تحلیل حرکت شناسی راه رفتن نرمال(Normal Gait)-قسمت اول

هنگام ایستادن بر روی زمین، همان طور که بدن به زمین نیرو وارد می کند، زمین هم نیرویی برابر با آن و در خلاف جهت وارد می کند که به آن “نیروی عکس العمل زمین” گفته می شود. این نیرو توسط یک بردار تعریف می شود(GRFV) . این بردار نتیجه ی نیروهای عمودی وارد بر بدن و نیروهای بی جهت آن می باشد. برای مثال در تصویر زیر، بردار قرمز از جمع بردار عمودی آبی و نیروهای خلفی/قدامی(سبز) به دست می آید.

به نیروهایی که در نهایت از کف پا به زمین وارد می شوند اکسترنال مومنت(مؤلفه های خارجی نیرو) و به نیروهای بین مفصلی اینترنال مومنت گفته می شود.
ما در این مقاله، برای 3 مفصل مچ پا، زانو و لگن از اصطلاحاتی برای توضیح اثرات جاذبه و نیروهای خارجی بر بدن در هنگام راه رفتن استفاده می کنیم. در جدول زیر، اصطلاحاتی که برای هر یک از مفاصل در 3 صفحه ی ساژیتال، فرونتال و آگزیال برای مؤلفه های خارجی نیرو به کار می رود، ذکر شده است. هریک از این عبارات تعریف خاصی از آن مفصل را بیان می کند. قبل از مشاهده ی جدول، لازم است عباراتی درباره ی این کلمات بدانید.

فلکشن/اکستنشن : به حالتی که زاویه ی بین دو قسمت از بدن کاهش یابد فلکشن گفته می شود. برای مثال در حالت فلکشن برای زانو، مچ پا به باسن نزدیک می شود.

در حالتی که زاویه ی بین دوقسمت از بدن افزایش می یابد اکستنشن گفته می شود. برای مثال در زانو، اکستنشن موجب صاف شدن پاها می شود.

ابداکشن/اداکشن : خط میانی بدن در این عبارات نقش اساسی ایفا می کند. به حالتی که اندامی از بدن از خط میانی بدن دور می شود ابداکشن و حالتی که اندام به خط میانی بدن نزدیک می شوند اداکشن گفته می شود.

چرخش مدیال/لترال: برای چرخش اندام حول محور طولی شان از این عبارت ها استفاده می شود. هنگامی که اندامی از بدن به سمت میدلاین می چرخد (داخلی) به آن چرخش مدیال گفته می شود .

چرخشی که در جهت دور شدن از میدلاین باشد نیز چرخش لترال نام دارد.

واروس/ والگوس : به انحراف مفاصل به طرف خارج واروس و به مفاصل نزدیک به هم والگوس می گویند.

اینورژن/ اورژن: در حالت اینورژن، کف پا به سمت داخل متمایل می شود. در اورژن، کف پا به سمت بیرون متمایل است.

دورسی فلکشن / پلانتار فلکشن: در دورسی فلکشن، مچ پا به بالا نگاه می کند. برخلاف در پلانتار فلکشن، مچ پا به سمت پایین نگاه می کند.

مفصلزانومچ پاصفحه آگزیال
لگنلگنابداکشن/اداکشنچرخش مدیال/لترال
زانوفلکشن/اکستنشنواروس / والگوسچرخش مدیال/لترال
صفحه آگزیالپلانتار فلکشن / دورسی فلکشناینورژن / اورژنچرخش مدیال/لترال

در ادامه ی این مقاله ، نیروهای مؤلفه ی خارجی را بر روی تصویر در فردی هنگام ایستادن و با یک پای بالا بررسی می کنیم.

  1. فرد ایستاده در صفحه ی ساژیتال

همان طور که در تصویر بالا مشاهده می کنیم، نقطه ی مشکی نشان دهنده ی مرکز جرم بدن است و بردار برآیند، نیروهای عمودی و پشتی/جلویی که زمین به بدن وارد می کند را نشان می دهد(بردار قرمز رنگ). چون در این حالت، حرکت حداقلی انجام می شود این بردار از مرکز جرم بدن می گذرد. هم چنین، محور چرخش بدن برای لگن، زانو و مچ پا با رنگ آبی مشخص شده است. در نتیجه ی مؤلفه های خارجی نیرو، لگن و زانو به حالت اکستنشن در آمده اند و در مچ پا دورسی فلکشن ایجاد شده است.

