جلد 18، شماره 7 - ( 6-1398 )                   جلد 18 شماره 7 صفحات 675-688 | برگشت به فهرست نسخه ها

XML English Abstract Print


Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:

Tajdini kakavandi H, Sadeghi H, Abasi A. Investigating Ground Reaction Forces and Electromyography Muscle Activity of Lower Extremity During the Stance Phase of Walking in Active Male with and Without Genu Varum Deformity in Kharazmi University in 2017: A Descriptive Study. JRUMS. 2019; 18 (7) :675-688
URL: http://journal.rums.ac.ir/article-1-4314-fa.html
تاجدینی کاکاوندی حسین، صادقی حیدر، عباسی علی. بررسی مؤلفه‌های نیروی عکس‌العمل زمین و فعالیت الکترومیوگرافی عضلات اندام تحتانی طی مرحله استقرار راه رفتن در مردان فعال با و بدون زانوی پرانتزی در دانشگاه خوارزمی در سال 1396: یک مطالعه توصیفی. مجله دانشگاه علوم پزشکی رفسنجان. 1398; 18 (7) :675-688

URL: http://journal.rums.ac.ir/article-1-4314-fa.html


گروه بیومکانیک ورزشی، دانشکده تربیت‌بدنی و علوم ورزشی، دانشگاه خوارزمی، تهران، ایران
متن کامل [PDF 345 kb]   (121 دریافت)     |   چکیده (HTML)  (365 مشاهده)
متن کامل:   (72 مشاهده)
مقاله پژوهشی
مجله دانشگاه علوم پزشکی رفسنجان
دوره 18، مهر 1398، 688-675
 
بررسی مؤلفه‌های نیروی عکس­العمل زمین و فعالیت الکترومیوگرافی عضلات اندام تحتانی طی مرحله استقرار راه رفتن در مردان فعال با و بدون زانوی پرانتزی در دانشگاه خوارزمی در سال 1396: یک مطالعه توصیفی
حسین تاجدینی کاکاوندی[1]، حیدر صادقی[2]، علی عباسی[3]
دریافت مقاله: 20/3/97   ارسال مقاله به نویسنده جهت اصلاح: 7/7/97      دریافت اصلاحیه از نویسنده: 27/1/98         پذیرش مقاله: 28/1/98

چکیده
زمینه و هدف: زانوی پرانتزی از شایع­ترین ناهنجاری­های مفصل زانو است که به علت انحراف محور مکانیکی اندام تحتانی، می­تواند تغییراتی در مسیر اعمال نیروها بر بدن و نحوه عملکرد عضلات اندام تحتانی ایجاد کند. هدف از مطالعه حاضر، تعیین مؤلفه‌های نیروی عکس­العمل زمین و فعالیت الکترومیوگرافی عضلات اندام تحتانی طی مرحله استقرار راه رفتن در افراد با و بدون زانوی پرانتزی بود.
مواد و روش­ها: در این مطالعه توصیفی که در دانشگاه خوارزمی در سال 1396 انجام شد، 30 مرد فعال برحسب وضعیت زانویشان در دو گروه زانوی پرانتزی (15 نفر) و طبیعی (15 نفر) با دامنه سنی 20 تا 25 سال مورد بررسی قرار گرفتند. با استفاده از دستگاه صفحه نیرو و الکترومیوگرافی به ترتیب نیروهای عکس­العمل زمین و فعالیت عضلات محاسبه شد. از آزمون t مستقل برای بررسی اختلافات بین گروهی استفاده شد.
یافته­ها: نتایج آزمون آماری نشان داد که نیروی عمق مؤلفه عمودی نیروی عکس­العمل زمین در گروه طبیعی به‌طور معنی‌داری، بیش­تر از گروه زانوی پرانتزی است (018/0=P). هم­چنین عضله سرینی میانی در مرحله انتقال وزن حین راه رفتن در گروه زانوی پرانتزی، به‌طور معنی‌داری میزان فعالیت بیش­تری نسبت به گروه طبیعی داشت (031/0=P).
نتیجه­گیری: با توجه به یافته­های این مطالعه، به نظر می­رسد انحراف مکانیکی ناشی از زانوی پرانتزی می­تواند باعث برخی تغییرات در مؤلفههای نیروی عکس­العمل زمین و عملکرد عضلات اندام تحتانی حین راه رفتن ­شود. نتایج به دست آمده می‌تواند ضرورت توجه به این فاکتورها را در افراد مبتلا به زانوی پرانتزی، مهم تلقی کند.
واژه­های کلیدی: زانوی پرانتزی، نیروی عکس‌العمل زمین، الکترومیوگرافی، راه رفتن
 
