطور عمود بر زمین در هوا قرار گیرد و از 73 تا 87 درصد گام بطور می انجامد.

3-  Terminal Swing از 87 تا 100 درصد گام بطور می انجامد و لحظه ای که H.C توسط همان پا انجام می شود خاتمه می یابد. در این مرحله شتاب پا بتدریج کاهش می یابد تا پا به آرامی با زمین تماس یابد به همین دلیل این مرحله را مرحله کاهش شتاب نیز می نامند(Deceleration‌). همچنین به این مرحله، فاز پایانی  swing (Terminal  swing) می‌گویند.

 

در شکل زیر مراحل مختلف مربوط به stance و swing را مشاهده می‌کنید:

 

                        

 

 

 

شکل زیر تقسیمات چرخه راه رفتن را به گونه‌ای دیگر نمایش می‌دهد.

 

 

 

متغیرهای مکان- زمان راه رفتن

متغیرهای مکان- زمان از وقایع مکانی و زمانی مراحل مختلف Swing و Stance بدست می آیند. سیکل کامل راه رفتن شامل 2 قدم (step) است. قدم یا step شامل تماس پاشنه یک پا تا تماس پاشنه پای دیگر است و از تماس پاشنه یک پا تا تماس بعدی پاشنه همان پا یک گام یا stride می‌باشد. در شکل زیر step و stride نشان داده شده است:

 

 

 

 

به عبارت دیگر یک G.S یا یک گام کامل از H.C یک پا تا H.C مجدد همان پا است که 1/1 ثانیه در راه رفتن عادی طول می‌کشد. بطور کلی یک گام از وقوع یک مرحله توسط یک پا تا وقوع همان مرحله با همان پا است.  نصف یک گام را قدم می گویند که از وقوع یک مرحله با یک پا تا وقوع همان مرحله با پای دیگر است بطور مثال از H.C یک پا تا H.C   پای مقابل. اصطلاحا به طول مسافتی که یک فرد در یک سیکل کامل راه رفتن یا در یک گام طی می نماید طول گام (stride  length) یا S.L گفته می‌شود و مسافتی که فرد در نیم سیکل طی می‌کند طول قدم (step length) می‌گویند. به تعداد قدمهایی که در یک دقیقه برداشته می شود اصطلاحا تواتر، فرکانس قدم زدن یا cadence گفته می‌شود. در راه رفتن عادی در هر دقیقه حدود 90 تا 100 قدم بر می­داریم و در راه رفتن سریع بالای 100 قدم برمی­داریم. مسافتی که فرد در یک دوره راه رفتن طی می‌نماید برابر است با تعداد قدمها در دقیقه ضرب در طول قدم.

مقادیر نرمال و عادی متغیرهای مکان و زمان راه رفتن به شرح زیر است:

1-  زمان یک چرخه کامل راه رفتن (گام) بین 1 تا 2/1 ثانیه به طول می انجامد

2-  مسافت طی شده در یک گام بین 2/1 تا 9/1 متر است.

3-  مسافت طی شده در یک قدم 56/0 تا 1/1 متر است.

4-  عرض قدم بین 7/7 تا 6/9 سانتی متر است.

5-  تواتر یا فرکانس قدم ها 90 تا 140 قدم در دقیقه است.

6-  سرعت راه رفتن 9/0 تا 8/1 متر بر ثانیه است.

 

در حین gait مرحله‌ای به نام Duble support یا حمایت دوگانه وجود دارد که یک پا در مرحله off push و پای دیگر در مرحله H.C است. این مرحله، جایی است که مرکز ثقل در پایین ترین حد خود قرار دارد و ثبات gait در بیشترین حد خود است. حمایت دوگانه در هر چرخه کامل راه رفتن(گام)  دو بار رخ می دهد و حدود 5/22 درصد یک گام را به خود اختصاص می دهد. در شکل زیر تقسیم بندی دیگری از مراحل یک گام کامل نشان می دهد.