2. فرد ایستاده با یک پای بالا در صفحه ی فرونتال

همانند تصویر قبل، نقطه ی مشکی نشان دهنده ی مرکز جرم بدن و بردار قرمز رنگ برآیند نیروهای عمودی و مدیال/لترال است که زمین بر بدن وارد می کند. در این حالت برای لگن اداکشن اتفاق افتاده است و در زانو هم واروس و هم اداکشن دیده می شود. در مچ پا نیز اورژن مشاهده می شود.

مرکز فشار

به نقطه ی برخورد بردار برآیند با زمین، مرکز فشار یا COP گفته می شود. در هنگام ایستادن، به دلیل حرکت اندکی که وجود دارد، مختصات خلفی/قدامی مرکز فشار و مرکز جرم تداخل پیدا می کند. با شروع حرکت فرد، مرکز فشار و مرکز جرم در جهت های خلاف هم قرار می گیرند. مرکز جرم در لگن قرار دارد در حالی که مرکز فشار یک نقطه در زیرپای شخص است. محلی که مرکز فشار در آن قرار دارد به طور میانگین در سمت چپ خطی که به عنوان ساپورت از زیر پای شخص میگذرد، در جلوی پا و پشت متاتارس های پا قرار دارد که باعث می شود مچ پا به سمت بالا کشیده شده باشد.

تعیین مرکز فشار در هنگام راه رفتن

راه رفتن از یک سری تغییر پاسچر های کنترل شده تشکیل می شود که در قدم های رو به جلو به حداکثر خود می رسند. هنگامی که با پای راست خود شروع به راه رفتن می کنید، مرکز فشار در جهت خلاف راه رفتنِ پای راست شروع به حرکت می کند. به طور همزمان، مرکز جرم که در قسمت لگن قرار گرفته است، به سمت جلو برای قرار گرفتن در حالت ایستاده ی بدن حرکت می کند. هنگامی که پای راست از حرکت می ایستد، مرکز فشار به سمت جلو و به متاتارس ها منتقل می شود تا در نهایت همانطور که پای چپ شروع به حرکت می کند این مرکز فشار به سمت انگشت های پا می رود. شکل زیر، مسیر مرکز فشار را هنگام شروع راه رفتن با پای راست نشان می دهد. در این تصویر پای چپ به عنوان پای ثابت ایستاده نشان داده شده و پای راست در حال حرکت است.

فازهای گیت نرمال

  1. برداشتن پاشنه از روی زمین یا تماس اولیه (Initial Contact) : این فاز از لحظه ای که پا زمین را لمس کرده و با بلند شدن پاشنه ی پای اول از زمین شروع  می شود.
  2. لودینگ ریسپانس (Loading Response) : در این حالت کف پای شروع کننده کاملا بر روی زمین قرار می گیرد.
  3. مید استنس (Midstance) : در این فاز وزن بدن بر روی یک پا قرار می گیرد و بدن آماده ی انتقال نیروی موجود رو به جلو است.
  4. ترمینال استنس (Terminal Stance) : در این فاز کف پای ساپورت کننده در حال بلند شدن از زمین است و وزن بدن بر روی متاتارس های پا قرار میگیرد.
  5. پیش نوسان (pre-swing) : در این فاز انگشت های پا نیز از زمین جدا شده و مچ پا دچار پلنتار فلکشن می شود.
  6. نوسان اولیه (Initial Swing) : این مرحله موجب خم شدن زانو و دورسی فلکشن مچ پا می شود که در نهایت مچ پا در حالت طبیعی قرار گیرد.
  7. نوسان میانی( Mid Swing) : در این فاز لگن و زانو خمیده می شوند و مچ پا حالت دورسی فلکشن پیدا می کند تا پا را در حالت انتهایی گیت قرار دهند.
  8. نوسان پایانی (Terminal Swing): مچ های پا به حالت نرمال خود در آمده و زانو کاملا صاف می شود.
مراحل راه رفتن بر حسب درصد