مقدمه
راه رفتن از جمله وظایف اصلی و عمده اندام تحتانی است که با انجام اعمال جذب نیروهای حاصل از برخورد پا با سطح زمین، حفظ تعادل و تولید نیروهای جلو برنده در ایجاد الگوی یک­پارچه و هماهنگ صحیح راه رفتن، اصلی‌ترین نقش را دارد. در سال­های اخیر مطالعات مختلفی به بررسی تأثیر فاکتورهایی مانند، سن، سرعت راه رفتن و ناهنجاری­های قامتی بر پارامترهای راه رفتن پرداخته­اند [3-1]. دستگاه اسکلتی- عضلانی بدن انسان مجموعه­ای به‌هم‌ پیوسته است که هرگونه تغییر در بخشی از آن می‌تواند بر سایر قسمت­های دیگر اثر گذاشته و باعث بروز مشکلاتی در مهارت‌های حرکتی پایه مانند راه رفتن شود [4]. زانوی پرانتزی (Genu varum) از ناهنجاری­های شایع راستای اندام تحتانی است که در آن برجستگی­های داخلی استخوان ران از یکدیگر دور می‌شوند [5]. شیوع این ناهنجاری در دانش آموزان پسر کشور 84/25 درصد گزارش شده است [6]. مطالعات گذشته گزارش نمودهاند که بروز ناهنجاری زانوی پرانتزی می‌تواند خطر آسیب­پذیری در رباط متقاطع قدامی و خلفی، رباط داخلی زانو و منیسک داخلی مفصل زانو را افزایش دهد [7]. هم­چنین نشان داده شده است که این عارضه می‌تواند با کاهش خون‌رسانی به کپسول مفصلی زانو، منجر به استئوآرتریت زانو گردد [8].
اندازه‌گیری نیروی­های عکس‌العمل زمین در جهت‌های عمودی و افقی حین راه رفتن به‌تازگی معیاری برای شناسایی و یا طبقه‌بندی افراد مد نظر قرار گرفته است [9]. این نیروها از آن­جا که مقدار آن‌ها تکرار شونده می‌باشد دارای اهمیت ویژه­ای هستند و می­تواند در مرحله ابتدایی راه رفتن اثرات آسیب‌رسانی روی ساختارهای عضلانی- اسکلتی داشته ‌باشد [10]. نیروی عکس‌العمل زمین گشتاور نزدیک کننده­ای را در صفحه فرونتال بر مفصل زانو در مرحله استقرار راه رفتن تحمیل می‌کند [11]. Stief و همکاران نشان دادند که در صفحه فرونتال حداکثر گشتاورهای نزدیک کننده زانو در مراحل میانی استقرار و پایانی استقرار راه رفتن در گروه دارای زانوی پرانتزی در مقایسه با افراد طبیعی بیش­تر است. این افزایش میزان گشتاور نزدیک کننده در افراد مبتلا به زانوی پرانتزی می‌تواند عاملی در تخریب بافت­های داخلی مفصل زانو، استئوآرتریت زانو و درد مفصلی باشد [12]. افزایش میزان بار مکانیکی روی بخش داخلی زانو با وجود این‌که تخریب فیبریلاسیون غضروف مفصلی را تسریع می‌کند، ممکن است باعث شروع استئوآرتریت مفاصل مجاور، مانند ران شود. گزارش شده است 36 درصد بیماران مبتلا به استئوآرتریت زانو، استئوآرتریت ران نیز دارند [13].
منطقی به نظر می‌رسد که کوچک­ترین تغییر بیومکانیکی در راستای اندام تحتانی بر فعالیت عضلات تأثیرگذار باشد و منجر به تغییر در عملکرد عضلات و کاهش کارآیی آن‌ها شود [14]. مکانیسم جبرانی ناشی از ضعف عضلانی توسط برخی عضلات دیگر می‌تواند باعث برهم خوردن نسبت نیروهای عضلانی و به دنبال آن باعث تغییرات الگوی حرکتی شود [15]. گرچه تاکنون مطالعات فراوانی عملکرد عضلات را در افراد مبتلا به زانوی پرانتزی مورد مطالعه قرار داده­اند، ولی در اکثر آن‌ها تغییرات ساختاری و عملکردی عضله چهارسر مورد مطالعه قرار گرفته و مطالعات کمی بر روی دیگر عضلات انجام ‌شده است و نیاز به انجام مطالعات بیش­تر در این زمینه احساس می‌شود [19-16].
بنابراین با توجه به شیوع ناهنجاری زانوی پرانتزی و مطالعات محدود و ناقص در نتایج این حوزه [20-18]، هدف مطالعه حاضر تعیین مؤلفه‌های نیروی عکس­العمل زمین و فعالیت الکترومیوگرافی عضلات اندام تحتانی طی مرحله استقرار راه رفتن در افراد با و بدون زانوی پرانتزی بود.
مواد و روش­ها
این مطالعه توصیفی در دانشگاه خوارزمی و در سال 1396 انجام شد. جامعه آماری تحقیق حاضر را کلیه دانش‌جویان فعال پسر 20 تا 25 ساله که در طول 5/1 تا 3 سال گذشته حداقل هفته­ای سه جلسه و هر جلسه حداقل به مدت 5/1 ساعت فعالیت بدنی منظم داشتند، تشکیل می‌دادند. از این جامعه آماری، 30 آزمودنی برحسب وضعیت زانویشان در دو گروه زانوی پرانتزی (15 نفر) و گروه طبیعی (15 نفر) به‌صورت هدف­مند و در دسترس انتخاب و به آزمایشگاه بیومکانیک و حرکات اصلاحی دعوت شدند. آزمودنی‌های دو گروه تحقیقی از لحاظ میانگین ویژگی­های دموگرافیک تا حدودی یکسان بوده که نشان‌دهنده همگنی دو گروه است [21]. آزمودنی‌های مطالعه حاضر با استفاده از نرم‌افزار G*POWER و مبتنی بر آزمون آماری t مستقل با 05/0=α و 2/0=β (توان آماری 80/0)، 15 نفر برای هر گروه تعیین گردید [22].
میزان، نوع و مدت فعالیت ورزشی آزمودنی‌ها نیز در سطح یک­سانی قرار داشت که شامل دویدن نرم، انجام حرکات نرمشی و تمرینات با وزنه جهت حفظ تندرستی و تناسب اندام بود. معیارهای ورود به تحقیق برای گروه زانوی پرانتزی و نرمال شامل: نداشتن اختلاف طول حقیقی بیش از 1 سانتیمتر در پاها، عدم سابقه جراحی در اندام‌های تحتانی و کمر، عدم وجود سابقه آسیب در دو سال گذشته و وجود درد در هر قسمتی از تنه و اندام تحتانی و نداشتن وضعیت‌های غیرطبیعی در ساختارهای بدن (به استثنای زانوی پرانتزی در گروه مورد) در روند انجام تحقیق بود. هدف و روند انجام تست برای آزمودنی‌ها شرح داده و قبل از اندازه‌گیری، فرم رضایت‌نامه کتبی آزمودنی‌ها برای شرکت در این مطالعه و اطلاعات شخصی آن‌ها، شامل سن، سابقه ورزشی، تعداد جلسات ورزشی در هفته، سابقه بیماری و آسیب‌دیدگی جمع‌آوری شد.
برای تشخیص زانوی پرانتزی فاصله بین دو برجستگی داخلی استخوان ران در برجسته‌ترین نقطه با استفاده از کولیس صنعتی تغییر شکل یافته (ساخت شرکت LLD کشور ژاپن) با دقت 1/1 میلی‌متر، اندازه‌گیری و ثبت شد. برای انجام تست، آزمودنی­ها پا برهنه درحالی‌که زانوها، ران و مچ‌ پاها نمایان بود، در مقابل آزمون­گر به ‌صورت کاملاً راحت و بدون انقباض در عضلات ایستادند. از آزمودنی‌ها خواسته شد در حالی‌که پشت به دیوار ایستاده‌اند و ناحیه پشت سر، ستون فقرات پشتی، باسن و پاشنه در تماس با دیوار قرار دارد پاها را به‌صورت جفت در کنار هم نگه ‌دارند. در صورت وجود فاصله بیش از سه سانتی‌متر بین دو برجستگی داخلی ران، فرد در گروه افراد مبتلا به زانوی پرانتزی قرار می­گرفت [23]. از آزمون شاخص افتادگی ناوی (Navicular dome) برای اطمینان از عدم وجود ناهنجاری در پا استفاده شد [24]. ملاک تشخیص پای برتر به‌وسیله ترجیح آزمودنی برای انتخاب یک ‌پا برای شوت کردن توپ صورت گرفت [25].