 

 

 

روشی دیگر از تقسیم بندی G.s از لحاظ شروع و پایان هر مرحله و میزان اعمال وزن بر روی پای اتکا

    

 

کدامیک از مراحل راه رفتن در دو پا همزمان رخ می دهند؟

اگر راه رفتن آهسته و قدمها کوتاه باشند لحظاتی ممکن است همزمان در دو پا F.F داشته باشیم. ولی در تند راه رفتن H.C یک پا با H.O پای دیگر همراه است و F.F یک پا با T.O پای مقابل همراه است. هر چه سرعت راه رفتن بیشتر باشد مدت زمان حمایت دوگاه یا همان support  double (D.s)کاهش می‌یابد و در دویدن اصلاً ما D.s نداریم و ثبات کمتر می‌شود.

 

بطور کلی مراحل همزمان دو پا در سیکل راه رفتن بصورت زیر می باشد.

*H.C یک پا با H.O پای مقابل

*H.C یک پا با off push پای مقابل

*M.st یک پا با M.sw پای مقابل

*F.F یک پا با T.O پای مقابل

*F.F یک پا با مرحله Acceleration پای دیگر همراه است.

*H.O یک پا با مرحله Deceleration پای دیگر همراه است.

 

کینماتیک زاویه ای مفاصل درگیر در راه رفتن:

این بحث بر میزان جابجایی زاویه ای مفاصل حول محور حرکتی اندام تحتانی در سطوح مختلف راه رفتن تمرکز دارد.

 

مفصل ران

در شروع تماس پاشنه با زمین یا همان H.C ران تقریبا به اندازه 30 درجه خم می شود. در مرحله stance Terminal ران باز می شود و به اکستنشن 10 درجه (هایپر اکستنشن) می رسد. درحین مرحله پیش نوسانی و در بیشتر مرحه نوسان ران حدود 35 درجه خم می شود و سپس قبل از شروع H.C شروع به اکستنشن می نماید.

 در H.C ران ابداکشن و اداکشن ندارد و در وضعیت خنثی قرار دارد اما با اتمام مرحله حمایت دوگانه و شروع مرحله M.St ران بیشترین مقدار اداکشن خود را که در حدود 5 درجه است به دست می آورد. در ادامه مرحله stance و در حین T.O ران در حدود 10 درجه ابداکشن دارد سپس بتدریج در مرحله swing اداکشن انجام می دهد تا برای تماس بعدی آماده باشد.

حرکات چرخشی ران در افراد مختلف بسیار متغیر است. در H.C ران چرخش خارجی در حدود 5 درجه دارد و در مرحله F.F و تا شروع M.St در همین وضعیت باقی می ماند. سپس در مرحله میانی stance Terminal به مقدار 2 درجه از وضعیت خنثی به سمت داخل می چرخد و با شروع H.O  چرخش خارجی انجام می دهد و زمانی که به مرحله پیش نوسانی می رسد چرخش خارجی ران به بیشترین حد خود یعنی 15 درجه می رسد.  زمانی که اندام در حال نوسان از پای مقابل گذشت یعنی در مرحله میانی نوسان، چرخش داخلی ران صورت می گیرد و به حدود 3 درجه (نسبت به وضعیت خنثی) می رسد. پس از آن حین مرحله پایانی نوسان ران بین 3 تا 5 درجه چرخش خارجی ران نوسان پیدا می کند.

 

زانو

در H.C زان تقریبا بطور کامل باز شده است و سپس به تدریج خم می شود تا وارد مرحله حمایت وزن شود و در شروع M.St فلکشن زانو به حدود 20 درجه می رسد. در مرحله آخر M.St دوباره زانو بطور کامل باز می شود و سپس تا حدود 40 درجه در مرحله پیش نوسانی خم می شود. بلافاصله بعد از T.O زان شروع به خم شدن می نماید و در مرحله میانی نوسان به حدود 60 تا 70 درجه فلکشن می رسد سپس دوباره برا شروع تماس بعدی باز می شود. در صفحه فرونتال، زانو حین مرحله Stance به دلیل وجود محدودیتهای استخوانی و لیگامنتی کاملا ثابت و پایدار است و در برخی افراد سالم در حدود 2 تا 3 درجه اداکشن دارد (varus). در مرحله پیش نوسانی و شروع نوسان زمانیکه وزن از یک پا به پای دیگر انتقال می یابد. زانو ممکن است تا حدود 10 درجه ابداکشن داشته باشد اما در مرحله پایانی نوسان به تدریج به اداکشن تبدیل می گردد.