نیروهای واکنش زمین هنگام راه رفتن

3 عنصری که در اندازه گیری نیروی واکنش زمین نقش دارند، هریک جهت مختلفی را نشان می دهند و توسط صفحه ای که در یک سطح مشخص برای راه رفتن کار گذاشته شده است، اندازه گیری می شوند.(نیروهای عمودی ، خلفی/قدامی ، میانی/جانبی) نیرویی که مستقیما از طرف زمین به بدن وارد می شود، اندازه ای برابر با نیرویی که شخص به زمین وارد می کند دارد ولی جهت آن مخالف این نیرو است. هم چنین، این نیرو از وزن بدن بزرگتر است زیرا شدت وزن بدن در هنگام برداشتن یک پا از روی زمین بیشتر می شود.
در نمودار زیر، محور افقی نشان دهنده ی یک سیکل راه رفتن و محور افقی بیان کننده نیرو بر اساس وزن بدن می باشد که با درصد نشان داده می شود. در این نمودار مقدار نیروی وارد بر بدن از سمت هریک از 3 عناصری که در پاراگراف بالا ذکر شد، با فرایند راه رفتن نشان داده می شود. همانطور که در تصویر می بینید ، نیروهای عمودی وارد بر بدن بر اساس مرحله ای که شخص در آن قرار دارد، در شروع مرحله ی میداستنس و اواخر مرحله ی ترمینال استنس به حداکثر خود که 110 درصد از وزن بدن است می رسد. همچنین ، نیروهای خلفی در مرحله ی لودینگ ریسپانس دارای مقدار حداکثر 20 درصد و نیروهای قدامی در ابتدای مرحله ی ترمینال استنس  به حداکثر 20 درصد از وزن بدن می رسد. روند تقریبا ثابت نیروهای میانی/جانبی نشان می دهد حداکثر این نیرو در عضله ای که وزن بدن را تحمل می کند 5 درصد بوده است.

حرکات صفحه ی ساژیتال در هنگام ایستادن

در جدول های زیر جهت برآیند نیروی واکنش زمین بر اساس نقاط چرخش محور بدن در هر یک از مفاصل لگن، زانو و مچ پا بیان شده است. برای مثال رو به عقب بودن برآیند در مچ پا به این معنی است که این برآیند از محور بدن در این مفصل جلو تر قرار می گیرد. به همین صورت اثر نیروهای خارجی بر بدن بر روی هر یک از این مفاصل با به کار بردن عبارتی که بیانگر حالت مفصل هنگام اعمال نیروها است بررسی می شود. در هر یک از این حالا عضله ای فعال می شود که نام آن در جدول ذکر شده است.

  • تماس اولیه
مفصلجهت برآیند واکنش زمیناثر نیروهای خارجی بر بدنعضلات فعال شده
مچ پارو به عقبحرکت رو به پایین مچدورسی فلکسور ها
زانورو به جلوصاف شدن زانوVasti
لگنرو به جلوخم شدنهیپ اکستنسور ها
  • لودینگ ریسپانس
مفصلجهت برآیند واکنش زمیناثر نیروهای خارجی بر بدنعضلات فعال شده
مچ پارو به عقبپلنتار فلکشندرسی فلکسور ها
زانورو به عقبفلکشنVasti
لگنرو به جلوفلکشنهیپ اکستنسورها
  • میداستنس
مفصلجهت برآیند واکنش زمیناثر نیروهای خارجی بر بدنعضلات فعال شده
مچ پارو به جلودورسی فلکشنپلانتار فلکسور ها
زانوعقب به جلوفلکشن به اکستنشندر هنگام فلکشن عضلات Vasti فعال شده و در زمان اکستنشن هیچ عضله ای فعال نمی شود.
لگنجلو به عقبفلکشن به اکستنشنهیچ یک
  • ترمینال استنس :
مفصلجهت برآیند واکنش زمیناثر نیروهای خارجی بر بدنعضلات فعال شده
مچ پارو به جلودورسی فلکشنپلانتار فلکسور ها
زانورو به جلو، تنها در زمان تماس اولیه رو به عقب حرکت می کند.اکستنشنهیچ یک
لگنرو به عقباکستنشنهیچ یک
  • پیش نوسان:
مفصلجهت برآیند واکنش زمیناثر نیروهای خارجی بر بدنعضلات فعال شده
مچ پارو به جلودورسی فلکشنالاستیک ریکویل های پلانتار فلکسور ها
زانورو به عقباکستنشنرکتوس فموریس
لگنرو به عقباکستنشن ماهیچه اداکتور لونگوس و رکتوس فموریس

مفاصل درگیر در راه رفتن در صفحه ی ساژیتال

نیروهای دورسی/پلنتار فلکشن

بر اساس رنگ های مشخص شده در تصویر بالا، نمودار زیر نیروهای دورسی/پلانتار را برای یک سیکل راه رفتن رسم کرده است. خط افقی نشان دهنده ی میزان پیشروی در سیکل و خط عمودی میزان نیرو را نشان می دهد.

