منبع پایان نامه ارشد با موضوع بیومکانیک، نیروی عکس العمل زمین، نیروی برخورد، فرود از پرش

دانلود پایان نامه ارشد

د استراتژي‌هاي مناسب تعادل کافي نيستند. توانايي ترتيب انقباض عضلاني مناسب و زمان فعاليت عضله مهم و حياتي است و در برخي از مواقع بازآموزي آن به دنبال آسيب بسيار مشکل است (32, 33).
2-2-5- جنبه‌های بيومکانيکي پایداری
پاسچر يا راستاي بخش‌هاي استخواني مي‌تواند با توليد پاسخ‌هاي تعادلي به ايجاد تعادل کمک يا مي‌تواند توليد واکنش‌های تعادلي را مشکل‌تر سازد (24). به حداکثر رساندن پاسچر فرد مي‌تواند در بازيافتن توانايي توليد واکنش‌های تعادلي کمک کند (32, 33). به‌عنوان‌مثال، فردي که مبتلا به کيفوز پشتي مي‌باشد، مرکز ثقل او به سمت جلو و به طرف انگشتان پا متمايل مي‌شود که درنتیجه محدوده‌هاي قدامي ‌پايداري را کاهش داده و کارايي استراتژي مچ پا را در اغتشاشات به سمت جلو کاهش مي‌دهد. در اکثر بيماران، قرارگيري صحيح بخش‌هاي بدن منجر به پاسخ‌های تعادلي بهتر مي‌گردد. درحالی‌که اگر فرد یک‌پاسچر را براي مدت طولاني حفظ کند، قرارگيري پاسچر در وضعيت معمولي و حرکت مرکز ثقل مي‌تواند باعث کاهش تعادل گردد.
تعادل غالباً به‌عنوان مقياس عملكرد اندام تحتانی مورد استفاده قرارگرفته و به‌عنوان فرايند حفظ مركز ثقل درون سطح اتکا بدن تعريف مي‌شود (34). در هنگام ايستادن روي یک‌پا، كنترل پاسچر به مقدار زيادي از طريق اصلاح حركات در مفصل مچ پا صورت مي‌گيرد (35). آزمودني‌ها از اطلاعات بصري، دهليزي و حس بدنی جهت برنامه‌ريزي و اجراي نيازهاي حركتي به‌منظور حفظ تعادل استفاده مي‌كنند (7, 35). عضلاتي كه روي مجموعه پا عمل مي‌كنند، با انقباض خود سعي در كنترل پايداري پاسچر ايستاده دارند (7). بنابراين نيروهاي عكس‌العمل زمين را تغيير مي‌دهند كه منجر به حركت مركز فشار در سطح اتکا مي‌گردد.
2-2-6- روش‌های اندازه‌گیری پايداري
چندين روش معتبر و موثق جهت اندازه‌گيري پايداري و تعادل وجود دارد که شامل تعادل روي یک‌پا، سيستم امتيازدهي خطاي تعادل11 و آزمون تعادل ستاره‌اي12 مي‌باشد. ارزيابي پايداري و تعادل به‌صورت عملکردي‌تر و پويا با استفاده از آزمون پايداري فرود روي صفحه نيرو انجام مي‌شود (36).
اكثر تحقيقات انجام‌شده پايداري پويا را با استفاده از آزمون تعادل ستاره‌اي (37)، آزمون لی‌لی تك‌پا13 (38) يا دستگاه پايداري بايودكس14 (39) مورد ارزيابي قرار داده‌اند. اگرچه اين آزمون‌ها پايداري پويا را در وضعيت‌هاي عملكردي مورد بررسی قرار مي‌دهند، اما پايداري ورزشكار را در مهارت ورزشي مورد ارزيابي قرار نمي‌دهند. به بياني ديگر پايداري که ورزشکار در هنگام اجراي اين آزمون‌ها از خود نشان مي‌دهد همان پايداري نيست که در حين انجام مهارت ورزشي از خود بروز مي‌دهد. به‌عنوان‌مثال آزمون تعادل ستاره‌اي که به‌دفعات جهت محاسبه تعادل و پايداري مورد استفاده قرارگرفته (40-43) و نتايج را به‌صورت کمي بيان مي‌کند، در محاسبه پايداري در حين مهارت ورزشي ناتوان مي‌باشد، زيرا پروتکلي که در اين آزمون استفاده مي‌شود شباهتي با مهارت‌هاي ورزشي ندارد. همچنين آزمون لی‌لی تک‌پا که پروتکل آن مشابه حرکت فرود تک‌پا ‌باشد و از آن به‌عنوان يکي ديگر از روش‌های تعيين پايداري نام برده مي‌شود، نيز نتايجي عيني و کمي را ارائه نمي‌کند. از همين رو عدم توانايي محاسبه پايداري پويا به‌صورت کمي در هنگام استفاده از آزمون‌هاي پويا مانع از تشخيص اثرات ناپايداري مفصل بر پايداري پوياي پاسچر مي‌گردد (2). دستگاه پايداري بايودکس نيز به‌عنوان ابزاري ديگر به‌منظور تعيين پايداري پويا، پايداري ورزشکار را حول يک محور چرخشي به‌صورت کمي بيان مي‌کند درحالی‌که بيان پايداري حول يک محور ناپايدار نشان‌دهنده پايداري واقعي ورزشکار نمي‌باشد (39). به همين دليل استفاده از روش زمان رسيدن به پايداري علاوه بر بيان پايداري به‌صورت کمي، پايداري ورزشکار را در پروتکل عملکردي پرش- ‌فرود که از حرکات آسیب‌زا در ورزش مي‌باشد، مورد ارزيابي قرار مي‌دهد (2).
2-2-7- زمان رسيدن به پايداري
جديدترين روش اندازه‌گيري عيني از پايداري پويا زمان رسيدن به پايداري (TTS)15 مي‌باشد. زمان رسیدن به پایداری یک مقدار کمی از اندازه‌گیری توسط صفحه‌ی نیرو است که برای ارزیابی اینکه افراد بعد از فرود از پرش با چه سرعتی به ثبات می‌رسند استفاده می‌شود (44).
افراد با زمان رسیدن به پایداری طولانی‌تر ممکن است در کنترل عصبی عضلانی و گیرنده‌ها کاهش داشته باشند. رز و گیوسکای اویچ یک شیوه برای محاسبه‌ی زمان رسیدن به پایداری، به‌عنوان یک اندازه‌گیری از این‌که افراد با چه سرعتی بعد از فرود از یک پرش به ثبات می‌رسند ایجاد کردند (44). حرکت پرش فرود به علت شباهتش به حرکات ورزشی در طول رقابت به‌عنوان پروتکل ایدئال انتخاب شد. پروتکل پرش فرود همچنین به دلیل اینکه یک شیوه برای کنترل ارتفاع پرش افراد و همچنین مسافت پرش فراهم می‌کند ایدئال است (44). رز و گیوسکای اویچ تعیین کردند که مؤلفه‌ی کلیدی برای محاسبه‌ی زمان رسیدن به پایداری اوج نیروی عکس‌العمل زمین است. مؤلفه‌های قدامی- خلفی و داخلی- خارجی نیروی عکس‌العمل زمین برای اندازه‌گیری TTS آنالیز می‌شوند. پروتكل پرش فرود داراي روايي بالا جهت محاسبه زمان رسيدن به پايداري در تمام جهات هم براي اندام غالب و هم براي اندام غیر غالب مي‌باشد (45). افزايش نوسان پاسچر يک عامل منفي بوده که مي‌تواند منجر به افزايش شيوع آسيب به علت اختلال در فاکتورهاي کنترل عصبي- عضلاني و يا تعادل گردد (46, 47). ريمان و لفارت (48) گيرنده‌هاي عمقي را به‌عنوان توانايي يک مفصل جهت تعيين موقعيت خود در فضا، پیش‌بینی حرکت، حس حرکت و احساس فشار بار وارده بر آن تعريف کردند. گيرنده‌هاي حس عمقي16 و حس حرکت17 در هنگام رقابت ورزشي جهت پيشگيري از آسيب بسيار مهم و حياتي مي‌باشد. بدون آگاهي کافي حس حرکت و گيرنده‌هاي عمقي بدن قادر به پاسخ در مقابل تغييرات زواياي مفصل نمي‌باشد، بنابراين توانايي مفصل جهت محافظت از خود در برابر نيرو يا حرکت بیش‌ازحد که منجر به آسيب بافت نرم مي‌گردد، متوقف مي‌شود. آوران‌هايي که مسئول پاسخ زمان فعال‌سازي عضله جهت حفظ مرکز جرم بدن هستند، گيرنده‌هاي مکانيکي18 مي‌باشند (20, 49). اين گيرنده‌هاي مکانيکي در مفاصل و عضلات بدن قرار دارند (23, 50). گيرنده‌هاي مکانيکي مفصل شامل پايانه‌هاي رافيني19، اجسام پاچيني20 و پايانه‌هاي آزاد عصبي21 مي‌باشند (20, 23, 51). گيرنده‌هاي مکانيکي موقعيت مفصل را تفسير كرده و حرکت فعال يا غيرفعال مفصل را در زنجيره حرکتي بسته و باز شناسايي مي‌کنند. گيرنده‌هاي مکانيکي عضله مانند دوک‌هاي عضلاني و اندام وتري گلژي، در عضلات و تاندون‌ها قرار دارند که مسئول تغييرات حسي در طول و تنش عضله مي‌باشند (20, 23, 49). اين دو گيرنده باهم با توجه به تغييرات اتفاق افتاده در درون و اطراف مفصل، اطلاعات را به دستگاه عصبي مرکزي ارسال نموده تا بدن را در مرکز تعادل خود نگه‌دارند (20, 23, 49, 51, 52). کاهش کارايي اين گيرنده‌هاي مکانيکي، دوره تأخیری (نهفتگي)22 واکنش عضلات ناحيه مفصل را افزايش مي‌دهد (53-55). افزايش در زمان عکس‌العمل به‌علت عملکرد بد گيرنده‌هاي مکانيکي سبب مي‌گردد که مفصل فراتر از دامنه حرکتي معمولي باز شود. عضلات اطراف مفصل (دوقلو، نازک نئي) نمي‌توانند به‌سرعت فعال شوند، لذا مرکز تعادل بدن اصلاح نمی‌شود. اخیراً چنين بيان مي‌شود که زمان رسيدن به پايداري، به‌عنوان جنبه‌اي از کنترل حرکتي اندام تحتاني، به بازخورد گيرنده‌هاي عمقي و حس حرکت و نيز پاسخ‌هاي رفلکسي و اختياري عضلات وابسته مي‌باشد (50). اختلال در فعال‌سازي گيرنده‌هاي مکانيکي، دوره تأخیری واکنش عضله را افزايش مي‌دهد و مدت‌زمان اصلاح و بازسازي مرکز تعادل را طولانی مي‌سازد (19, 42, 56).

2-2-8- شیوه‌های محاسبه‌ی زمان رسیدن به پایداری (TTS)(57)
بر اساس مطالعات پیشین مشخص می‌شود که تفاوت زیادی در شیوه‌های محاسبه‌ی TTS وجود دارد که این شیوه‌ها بر اساس 4 جنبه می‌توانند شرح داده شوند.
1. سیگنال ورودی که استفاده می‌شود: که شامل نیروی عکس‌العمل عمودی، قدامی- خلفی و داخلی- خارجی است.
2. پردازش سیگنال: یعنی با استفاده از سیگنال خام نیروی عکس‌العمل زمین (شکل 2-1)، میانگین دنباله‌ای23 (SA) با اضافه کردن یک نقطه داده در یک‌زمان و محاسبه یک میانگین جدید (شکل2-2)، بعد از اضافه کردن نقطه، فیت کردن نمودار چندجمله‌ای درجه 324 (TOP) با شروع از اوج نیروی عکس‌العمل زمین (شکل2-3)، با استفاده از معادله:f(x)=a0 + a1x + a2x2 + a3x3 که a3≠0 و یا با استفاده از پنجره25RMS (شکل2-4)

شکل2-1. محاسبه ی TTS با استفاده از سیگنال خام نیروی عکس العمل زمین شکل2-1. محاسبه ی TTS با استفاده از میانگین دنباله‌ای

شکل2-1. محاسبه ی TTS با استفاده از فیت کردن نمودار چند جمله ای درجه 3 شکل2-1. محاسبه ی TTS با استفاده از پنجره‌ی RMS
3. وضعیت پایدار (آستانه26): بیشتر مطالعات برای هر کوشش فرد یک آستانه‌ی واحد محاسبه کرده‌اند، ولی مطالعاتی هم آستانه را با استفاده از میانگین نوسان نیرو در n کوشش تعیین کرده‌اند
4. تعریف زمانی که سیگنال باثبات در نظر گرفته می‌شود: دو پیشنهاد برای تعریف زمان سیگنال وجود دارد:
• رسیدن سیگنال به آستانه: زمانی که سیگنال پردازش‌شده برای بار اول آستانه را قطع کند.
• باقی ماندن سیگنال در آستانه: زمانی که سیگنال پردازش‌شده بعد از این‌که در دامنه قرار بگیرد آستانه را تا آخر قطع کند.
که مطالعاتی نیز تعریف آخر را تغییر داده‌اند، با بیان اینکه سیگنال پردازش‌شده فقط باید برای یک دوره‌ی زمانی محدود 1 ثانیه و 5/0 ثانیه در آستانه بماند.
2-3- نیروی عکس‌العمل زمین
تقریباً در همه حرکاتی که روی زمین انجام می‌شود، نیروی عکس‌العمل زمین بر فرد وارد می‌شود. این نیروی عکس‌العمل، توسط سطحی که جسم روی آن در حال حرکت است، ایجاد می‌شود. به همان اندازه‌ای که فرد به سطحی که با آن در تماس است نیرو وارد می‌کند، سطح نیز نیرویی به همان اندازه و در خلاف جهت به او وارد می‌کند (قانون سوم نیوتون). این نیرو بر هر دو جسم در حال تماس، زمین و فرد، وارد شده و حتی اگر اندازه این نیروها یکسان و جهت آن عکس باشد، یکدیگر را خنثی نمی‌کنند. در طول زمانی که فرد با سطح در تماس است، بزرگی، جهت و نقطه اثر آن تغییر می‌کند.
2-3-1- مؤلفه‌های نیروی عکس‌العمل زمین
همانند سایر نیروها، نیروی عکس‌العمل زمین یک بردار است و می‌تواند به مؤلفه‌های تشکیل‌دهنده‌اش تجزیه شود. برای وارسی این نیرو، بیشتر اوقات آن را به مؤلفه‌هایش تجزیه می‌کنند. هر سه مؤلفه تشکیل‌دهنده این نیرو بر یکدیگر عمود هستند. این مؤلفه‌ها شامل مؤلفه عمودی یا بالایی- پایینی (Fz)، جلویی – عقبی (Fy) و داخلی – خارجی (Fx) است. با توجه به این‌که مؤلفه‌های Fy و Fx موازی سطح زمین‌اند، به مؤلفه‌های برشی معروف‌اند.

شکل 2-5. مؤلفه‌های نیروی عکس‌العمل زمین. نقطه مبدأ دستگاه مختصات صفحه نیرو در مرکز صفحه قرار دارد
2-3-2- اندازه‌گیری نیروی عکس‌العمل زمین
علم بیومکانیک با استفاده از صفحه نیرو، مؤلفه‌های GRF را اندازه‌گیری می‌کند. صفحه‌ی نیرو یک مقیاس اندازه‌گیری هوشمند است که معمولاً در زمین قرار داده می‌شود و هم‌سطح با سطحی است که فرد در آن فعالیت می‌کند. این دستگاه می‌تواند نیروی برخورد کف پا روی سطح عملکرد یا نیروی فرد هنگام ایستادن روی صفحه را اندازه‌گیری کند. صفحه نیرو از دهه 1930 مورد استفاده قرار گرفت، ولی از دهه 1980 استفاده از آن در پژوهش‌های بیومکانیکی بسیار چشمگیر شد (58). گرچه نیرو برحسب نیوتن اندازه‌گیری می‌شود، داده‌های GRF معمولاً با توجه به تقسیم مؤلفه نیرو بر وزن بدن فرد درجه‌بندی می‌شوند و واحدهای وزن بدن (BW) به دست می‌آید. در سایر موارد، نیروی واکنشی زمین را می‌توان با توجه به تقسیم نیرو بر جرم بدن درجه‌بندی کرد و واحد نیوتن در کیلوگرم جرم بدن را به‌دست آورد.
شکل 2-6 منحنی مؤلفه عمودی تماس پای فرد در لحظه فرود پس از پرش را نشان

پایان نامه
Previous Entries منبع پایان نامه ارشد با موضوع اندام تحتانی، ورزشکاران، فیزیولوژی، تعادل پویا Next Entries منبع پایان نامه ارشد با موضوع اندام تحتانی، جامعه آماری، علوم ورزشی، تحلیل داده