8مکانیک حرکت-تحلیل راه رفتن-1403.pdf

‫مکانیک حرکت انسان‬ ‫تحلیل راه رفتن‬ ‫ش ه نا ز ب م ب ئ ی چ ی‬ ‫عض و ه یا ت ع ل م ی د ا ن ش کده ع ل وم و ر زش ی‬ ‫د ا ن ش گاه ف رد و سی م ش هد‬ ‫‪1‬‬  ‫مراحل راه رفتن فر...

‫مکانیک حرکت انسان‬ ‫تحلیل راه رفتن‬ ‫ش ه نا ز ب م ب ئ ی چ ی‬ ‫عض و ه یا ت ع ل م ی د ا ن ش کده ع ل وم و ر زش ی‬ ‫د ا ن ش گاه ف رد و سی م ش هد‬ ‫‪1‬‬  ‫مراحل راه رفتن فرد‬ ‫به معنای‬ ‫‪Gait‬‬ ‫همراه با تغییرات مرکز ثقل در سه صفحه بر روی منحنی های سینوسی‬ ‫‪ ‬در حین راه رفتن ‪ ،‬دائما محل مرکز ثقل در انسان تغییر می کند‪.‬‬ ‫‪ ‬روند تغییرات مرکز ثقل بدن در حین راه رفتن نباید از حد مطلوبی بیشتر شود‪ ،‬زیرا نشان دهنده مصرف انرژی اضافه‬ ‫است‪.‬‬ ‫‪‬حرکات بدن در حین مراحل راه رفتن ‪ Gait‬موزون و نرم و راحت می باشد‪.‬‬ ‫‪‬هر ‪ Gait‬طبیعی سه ویژگی دارد‪:‬‬ ‫‪ -1‬صرف حداقل انرژی )‪)Effortless‬‬ ‫‪ -2‬انجام نرم و راحت حرکات )‪)Smooth‬‬ ‫‪ -3‬هماهنگ و موزون بودن حرکات )‪)Rhythmic‬‬ ‫‪2‬‬  ‫‪ ‬نیروهای موثر در‪ Gait‬به دو گروه کلی تقسیم می شوند‪:‬‬ ‫‪Internally Generated Force(IGF) -1‬‬ ‫نیروهای داخلی و نیروهای تولید شده توسط ساختارهای بدن خصوصا عضالت‬ ‫‪Externally Generated Force(EGF) -2‬‬ ‫نیروهای خارجی بوده و شامل اینرسی‪ ،‬جاذبه زمین و نیروی عکس العمل زمین )‪)GRF‬‬ ‫‪ %80 ‬نیروهای دخیل در ‪ Gait‬نیروهای خارجی و ‪ %20‬آن نیروهای داخلی عضالت هستند‪.‬‬ ‫‪‬در تولید نیروهای داخلی جهت انجام ‪ Gait‬هر سه نوع انقباض درگیر می باشند‪.‬‬ ‫‪ ‬انقباض کانسنتریک جهت تولید نیرو و به عنوان شروع کننده حرکت بوده و کار مثبت انجام می دهند‪.‬‬ ‫‪ ‬انقباض اکسنتریک جهت کنترل حرکت استفاده می شوند و کار آن منفی است‪.‬‬ ‫‪ ‬انقباض ایزومتریک جهت ثبات در مفاصل در حین ‪ Gait‬استفاده می شوند‪.‬‬ ‫‪3‬‬  ‫بررسی آناتومیکی راه رفتن‬ ‫ران‬ ‫‪ ‬حین راه رفتن حرکت در مفصل ران حول سه محور انجام می گیرد‪.‬‬ ‫‪ -1‬فلکشن و اکستنشن حول محور داخلی‪ -‬خارجی(فرونتال)‬ ‫‪ -2‬ابداکشن و اداکشن حول محور قدامی‪ -‬خلفی (ساجیتال)‬ ‫‪ - 3‬چرخش داخلی و خارجی حول محرو طولی (ورتیکال)‬ ‫‪ ‬اگرچه بیشتر حرکت ران حین راه رفتن فلکشن و اکستنشن است اما حرکت در صفحات دیگر نیز بسیار ضروری می باشند‪.‬‬ ‫‪4‬‬  ‫بررسی آناتومیکی راه رفتن‬ ‫زانو‬ ‫‪ ‬مفصل زانو دارای سه درجه آزادی از حرکات در حین راه رفتن‬ ‫‪ ‬مهمترین حرکت فلکشن و اکستنشن حول محور فرونتال‬ ‫‪ ‬چرخش داخلی و خارجی ران و همچنین ابداکشن و اداکشن زانو (‪ )Varus- Valgus‬نیز امکان دارد‬ ‫رخ دهد‪.‬اما در افراد سالم در کمترین حد خود می باشند‪.‬‬ ‫‪5‬‬ ‫بررسی آناتومیکی راه رفتن‬ ‫مچ و انگشتان پا‬ ‫‪‬حرکت مچ پا به وسیله ساختار مفصل بین درشت نی و استخوان قاپ محدود می شود‪.‬‬ ‫‪‬حرکات دورسی فلکشن (فلکشن) و پالنتار فلکشن (اکستنشن)‬ ‫‪‬اگرچه غالبا پا (‪ )Foot‬به 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)‪.‬‬ ‫‪6‬‬  ‫بررسی آناتومیکی راه رفتن‬ ‫باالتنه‬ ‫‪ ‬لگن و تنه باید بطور جداگانه مورد بررسی قرار گیرند‪.‬‬ ‫‪ ‬در بسیاری از تحقیقات تنه و لگن را به عنوان یک واحد سخت (‪ )rigid unit‬در 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.‬‬ ‫‪7‬‬  ‫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 (‪ )Swing‬و تکیه کردن (‪ )Stance‬است‪.‬‬ ‫‪‬راه رفتن با توجه به حرکات زاویه ای مفاصل اصلی‪ ،‬الگوی فعالیت عضالنی‪ ،‬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 مراحل ‪ swing‬و ‪ stance‬توسط یک پا تعریف می‬ ‫شود‪.‬‬ ‫‪‬هر کدام از دو مرحله راه رفتن شامل چندین زیر بخش هستند‪.‬‬ ‫‪8‬‬  ‫سیکل راه رفتن‬ ‫‪‬چرخه کامل راه رفتن شامل مراحل ‪ swing‬و ‪ stance‬توسط یک پا‬ ‫‪‬هر کدام از دو مرحله راه رفتن شامل چندین زیر بخش هستند‪.‬‬ ‫‪‬یک چرخه کامل راه رفتن را یک گام (‪ )stride‬می نامند‬ ‫‪ ‬یک گام 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.‬‬ ‫‪9‬‬  ‫سیکل راه رفتن‬ ‫‪ 60‬درصد یک گام را تشکیل میدهد‪.‬‬ ‫‪Stance ‬‬ ‫این مرحله از شروع تماس یک پا با زمین تا جدا شدن همان پا بطول می انجامد‬ ‫دراین مرحله پا وزن بدن را تحمل می نماید‪.‬‬ ‫‪40‬درصد یک گام را تشکیل میدهد‬ ‫‪swing ‬‬ ‫مرحلهای است که بخشی از پا در هوا قرار دارد‪.‬‬ ‫‪10‬‬  ‫مراحل ‪Gait‬‬ ‫‪ ‬در تقسیم بندی کلی ‪ Gait‬به دو مرحله تقسیم می شود که هر مرحله نیز به چند بخش تقسیم می شود‪:‬‬ ‫‪ -1‬مرحله ‪( stance‬تکیه گاه یا تکیه کردن)‬ ‫‪ %60‬از مرحله ‪ Gait‬است و زمانی است که بخشی از پا روی زمین است و وزن بدن روی آن قرار می گیرد‪.‬‬ ‫‪ -2‬مرحله ‪( swing‬نوسان یا تاب دادن)‬ ‫‪ %40‬از مرحله ‪ Gait‬را تشکیل می دهد و مرحله ای است که بخشی از پا در هوا قرار دارد‪.‬‬ ‫‪11‬‬  ‫تقسیم بندی های مراحل ‪stance‬‬ ‫‪ ‬مرحله ‪ stance‬به چند مرحله تقسیم می شود که به ترتیب عبارتند از‪:‬‬ ‫‪ Heel strike(H.s.) -1‬یا )‪ :Heel contact(H.c.‬لحظه تماس پاشنه به زمین‬ ‫‪ : Foot Flat(F.F) -2‬مرحله ای که بتدریج کف پا به زمین می آید‪.‬‬ ‫‪ :Mid stance(M.st) -3‬کف پا کامال بر روی زمین قرار می گیرد و وزن بدن بطور کامل روی کف پا قرار دارد و‬ ‫مرحله میانی ‪ stance‬می باشد‪.‬‬ ‫‪ :Heel off (H.o) -4‬پاشنه پا به تدریج از زمین بلند می شود‪.‬‬ ‫‪ :Toe off (T.o) -5‬انگشتان پا با زمین در تماس هستند و در حال بلند شدن از زمین می باشند‪.‬این مرحله را مرحله پایانی‬ ‫)‪ (Terminal stance‬و مرحله پیش از‪ )preswing)Swing‬نیز می نامند‪.‬‬ ‫‪12‬‬  ‫مراحل ‪…..stance‬‬ ‫‪ ‬مرحله ‪ Heel off‬تا آخر ‪ Toe off‬یعنی از زمان بلند شدن پاشنه تا بلند شدن انگشتان پا را مرحله هل دادن یا‬ ‫)‪ Push off(P.o‬می نامند‪.‬‬ ‫‪‬باید دقت شود که بعضی از مراحل ‪ Gait‬در یک نقطه زمانی رخ می دهند و برخی دیگر در فاصله بین دو نقطه‬ ‫وجود دارند‪.‬‬ ‫‪‬مثال‪ - :‬مراحل ‪ H.c , M.st ,T.o‬در یک نقطه هستند‪.‬‬ ‫‪ -‬مرحله ‪ F.F‬بین ‪ H.c‬و ‪ M. St‬رخ می دهد‪.‬‬ ‫‪ -‬مرحله ‪ H.o‬بین ‪ M.st‬و ‪ T.o‬می باشد‪.‬‬ ‫‪13‬‬  ‫مراحل ‪…..stance‬‬ ‫از دیدگاهی دیگربه چهار مرحله تقسیم می شود‪:‬‬ ‫‪stance ‬‬ ‫‪ :Initial contact -1‬آغاز تماس پاشنه پا با زمین ( همان ‪)H.c‬‬ ‫‪ :Loading response -2‬یعنی تحمل وزن و شامل دو مرحله ‪ F.F‬و ‪M. st‬‬ ‫‪ :Push off -3‬یعنی هل دادن و به جلو راندن‬ ‫‪ :Preswing / Terminal stance -4‬مرحله آخر ‪ stance‬یا مرحله پیش نوسانی‬ ‫‪14‬‬  ‫تقسیم بندی های مراحل ‪swing‬‬ ‫‪ Swing‬مانند ‪ stance‬به چند مرحله تقسیم می شود‪.‬‬ ‫‪ :Acceleration -1‬مرحله ای که در آن شتاب پا افزایش می یابد و پا به هوا پرتاب می گردد‪.‬‬ ‫نیروی الزم برای این کار از مرحله ‪ Push off‬تامین می گردد‪.‬‬ ‫‪ :Mid swing)M.sw) -2‬مرحله میانی نوسان پا در هوا می باشد‪.‬‬ ‫‪ :Decceleration -3‬بتدریج شتاب پا کاهش می یابد و آماده می شود که پاشنه به آرامی با زمین تماس پیدا کند و به آن مرحله پایانی‬ ‫‪ (Terminal swing) swing‬می گویند‪.‬‬ ‫‪15‬‬  ‫متغیرهای مکان‪ -‬زمان راه رفتن‬ ‫‪‬متغیرهای مکان‪ -‬زمان از وقایع مکانی و زمانی مراحل مختلف ‪ Swing‬و ‪ Stance‬بدست می آیند‪.‬‬ ‫‪ ‬سیکل کامل راه رفتن شامل ‪ 2‬قدم (‪ )step‬است‪.‬‬ ‫‪ ‬قدم یا ‪ step‬شامل تماس پاشنه یک پا تا تماس پاشنه پای دیگر است‬ ‫‪ ‬از تماس پاشنه یک پا تا تماس بعدی پاشنه همان پا یک گام یا ‪ stride‬میباشد‪.‬‬ ‫‪16‬‬  ‫سیکل راه رفتن‬ ‫‪‬یک ‪ G.S‬یا یک گام کامل از ‪ H.C‬یک پا تا ‪ H.C‬مجدد همان پا است که ‪ 1/1‬ثانیه 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.C‬یک پا تا ‪ H.C‬پای مقابل‪.‬‬ ‫‪17‬‬  ‫سیکل راه رفتن‬ ‫‪ ‬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.L‬گفته میشود‬ ‫‪ ‬مسافتی که فرد در نیم سیکل طی میکند طول قدم (‪ )step length‬نامیده می شود‪.‬‬ ‫‪‬تعداد قدم هایی که در یک دقیقه برداشته می شود اصطالحا تواتر‪ ،‬فرکانس قدم زدن یا ‪ cadence‬نامیده میشود‪.‬‬ ‫‪‬در راه رفتن عادی در هر دقیقه حدود ‪ 90‬تا ‪ 100‬قدم بر میداریم و در راه رفتن سریع باالی ‪ 100‬قدم برمیداریم‪.‬‬ ‫‪‬مسافتی که فرد در یک دوره راه رفتن طی مینماید برابر است با تعداد قدم ها در دقیقه ضرب در طول قدم‪.‬‬ ‫‪18‬‬  ‫‪‬مقادیر نرمال و عادی متغیرهای مکان و زمان راه رفتن به شرح زیر است‪:‬‬ ‫‪ -1‬زمان یک چرخه کامل راه رفتن (گام) بین ‪ 1‬تا ‪ 2/1‬ثانیه به طول می انجامد‬ ‫‪ -2‬مسافت طی شده در یک گام بین ‪ 2/1‬تا ‪ 9/1‬متر‬ ‫‪ -3‬مسافت طی شده در یک قدم ‪ 56/0‬تا ‪ 1/1‬متر‬ ‫‪ -4‬عرض قدم بین ‪ 7/7‬تا ‪ 6/9‬سانتی متر‬ ‫‪ -5‬تواتر یا فرکانس قدم ها ‪ 90‬تا ‪ 140‬قدم در دقیقه‬ ‫‪ -6‬سرعت راه رفتن ‪ 9/0‬تا ‪ 8/1‬متر بر ثانیه‬ ‫‪19‬‬  ‫‪‬در حین ‪ gait‬مرحلهای به نام ‪ Duble support‬یا حمایت دوگانه وجود دارد که یک پا در مرحله‬ ‫‪ off push‬و پای دیگر در مرحله ‪ H.C‬است‪.‬‬ ‫‪‬این مرحله‪ ،‬جایی است که مرکز ثقل در پایین ترین حد خود قرار دارد و ثبات ‪ gait‬در بیشترین حد‬ ‫خود است‪.‬‬ ‫‪‬حمایت دوگانه در هر چرخه کامل راه رفتن(گام) دو بار رخ می دهد و حدود ‪ 5/22‬درصد یک گام‬ ‫را به خود اختصاص می دهد‪.‬‬ ‫‪20‬‬ 21  ‫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.F‬داشته باشیم‪.‬‬ ‫‪ ‬ولی در تند راه رفتن ‪ H.C‬یک پا با ‪ H.O‬پای دیگر همراه است و ‪ F.F‬یک پا با ‪ T.O‬پای مقابل‬ ‫همراه است‪.‬‬ ‫‪‬هر چه سرعت راه رفتن بیشتر باشد مدت زمان حمایت دوگاه یا همان ‪support double‬‬ ‫(‪)D.s‬کاهش مییابد‬ ‫‪ ‬در دویدن اصالً ما ‪ D.s‬نداریم و ثبات کمتر میشود‪.‬‬ ‫‪22‬‬ ‫پایان‬ ‫‪23‬‬