با توجه به نمودار، در مرحله ی لودینگ ریسپانس، نیروی موجود در مچ پا از نوع پلنتار فلکشن است. پس از آن تا مرحله ی ترمینال استنس دورسی فلکشن در مچ پا افزایش می یابد و در مرحله ای که وزن در حال انتقال به پای دیگر است پا به حالت طبیعی خود بازگشته است.

براساس تحقیقات، عضلاتی که در طی دورسی فلکشن ها درگیر می شوند شامل: تیبیالیس قدامی (Tibialis anterior)، اکستانسور بلندانگشتان (Extensor digitorum longus) و اکستانسور بلند شست (Extensor hallucis longus) هستند. هر یک از عضلات دارای نمودار Emg هستند که در این مقاله فرصت بررسی هریک از نمودار ها فراهم نیست.

هم چنین، در طی پلنتار فلکشن عضلات : سولئوس (Soleusگاستروکنمیوس (Gastrocnemiusعضله خم کننده بلند انگشتان (Flexor digitorum longus) و فلکسور هالوسیس لونگوس (Flexor Hallucis Longus) دچار انقباض می شوند که شدت درگیری هریک متفاوت است.

نیروهای فلکشن/اکستنشن زانو

با توجه به سیکل راه رفتن که بالاتر بررسی شد، هر یک از مراحل در نمودار زیر میزان نیروی فلکشن یا اکستنشن موجود در زانو را نشان می دهد. همان طور که مشاهده می کنید، از شروع مرحله ی تماس اولیه خم شدن زانو شروع شده و در مرحله ی مید استنس این نیرو تبدیل به اکستنشن شده که زانو صاف می شود. پس از این مرحله و قبل از شروع پیش نوسان، دوباره کشش زانو شروع شده و به مقدار حداکثری در نمودار می رسد.  در انتهای این مراحل عضلات چهارسر زانو برای صاف شدن آن فعال شده و اثر همسترینگ را خنثی می کنند.

در اکستنشن زانو عضلاتی که درگیر می شوند شامل: واستوس مدیالیس لونگوس(Vastus Medialis Longus)، واستوس مدیالیس آبلیک(Vastus Medialis Oblique)، واستوس اینترمدیوس(vastus intermedius)، واستوس لترالیس(vastus Lateralis) و رکتوس فموریس  (Rectus Femoris) هستند.

برای فلکشن زانو نیز عضلات : بی سپس فموریس لانگ هد (Biceps Femoris long head)، بی سپس فموریس شورت هد (Biceps Femoris Short head)، سمی ممبرانوسوس(Semimembranosus) و سمی تندینوسوس (Semitendinosus) درگیر هستند.

نیروهای فلکشن/اکستنشن لگن

فلکشن های موجود در لگن از اولین مرحله که تماس اولیه است شروع شده و پس از مید استنس به اکستنشن تبدیل می شود. اکستنشن عضلات لگن پس از مرحله ی ترمینال استنس که در آن پاشنه ی پا در حال جدا شدن از زمین است نیز ادامه دارد. در نهایت مرحله ی نوسان انتهایی موجب کشیدگی لگن شده و نمودار را به سمت بالا تغییر می دهد. در هر یک از فلکشن و اکستنشن لگن عضلات مختلفی درگیر می شوند.

 از جمله عضلاتی که در فلکشن درگیرند عبارتند از: اداکتور لانگوس (Adductor Longusعضله ایلیاکوس (Iliacus) ، رکتوس فموریس (Rectus Femoris)،و سارتوریوس (Sartorius)  و عضلاتی که در اکستنشن لگن منقبض می شوند شامل: بی سپس فموریس لانگ هد (Biceps Femoris long head)، سمی ممبرانوسوس(Semimembranosus)، سمی تندینوسوس (Semitendinosus)، گلوتئوس ماکسیموس (Gluteus Maximus) و اداکتور ماگنوس (Adductor Magnus)  هستند.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *