تحقیق مقاله خصوصیت بیومکانیکی و فیزیولوژیکی حرکات ایزوکلینیک

این کتاب عمدتا به اندازه گیری و شرایط عملکرد عضله ایزوکلینیکی در کارهای کلینیکی می پردازد. اصطلاح Isokinetic به شرط خاصی اطلاق می گردد که در آن یک عضله یا گروه عضلانی در برابر یک مقاومت تطبیق یافته و کنترل شده که سبب حرکت بخشی از عضو تحت یک زاویه پایدار و یا سرعت خطی بر بخشی از دامنه حرکت آن عضوی شود، مقابله می کند. در این فصل برخی از موضوعات مستقل بیومکانیکی و فیزیولوژیکی در باب استفاده از سیستم های Isokinetic بحث می شود.

قبل از پرداختن به موضوع اصلی این فصل نیاز به اندازه گیری می بایست روشن و واضح شود. قدرت عضله که فاکتور اصلی در قلمرو عملکردی عضلات عمومی می باشد نزدیک به یک قرن در استفاده از تکنیک MMT (ارزیابی دستی عضله) مورد ارزیابی قرارگرفت. ارتباط مشخص MMT با Isokinetic درجات 3، 4و 5 می باشند که تحت عنوان توانایی یک عضله (گروه عضلانی) برای غلبه بر مقاومت جاذبه (درجه 3) غلبه بر مقاومت جاذبه و مقاومت اندک (درجه 4) و غلبه بر حداکثر مقاومت اعمالی (درجه 5) تعریف می گردند. این درجات بطور عمده به استاتیک Isokinetic مربوط می شوند تا ظرفیت دینامیکی. می بایست مدنظر داشت اگرچه درجه 3 یک اندازه قابل مشاهده می باشد. اما درجات 4و5 با توجه به حدت (تیزی) حسی منعکس شده از طرف بیمار و توسط افراد متخصص تعیین می شوند بهرحال توانایی بشر در تشخیص دقیق میزان مقاومت در هر دو منظر مطلق و نسبی ضعیف می باشد. (Sepega , 1995) بعنوان مثال تفاوتهای موجود به میزان قدرت کمتر از 25% بطور کلی غیرقابل شناسایی می باشند.در نتیجه و با توجه به تعریف اگر عضله طرف درگیر با عضله مرجع (طرف غیر درگیر) با عضله مرجع (طرف غیردرگیر) به توازن برسد و یا بخشی از قدرت آن را گرفته باشد. از تکنیک MMT نمی توان به تصمیم غیری قابل اتکائی دست یافت. علاوه براین پیشرفت عملکرد عضله را نمی توان بطور موثر تخمین زد.

این مشکل با این حقیقت که درجه 4 مسئول %90-60 قدرت عضلانی است، پیچیده تری شود. این عدد از آنالیز (حداکثر) قدرت انتهایی عضلات استنتاج گردیده است که به سنجش Isokinetic در برابر قدرت مورد نیاز برای مقاومت کردن در برابر گرانش اشاره می کند. بعبارت دیگر به ترتیب درجه s دوبرابر درجه 3 (Dvir 1997a). جدول 1-1  محدوده شاخص هایی را ترسیم می نماید که برای درجه 3 بر اساس وضعیت عضوی که حداکقر نیروی جاذبه وارد شود، محاسبه گشته است. نمرات درجه 5 بر x منابع منتشره متنوع متکی می باشد. بوضوح به استثناء فلکسورها و ابداکتورهای hip که در وضعیت sidelying , supine برای متعادل ساختن حرکات قابل توجه و اعمال شده توسط وزن اندام تحتانی مورد نیاز می باشند. در سایر نمونه ها مقاومت جاذبه معادل %20-4 حداکثر حرکت (قدرت) اعمالی توسط عضلات مربوط می باشد.در نتیجه اکثر پتانسیل هی عضلاتی در درجه 4 قرارمی گیرند. اگرچه این موضوع به ناچار منجر به تقسیمات جزئی (بعنوان مثال +3 و -5) می شود که کاربرد این تقسیمات نه تجدیدشدنی می باشند و نه معتبر. بواسطه سلولهای حساس به فشار آنها و خلاقیت های تکنولوژی مرتبط، سنجش پویایی Isokinetic می تواند بطور موثرتر و دقیق تری حداکثر ظرفیت حقیقی عضلات را بخوبی تفاوتهای ظریف موجود در مراحل عملکردی عضله اندازه بگیرد آنها می توانند این عمل را تحت فشارهای استاتیک و نیز دینامیک انجام دهند و اطلاعاتی را بدست آورند که به مراتب افزون تر از اطلاعاتی است که با استفاده از سایر تکنیک های دستی یا دستگاهی حاصل می گردد.

اصول پایه

اربطه کشش – طول

عملکرد عضلات ارادی و غیرارادی

دینامومتری Isokinetic منحصرا برای عملکرد عضلات ارادی بکار برده می شود. این بدان معنا می باشد که علاوه بر عوامل مکانیکی و فیزیولوژیکی عوامل روانی نیز دخیل می باشند به راستی اشتیاق و میل به همکاری از افراد ضروری آزمون Isokinetic می باشند. به هر حال ممکن است از سنجش پویایی Isokinetic برای سنجش عملکرد عضلانی که ممکن است در ابتدا غیرارادی باشند، بعنوان مثال در مریض هایی که از فلج های spasdic ناشی از سکته مغزی رنج می برند، استفاده شود.

رابطه اصلی

اساسی ترین رابطه حاکم بر عملکرد  عضله رابطه بین طول عضله و حجم کشش ناشی از آن می باشد. دانش ما در این زمینه منحصرا متکی بر آزمایشات صورت گرفته برروی حیوانات می باشد. در نمونه های اندک آزمایش شده برروی انسان یافته ها در داوطلبانی با قطع عضو (Rolston etal 1949) Cineplastic با اصول اثبات شده حاصله از آزمایشات انجام شده برروی حیوانات مطابقت داشته است.

اصول انقباض های Isometric

تحلیل انقباضات Isometric بر پایه تنظیمات تجربی استوار می باشد که در آن طول عضله (متغیر مستقل) توسط آزمایش کننده تعیین می شود و کشش تحت فشار Passine یا تحریک الکتریکی (متغیر وابسته) توسط دستگاه اندازه گیری نیرو ضبط می گردد. (Hill 1953)

بدلیل شروع حرکت در وضعیت Slack بطوری که فاصله بین دو انتهای عضله از طول کلی عضله کوتاهتر است، عضله به استفاده از تحریک الکتریکی وادار می شود. کشش حاصله توسط یک سلول فشاری متصله به مجموعه ای از عضلات اندازه گیری می گردد. فاصله بین دو انتهای عضله اندکی افزایش می یابد و در یک نقطه معین مقاومت Passive حتی قبل از تحریک توسط سلول فشاری ضبط می ردد. این روند تا توقف افزایش آشکارای کشش تکرار می گردد.

کشش ضبط شده توسط پویا سنج دو منبع مستقل را بیان می کند. (شکل 1-1)

کشش active ایجاد شده توسط ارکان قابل انقباض عضله

کشش passive ایجاد شده توسط ارکان غیرقابل انقباض عضله

از آن جایی که دو مورد ذکر شده بطور فیزیکی بهم متصل اند، اندازه گیری همزمان عملکرد مستقل آنها غیرممکن است. به هر حال کشش active با کاهش مقدار کشش passive حاصل می شود. بعنوان مثال در ثبت کردن قبل از تحریک ناشی از مقدار متشابهی از کشش کلی خط منحنی توصیف کننده جزء active تقریبا شکل U معکوس کاملا قرینه دارد. (شکل 1-1)

طول عضله مطابق با حداکثر کشش active بعنوان length resting  شناخته می گردد که نبایستی آنرا با طول عضله در حالت آناتومیک اشتباه گرفت. بنابراین قدرت (به پایین نگاه کنید) افزایش یافته توسط عضله در length resting   با حداکثر میزان خود یکسان نمی باشد.

رابطه کشش – طول تمامی عضلات منعکس کننده رفتار مکانیکی فیبر عضلانی است. (Gordon et al 1969) . میزان افزایش کشش به تعداد پل های عرضی موجود بین رشته های active و myosin‌ مرتبط می باشد که در جای خود به میزان هم پوشانی آنها نیز مرتبط می باشد.

قدرت عضله

حداکثر گشتاور

تکنیک های Isometricو Isokinetic و یا سایر تکنیک ها که برای اندازه گیری نیرو – عضله در موجودات زنده بکار می روند، همگی بر پایه روش های گوناگونی استوار می باشند. بجای نیرو که اصولا یک عامل خطی است، اصطلاح قدرت مناسب تر است. قدرت بعنوان اثر  چرخشی نیرو، تولیدشده توسط یک عضله یا گروه عضلانی اطراف مفصل مورد بررسی و نیز با نام حرکت عنوان می گردد. گرچه قدرت نسبت به هر نقطه ای درامتداد دامنه حرکت مفصل (Rom) و در محل اعمال اثر عضلات معرفی می گردد. ولی معنای رایج قدرت نقطه ای از Rom می باشد که در آن جا قدرت به حداکثر مقدار خود می رسد و از این رو اصطلاح اوج حرکت یا اوج گشتاور نامیده می شود. قدرت همچنین شامل مفهوم Synergy ( کار توام) مرجع ایجادی محل کاربرد، تلفیق حرکت تعدادی عضله نسبت به یک عضله می باشد. (Herzog etal 1991) .

بدون درنظرگرفتن اثر جاذبه در یک حرکت، قدرت با ثبت نیروی اعمال شد، توسط عضو distal بدن بر مفصل و توط یک حس گر پویاسنج و افزایش حجم محدود شده توسط طول بازوی اهرمی س گر نیرو اندازه گرفته شود. (2-1fig) تا ایجاد حرکت نماید. (M). بعبارت دیگر ظرفیت مکانیکی عضله تنها از روش اندازه گیری مستقیم بدست می آید. علاوه براین ملاحظات مکانیکی ساده نشان می دهد که میزان نیروی اعمالی بر حس گر نیرو رابطه معکوسی با فاصله بین محور مفصل ونقطه اعمال نیرو دارد.

بدلیل کوچکی کلی بخش های بدن، حتی انحراف cm1 از placement اصلی حس گر ممکن است به محص ارزیابی دوباره خطاهای تقریبی %5-5/2 با تاثیر مشابه بر قابلیت تکثیر یافته های ارزیابی ایجاد شود.

نیروی کلی و نیروی قابل اندازه گیری

به هر حال تفاوت اساسی دیگری میان روشهای رایج و مستقیم می باشد بدین معنا که روش آخر تنها بخشی از نیروی کلی عضله می باشد که قابل اندازه گیری است. بعنوان مثال شکل 3-1 که قیاسی از نمای planer مفصل آرنج است. نیروی F ، توسط عضله brachialis ایجاد ودر این جا با نیروی flenor کلی نشان داده شده است. برداری با دو جز» نیروی (Fta) transarticular و نیروی چرخشی (Fr) جزء transarticular بعنوان تثبین کننده مفصل عمل می کند اما در ایجاد حرکت در اطراف آرنج مداخله نمی کند.

در شرایط پویا dynamic : عمل خم کردن و یا جلوگیری از entersior باز و توسط جزء چرخشی (rotatory) نیروی brachialis انجام می شود. میزان حرکت (M) با افزایش جزء چرخشی(Fr)  (3-1 fig) توسط طول اهرم d محدود می گردد. طول اهرم d فاصله عمودی میان (Fr)  تا مرکز چرخشی در مفصل آرنج می باشد. M=Frd و از دیدگاه مثلثات    که  جهتی است که F در ان اعمال شود و یا زاویه کاربرد (AOA) (3-1 fig) و بطور کلی

منحنی حرکت – وضعیت زاویه ای

بنابراین با افزایش طول d حرکت عضلانی وابسته به دو عامل است: نیروی عضله وسینوس زاویه کاربرد.  . این تنوعات تا حدی در روش مخالف کاربرد دارد. وقتی که عضله بر بیشترین حالت اتساع خود می باشد و با توجه به کاهش حجم AOA , M بسیار کوچک می شود و از این رو سینوس زاویه در حداقل مقدار خود می باشد. و هنگامی که عضله کوتاهتر می شود. کشش عضله توانایی کم شدن را کسب می کند بعنوان مثال F کم شده اما AOA متناسب با آن و از این رو  sin افزایش می یابند. در خلال بخشهای اولیه ROM کلی میزان افزایش  سریعتر از میزان افزایش نیروی عضله متناسب F و حرکت M ایجاد شده توسط عضله عموما براین بش افزایش می یابد. این دلیلی است برای افزایش مشاهده شده در قدرت عضله ناشی از گذر از موقعیت لبه خارجی به دامنه میانی است.

عکس این موضوع ممکن است در بخش بعدی غالب گردد و ناشی ازگذر از موقعیت دامنه میانی به لبه داخلی است که منسجم به کاهش حرکت M می گردد.

شکل منحنی حرکت – وضعیت زاویه ای در شکل 4-1 نشان داده شده است که این منحنی متکی بر ارزیابی Isokinetic و pronatorها و supinatorها آرنج می باشد.

اصلاح نیروی جاذبه:

در انقباض های dynamic حرکت خارجی یعنی حرکتی که بر عضله غلبه می کند توسط سه جزء مجزا ایجاد می شود:

وزن قسمتهای dital مفصل

فشار برخلاف عملی که انجام گیرد. بعنوان مثال بلندکردن یک شیء.

مقاومت ثابت اندام (Ia)

به محض رسیدن به شرایط Isokinetic یعنی بازو اهرمی به یک سرعت زاویه ای پایدار برسد، اجزاء شتاب بی اهمیت می شوند.بنابراین به منظور تعیین نیروی خالص عضله در نظرگرفتن تاثیر وزن ضروری است. شکل 15-1 به اندازه گیری Isometric قدرت flenorها و entersorهای زانو سر وضعیت نشسته اشاره دارد. Entersorها سر جهت مخالف وزن پا و مقاومت dynamometer عمل می کند. حرکت اعمالی توسط Entersorها و Me (پاد ساعتگرد در شکل 5-1) می بایست با مجموع حرکات وزن پا (ساق و foot)  Mleg و حرکت اعمالی توسط مقاومت dynamometer و Md (هر دو ساعتگرد در شکل 5-1) برابر باشد. این رابطه در معادله زیر آمده است: Me = Md + Mleg

از طرف دیگر وقتی flenorها بصورت Isometric انقباض می یابند، حرکت ایجادی ناشی از این عمل Mf و حرکت اعمالی توسط وزن پا در یک جهت عمل می کنند. (ساعتگرد در شکل 5-1). و از این رو معادله زیر برقرار است: Mf + Mleg = Md و یا بعبارتی Mf =Md- Mleg  

بنابراین در gravitional position قدرت entensor ها ممکن است ناچیز گرفته شوند و قتر flenorها با حرکتی برابر با حرکت جاذبه زیاد برآورد شوند. در ارزیابی Isokinetic موارد ذکرشده در موارد متشابه entensor و انقباضات هم مرکز flenor یافت می شوند. بعنوان مثال در جایی که عضله بر وزن عضو و مقاومت dynamometer غلبه می کند. به منظور دستیابی به میزان صحیح قدرت عضله، اجرای مرحله ای مرسوم به gravity correction ضروری است که این روند در سیستم های تجاری موجود Isometric دخالت دارد. این روند بر پایه سنجش وزن عضو دریک موقعیت ثبت شده و ارائه شده (هرچه نزدیک تر به افق) که توسط سیستم سلول فشاری و یک محاسبه مثلثاتی ساده که در پردازش اطلاعات حرکت یا نیرو توسط کامپیوتر دخالت می کند،انجام می گیرد.