در افراد سالم و خصوصا مردان در مرحله stance زانو در وضعیت چرخیده به خارج می ماند و مقدار چرخش آن بین 10 تا 20 درجه است. حرکات چرخشی زانو بستگی زیاد به فلکشن و اکستنشن این مفصل دارد. زمانی که زانو فلکشن دارد این مفصل چرخش داخلی نیز انجام می دهد اما زمانی که زانو اکستنشن دارد چرخش خارجی انجام می دهد.

 

مفاصل مچ پا

در شروع تماس پا با زمین مفصل مچ پا در وضعیت خنثی قرار دارد یا دارای مقدار کمی پلانتارفلکشن است(3 تا 5 درجه) از شروع H.O تا آخر مرحله F.F یا Loading Response پلانتارفلکشن تا حدود 7 درجه انجام می دهد تا پا به زمین آورده شود و به عنوان تکیه گاه برای تحمل وزن استفاده گردد. در مرحلهM.St مچ پا دورسی فلکشن تا حدود 15 درجه انجام می دهد بطوری که پا روی زمین ثابت است و ساق نسبت به مچ پا به سمت جلو و داخل تغییر محل می دهد. در حین مرحله پایانی Stance و مرحله پیش نوسانی مچ پا پلانتارفلکشن تا حدود 15 درجه انجام می دهد و این زمانی است که انتقال وزن از یک پا به پای دیگر انجام می گیرد. بلافاصله بعد از T.O یعنی در مرحله نوسان مچ پا به سرعت دورسی فلکشن را انجام می دهد و سپس ممکن است در مرحله پایانی نوسان کمی پلانتار فلکشن داشته باشد تا برای شروع تماس بعدی پا با زمین آماده باشد.

 

تنه و لگن

در H.C لگن دارای تیلت قدامی به اندازه­ی 7 درجه است و استخوان خاصره پایی که H.C را انجام می دهد به اندازه 5 درجه چرخش به جلو دارد(روی سطح هوریزونتال و محور ورتیکال) و دو لگن خاصر در یک سطح قرار دارند. در مرحله Loading Response لگن خاصره در پایی که تحمل وزن می کند به اندازه 5 درجه به سمت بالا (لگن خاصره پایی که تحمل وزن انجام می دهد به صورت یک طرفه بالا می آید یعنی چرخش روی سطح فرونتال و محور ساجیتال) حرکت می نماید یا تیلت جانبی انجام می دهد. درحین مرحله تکیه کردن روی یک پا لگن به سمت عقب می چرخد و تیلت قدامی انجام می دهد. مقدار کل چرخش و لگن برابر است با حدود 5 درجه تیلت قدامی خلفی، 10 درجه تیلت جانبی و 10 درجه چرخش قدامی- خلفی روی سطح هوریزونتال و محور ورتیکال.

بالا تنه حین راه رفتن در هر گام دو بار بالا و پایین می رود مقدار کل حرکت آن 46 میلی متر است. در مرحله حمایت دوگانه در پایین ترین سطح و در مراحل میانی Stance و swing در بیشترین ارتفاع خود قرار دارد. تنه در سیکل راه رفتن یک بار به چپ و راست حرکت می نماید و میزان کل حرکت چپ به راست آن نیز 46 میلی متر است. خلاصه ای از کینماتیک راه رفتن در شکل زیر آمده است.

مرکز ثقل حین راه رفتن

در حین یک سیکل کامل راه رفتن مرکز ثقل بین لگن و بخش قدامی ساکرم باقی می ماند. مرکز ثقل حرکت سینوسی شکلی را در همه صفحات انجام می دهد و مقدار حداکثر جابجایی آن در هر صفحه حدود 3 سانتی متر در راستای عمودی، 4 سانتی متر در راستای قدامی- داخلی و 2 سانتی متر در راستای قدامی- خلفی است.

 

کینتیک راه رفتن

در تجزیه و تحلیل مهارت راه رفتن، بدن انسان به عنوان ماشینی آناتومیک که بخشهای مختلف آن به وسیله مفاصل به یکدیگر متصل هستند در نظر گرفته می شوند. اطلاعات کینتیکی راه رفتن با استفاده از داده های بخش کینماتیک و داده های مربط به صفحه نیرو (Force Plate) که نیروهای عکس العمل زمین را اندازه می گیرد، محاسبه می گردند. این روش را که با استفاده از داده های کینماتیکی و دیگر داده ها اطلاعات کینتیکی را محاسبه می نمایند تحت عنوان روش دینامیک معکوس (Inverse Dynamic) شناخته شده است.

 

گشتاور مفاصل

گشتاور که تحت عنوان میزان تمایل مفاصل به چرخش تعریف می شوند در تجزیه و تحلیل راه رفتن برحسب نیوتن در متر در هر کیلوگرم از وزن بدن اندازه گیری می شوند بدین معنی که گشتاور مفاصل درگیر در راه رفتن به نسبت وزن بدن نرمالایز می شوند. اثر گشتاور در مفاصل تمایل به چرخش آنها را باعث می گردد. در این بحث گشتاورهای داخلی مربوط به عضلات و بافتهای پیوندی هستند که روی مفاصل عمل می کنند و گشتاورهای خارجی، ناشی از نیروهای خارجی هستند. در واقع گشتاورهای داخلی مفاصل با استفاده از روش دینامیک معکوس از گشتاورهای خارجی بدست می آیند.

 

گشتاور مفصل ران

در H.C گشتاور اکستنسورهای ران وجود دارد و در حدود 5 نیوتن در متر به ازای هر کیلوگرم از وزن بدن است. این گشتاور اکستنسورها تا ابتدای M.St وجود دارد و بعد از آن در یک سوم M.St به گشتاور فلکسورهای ران تبدیل می شود. برای مابقی مرحله stance گشتاور ران در انتهای مرحله پایانی Stance به اوج خود یعنی 1 Nm/kg می رسد.

اگرچه گشتاورهای ران حول محور ساجیتال و در سطح فرونتال در H.C ناشی از اداکتورها است اما به سرعت در مرحله تحمل وزن به گشتاور ناشی از ابداکتورها(7/0 Nm/kg) تبدیل می گردد. زمانی که پای مقابل در مرحله نوسان به خط میانی بدن در مرحله M.St پای دیگر می رسد گشتاور ابداکتورهای پای تکیه گاه به مقدار 4/0 Nm/kg کاهش می یابد اما دوباره در مرحله پایانی Stance افزایش می یابد و به حدود 7/0 Nm/kg می رسد.

با پایان مرحله تحمل وزن، بیشترین گشتاور ران در چرخش خارجی ران رخ می دهد که نزدیک به 18/0 Nm/kg گزارش شده است. گشتاور چرخش خارجی به تدریج تا نقطه میانی مرحله پایانی Stance کاهش می یابد. در مابقی مرحله پایانی Stance  و پیش نوسانی مقدار کمی گشتاور چرخش داخلی ران رخ می دهد.

 

گشتاور مفصل زانو

در H.C مقدار کمی گشتاور فلکسورهای ران وجود دارد. در ابتدای M.St  گشتاور اکستنسورهای زانو به اوج خود یعنی 6/0 Nm/kg می رسد(موج اول نمودار). حین مرحله پایانی Stance اکستنسورهای ران گشتاوری به اندازه 2/0 Nm/kg تولید می نمایند (موج دوم نمودار).

از آنجایی که ابداکشن و اداکشن در مفصل زانو به دلیل محدودیتهای استخوانی و لیگامنتی خصوصا هنگام تکیه کردن روی پا محدود می گردد واژه گشتاور ابداکتورها و اداکتورها به بافتهای غیر فعال مانند لیگامنتها بر می گردد و ناشی از عضلات نیست. گشتاور ابداکتورهای زانو در طول مرحله Stance  دوبار رخ می دهد یکی در مرحله تحمل وزن و دیگری در مرحله پایانی Stance که در حدود 4/0 Nm/kg می باشند. در مرحله M.St گشتاور ابداکتورهای زانو کاهش می یابد و به حدود 2/0 Nm/kg می رسد.

اوج گشتاور چرخش دخلی ران در دوره انتقالی بین تحمل وزن و M.St رخ می دهد که در حدود 18/0 Nm/kg است. گشتاور چرخش ران در بخش پایانی M.St معکوس می شود و در مرحله پایانی Stance به گشتاور چرخش خارجی زانو (15/0 Nm/kg) تبدیل می گردد.

 

مفصل مچ پا

بلافاصله بعد از H.C مقدار کمی گشتاور دورسی فلکسورهای (فلکسورهای) مچ پا وجود دارد که در حدود 2/0 Nm/kg است که در مابقی مرحله Stance به سرعت به گشتاور پلانتارفلکسورها(اکستنسورهای مچ پا) تبدیل می گردد. گشتاور پلانتار فلکسورها در مرحله پایانی Stance یعنی حدود 45 درصد یک گام به اوج خود یعنی 6/1 Nm/kg می رسد. خلاصه ای از گشتاور مفاصل مختلف در شکل زیر آورده شده است.

 

توان مفاصل  

توان مفاصل تحت عنوان حاصل ضرب سرعت زاویه ای و گشتاور داخخلی آن در واحد زمان بیان می گردد. که واحد آن وات به کیلوگرم است. توان در یک گام بطور متوالی نوسان پیدا می کند و در برخی موارد مثبت و در برخی دیگر منفی است. توان مفاصل نشاندهنده­ی جذب یا تولید انرژی مکانیکی به وسیله گروهی از عضلات یا بافتهای غیر فعال است.

 

ران

از H.C تا ابتدای M.St اکستنسورهای ران بطور کانسنتریک منقبض شده و توانی مثبت تا 1 وات بر کیلوگرم تولید می نمایند. از M.St تا مرحله پایانی Stance توان توسط انقباضات اکسنتریک فلکسورهای ران جذب شده و منفی است که در واقع شتاب و حرکت رو به عقب ران تا حدود 50 درصد یک گام کنترل می گردد. از مرحله پیش نوسانی تا بخش میانی Swing فلکسورهای ران بطور کانسنتریک توان مثبت تولید می نمایند تا ران را به سمت جلو تاب دهند.

 

زانو

در حین مرحله تحمل وزن توان توسط عضله چهار سر ران بصورت اکسنتریک جذب می گردد تا فلکشن زانو را کنترل نماید. در ابتدای M.St توان مثبت توسط عضله چهار سر ران بصورت کانسنتریکی تولید می گردد تا اکستنشن در زانو ایجاد نماید. در مرحله پیش نوسانی زمانی که پا آماده نوسان می شود و وزن به پای مقابل منتقل می گردد چهار سر ران به صورت اکسنتریکی زانو را کنترل می نماید و توان را جذب می نماید. در مرحله پایانی Swing توان انقباضات اکسنتریک عضلات همسترینگ جذب می شود تا شتاب روبه جلوی اندام تحتانی را کنترل نماید.

مچ پا

در حین M.St توان به وسیله انقباضات اکسنتریک عضلات پلانتارفلکسور جذب می گردد تا درشت نی را که حول پای ثابت روی زمین می چرخد، کنترل نماید. درحین مرحله پیش نوسانی توان تولیدی بسیار زیادی به صورت کانسنتریک توسط پلانتارفلکسورها تولید می شود که حدود 2 تا 3 وات به ازای هر کیلوگرم است. این توان تولیدی سومین تولید انرژی حین راه رفتن است که اعتقاد بر این است که این تولید انرژی بیشترین سهم را در جلو بردن بدن در راه رفتن دارد. خلاصه ای از توان تولیدی در مفاصل مختلف در شکل زیر آورده شده است.

 

کار و انتقال انرژی

کار به عنوان انتگرال یا سطح زیر منحنی توان نسبت به زمان تعریف می شود و با واحد ژول به کیلوگرم بیان می گردد. کار تخمینی از میزان انتقال انرژی مکانیکی از بخشی از بدن به دیگر بخشهای بدن است و به عنوان کل انرژی مکانیکی کارآمد در راه رفتن تعریف می گردد. وقتی کار مثبت است گشتاور داخلی و سرعت زاویه ای مفصل در یک جهت قرار دارند که در آن عضله انقباض کانسنتریک دارد و انرژی مکانیکی تولید می گردد. زمانی که علامت کار منفی است گشتاور داخلی و سرعت زاویه ای در جهت مخالف یکدیگر عمل می کنند و عضله انقباض اکسنتریک دارد و انرژی مکانیکی جذب می گردد. زمانی که انرژی تولید می گردد عضله بر روی اندام کار انجام می دهد که حرکت تولید گردد. در مرحله جذب انرژی عضله روی اندام کار انجام می دهد که تا حرکت آن را کند نماید.  

 

بررسی فعالیت عضلات اندام تحتانی حین Gait

نوع انقباض عضله در مراحل مختلف راه رفتن متفاوت است. در افراد سالم هم فعالی آگونیست ها و آنتاگونیستها نسبتا در دوره کوتاهی از راه رفتن که در آن انتقال کینماتیکی صورت می گیرد رخ می دهد(برای مثال انتقال از مرحله پایانی نوسان به مرحله شروع تماس پا با زمین). خلاصه ای از فعالیت عضلات مهم درگیر در مراحل مختلف راه رفتن در شکل زیر آورده شده است.

 

مچ پا (ankle)

دو دسته عضلات در مفصل مچ پا درگیرند که شامل دورسی فلکسورها و پلانتارفلکسورها می‌باشند در هر مرحله از سیکل راه رفتن شیوه فعالیت این عضلات تغییر می‌کند، در H.C یا (initial contact) عضلات دورسی فلکسور بصورت اکسنتریک منقبض می‌شوند تا کف پا به آرامی به زمین بخورد کند و باعث خستگی و آسیب دیدگی نشود این کنترل اکسنتریک دورسی فلکسورها از H.C تا مرحله انتهایی F.F یعنی ابتدای M.st ادامه دارد و این عضلات کار منفی انجام می‌دهند. نکته مهم اینکه از لحظه‌ای که وارد مرحله M.st می‌شود تا مرحله H.O دورسی فلکسورها فعالند البته در این حالت عملاً سر ثابت و متحرک آنها عوض می‌شود و به جای اینکه روی پا را بالا بیارند و دروسی فلکشن رخ دهد محل ساق پا تغییر می‌کند. به عبارتی دیگر در مرحله H.C و F.F کار دورسی فلکسورها کنترل پا جهت پایین آوردن آن می‌باشد اما از ابتدای M.st تا ابتدای H.O کارشان تغییر محل ساق پا است تا آنرا برای مرحله H.O آماده کنند (شکل 6-9)

 

 

شکل 6-9 فعالیت عضلات دورسی فلکسور و نحوه عمل آنها

 

بعد از آنکه پا به زمین خورد انقباض دورسی‌ها ادامه می‌یابد ولی در مدت کوتاهی دست و پای دیگر ما را به جلو می‌برند. پس از آن عضلات سرینی و دوقلو منقبض می‌شوند. در اواخر مرحله M.st و ابتدای مرحله H.O عضله دوقلو به صورت کانسنتریک منقبض می‌شود و دورسی فلکسورها متوقف می‌شوند و انقباض تا ابتدای مرحله T.O ادامه می‌یابد و کارش مثبت است حرکت ابتدا از مفصل مچ است اما در ادامه H.O حرکت از مفصل انگشتان صورت می‌گیرد.

در مرحله انتهایی T.O دورسی فلکسورها شروع به انقباض می‌کنند تا دورسی فلکشن رخ دهد بنابراین کار مثبت انجام می‌دهند تا زمانیکه پا به مرحله M.sw می‌رسد سپس پلانتار فلکسورها فعال می‌شوند ولی در زمان H.C دوباره دورسی فلکسورها به صورت Ecc  منقبض می‌شوند. شکل 7-9 این مراحل را به صورت شماتیک نشان داده است.

 

 

 

شکل 7-9 نحوه فعالیت عضلات مچ را در Gait  نشان می­دهد

 

زانو (knee) و ران (hip)

قبل از مرحله H.C زانو در حالت فلکشن است و هر چه پا به زمین نزدیکتر می‌شود زانو بازتر می‌شود و اکستنشن رخ می‌دهد. زمانی که پا به زمین می‌خورد، پای مقابل نیرو وارد می‌کند. در این مرحله یعنی H.C تا ابتدای M.st اکستنسورهای زانو فعالند تا پا به جلو پرتاب شود یعنی انقباض کانسنتریک دارند و کار مثبت انجام می‌دهند سپس در مرحله M.st به یک حالت Relax می‌رسند و مچ پا ثابت می‌شود و پا می‌خواهد به جلو حرکت کند بنابراین در زانو فلکشن رخ می‌دهد. برای اینکه راه رفتن کنترلی باشد چهار سر ران بصورت اکسنتریک فعال می‌شود و چون ساق پا ثابت است (زنجیره حرکتی بسته) ران را به جلو می‌برد، در این مرحله لازم است که لگن تثبیت شود در غیر این صورت بدن به جلو خم می‌شود بنابراین عضلات سرینی‌ کار تثبیت لگن را انجام می‌دهند. دلیل قوی شدن سرینی‌ها در راه رفتن و کوهنوردی نیز همین عمل تثبیت لگن می‌باشد. در این عمل کار عضله سرینی منفی است. در مرحله‌ای که چهار سر ران از فلکشن زانو جلوگیری می‌کند و بصورت اکسنتریک منقبض می‌شود کارش در زانو منفی است ولی بعد از اینکه وارد مرحله H.O شد و زانو خم شد، برای پرتاب کردن پا به جلو به صورت کانستریک منقبض می‌گردد و کارش مثبت است. بعد از push off حالت relax بوجود می‌آید و در این لحظه فلکشن زانو رخ می‌دهد عضلات پشت ران (همسترینگ) منقبض می‌شوند که زانو را نگه دارند تا جاذبه زانو را باز نکند، بنابراین فلکسورهای زانو بلافاصله بعد از اینکه مختصری فلکشن غیر فعال در زانو رخ داد، فعال می‌شوند تا لحظه‌ای که پا از مرحله M.sw رد می‌شود، سپس برای جلو راندن پا فلکسورهای زانو غیرفعال می‌شوند و چهار سر ران (اکستنسورهای زانو) فعال می‌شوند.

 

þ  چند نکته مهم

* هنگام قرار گرفتن روی دو پا یعنی حین حمایت دوگانه پاها از یکدیگر باز شده و ارتفاع مرکز ثقل از زمین کاهش می یابد. اما زمانی که شخص روی یک پا قرار می گیرد ارتفاع مرکز ثقل افزایش می یابد.

* در راه رفتن یک حرکت زیگزاگ به راست و چپ وجود دارد.

* به موازات بالا و پایین رفتن مرکز ثقل سر نیز تاحدی به صورت سینوسی جابجایی به بالا و پایین دارد.

* در راه رفتن با بلند نمودن یک پا مرکز ثق به سمت مخالف متمایل می گردد.

* چرخش لگن هنگام حرکت پای راست به جلو و سمت چپ است و شانه به سمت راست می‌چرخد.

* مرکز چرخش، لگن و تنه (ستون فقرات) است.

* هنگام ایستادن روی پای راست سمت چپ لگن به پائین حرکت می‌کند و حین راه رفتن مرکز ثقل به صورت سینوسی شکل بالا و پائین می‌آید.

* در T.O بیشترین پلانتار فلکشن در مچ پا رخ می دهد.

* در M.st بیشترین دور سی فلکشن در مچ پا رخ می دهد به ویژه در انتهای این مرحله.

* در حین تماس پا با زمین (stance) به ترتیب ابتدا پاشنه سپس کف پا و بیشتر لبه خارجی آن و در نهایت پنجه (سینه پا) با زمین تماس پیدا می‌کنند.در H.C پاشنه پا به زمین برخورد می‌کند. در مرحله F.F بتدریج کف پا  فرود می‌آید و با زمین تماس پیدا می‌کنند و در نهایت در مرحله M.st پاشنه و کف پا با زمین تماس می‌یابند و بتدریج که وارد مرحله H.O می‌شود بخش سوم یعنی پنجه پا تا آخر مرحله T.O در تماس با زمین می‌باشد. با توجه به این مراحل و همزمانی­های مراحل راه رفتن در دو پا:

الف) تماس پاشنه یک پا با تماس پنجه‌ی پای دیگر همراه است (H.C یک پا با H.O پای دیگر)

ب) تماس کف یک پا با زمین با در هوا قرار داشتن پای دیگر (یعنی M.st یک پا با M.sw پای دیگر)

ج) تماس کف (زمانیکه بتدریج از پاشنه روی کف پا می‌رود) یعنی در F.F با تماس پنجه پای دیگر در مرحله T.O همراه است.

* تغییرات مرکز ثقل در یک فرد عادی 12 اینچ به بالا و پایین، عقب و جلو و چپ و راست است این حد طبیعی می‌باشد.

 

? نکته کلیدی

عضلات چهار سر ران و ایلیو پسواس (سوئز خاصره‌ای) طول گام را زیاد می‌کنند در این زمان باید فلکسورهای زانو و اکستنسورهای ران (سرینی‌ها) خاموش شوند یعنی غیر فعال باشند.

 

? نکته کلیدی

M.st مرحله سوئیچ و تعویض است، قبل از آن دورسی فلکسو‌رها فعال بودند و سپس دوقلو و نعلی فعال می‌شوند. پس از مرحله T.O مچ پا کارش نزدیک صفر می‌شود.

 

ایلیو پسواس ران را به جلو می‌کشد و فلکشن ران رخ می‌دهد که متعاقب آن فلکشن غیر فعال زانو رخ می‌دهد. در شکل 8-9 فعالیت عضلات اندام تحتانی در هر سه مفصل در مراحل مختلف Gait آمده است.

* پس از مرحله  H.Cو F.F در مرحله M.st دو عضله دوقلو و نعلی به صورت اکسنتریک کار می‌کنند و بیشترین کار منفی را انجام می‌دهند و این کار منفی تا ابتدای مرحله H.O ادامه می‌یابد اما از H.O تا ابتدای T.O کار آنها مثبت است.

* هنگامی که یک پا در مرحله push off قرار دارد جهت برقراری تعادل در پای دیگر عضله دوقلو باید انقباض انجام دهد.

* در زمان H,C تا H.o محور چرخش از مچ پا به انگشتان پا منتقل می‌شود.

* کار مثبت در مچ پا در مرحله H.O زمانیکه زاویه بین ساق و مچ پا  است شروع می‌شود اینکار توسط انقباض عضله دوقلو و نعلی انجام می‌شود و تا مرحله بلافاصله قبل از T.O ادامه دارد و بلافاصله بعد از T.O ریلکس می‌شوند.

* قبل از M.sw یعنی در مرحله (Acceleration) همسترنیگ در ادامه فلکشن غیر فعال زانو که در اثر حرکت و فلکشن ران ایجاد می‌شود بصورت ایزومتریک منقبض می‌شود تا زانو را به حالت فلکشن نگه دارد.

 



تاريخ : سه شنبه ششم دی 1390 | 0:37 | نویسنده : سالار حریری |
.: Weblog Themes By VatanSkin :.