قبل از انجام آزمون، آزمودنی به مدت 5 دقیقه عمل گرم کردن و به‌منظور آشنایی با آزمون و احساس راحتی در اجرای آن، حرکت مورد نظر را انجام دادند. به‌منظور نزدیک کردن آزمون به شرایط طبیعی و پیش­گیری از تغییر احتمالی الگوی راه رفتن در اثر تمرکز روی سرعت راه رفتن، از آزمودنی‌ها خواسته شد با سرعت انتخابی دلخواه و با پای‌برهنه راه رفتن را انجام دهند (سه مرتبه برای آشنایی با مسیر) [26]. البته برای کنترل اثر احتمالی سرعت راه رفتن در طول مسیر، از هر فرد خواسته شد که با سرعت معمول خود مسافت 10 متری تعیین شده را طی کند و زمان با کرنومتر (مدل Q and Q ساخت کشور چین) با دقت یک صدم ثانیه اندازه‌گیری و سرعت راه رفتن محاسبه گردید، به طوری­که سرعت هر کوشش نباید از 5± درصد سرعت متوسط گرم کردن تجاوز می­کرد [26].
برای جمع­آوری اطلاعات مربوط به مؤلفه­های نیروی عکس‌العمل زمین از دستگاه صفحه نیرو سه محوره (مدل BERTEC، ATMI 7×60×40، ساخت کشور آمریکا) که در Walk way جاسازی شده بود، با نرخ نمونه­برداری 250 هرتز استفاده شد. بعد از اتمام مراحل تست و برای تعیین مراحل برخورد پاشنه با زمین و جدایی پنجه از زمین (مرحله استقرار) از آستانه 10 نیوتن نیروی عمودی عکس­العمل زمین استفاده شد. سپس از یک فیلتر باترورث پایین گذر (Butterworth low pass filter) مرتبه چهارم با فرکانس قطع (Cut off frequency) 20 هرتز جهت حذف نویز داده­ها استفاده شد.
برای مقایسه متغیرهای نیروی عکس­العمل زمین بین آزمودنی­ها، زمان بروز این متغیرها بر اساس درصدی از کل زمان تماس پا با زمین تعیین گردید. برای هرکدام از داده‌های مورد نظر و به‌منظور نرمال کردن یافته­های مربوط به نیروی عکس­العمل زمین، اعداد به دست آمده بر وزن افراد تقسیم و در عدد 100 ضرب شد تا عامل وزن بی‌تأثیر باشد [22]. نیروهای عکس­العمل زمین شامل سه مؤلفه، نیروی عمودی (دارای دو نقطه اوج و یک نقطه عمق)، قدامی-خلفی (اوج نیروی توقف و اوج نیروی پیش برنده) و اوج نیروی داخلی-خارجی است [27].
برای بررسی میزان فعالیت عضلات از دستگاه الکترومیوگرافی هشت کاناله (مدل MIE ساخت کشور انگلیس) که با دستگاه صفحه نیرو هم‌زمان‌سازی (Synchronic) شده بود، استفاده شد. داده‌های الکترومیوگرافی با فرکانس 1024 هرتز جمع­آوری شدند.
برای فیلتر کردن داده­های الکترومیوگرافی از روش باترورث باند‌گذر (Butterworth band pass filter) مرتبه چهارم با فرکانس قطع 20 تا 450 هرتز استفاده شد [26]. سیگنال‌ها با استفاده از الکترودهای یک­بار مصرف (مدل SKINTACT ساخت کشور استرالیا) با قطر 1 سانتی‌متر اندازه‌گیری شدند. پس از تراشیدن کامل موهای زائد و تمیز کردن پوست با پنبه و الکل، الکترودها روی عضلات مورد نظر نصب گردید. محل نصب الکترودها در عضلات سرینی میانی (وسط فاصله میان برجستگی بزرگ ران و خارجی­ترین قسمت تاج خاصره)، راست رانی (فاصله 50 درصدی خار خاصره قدامی فوقانی تا لبه فوقانی کشکک) و دوقلو داخلی (بالک اصلی عضله در قسمت داخل) بر اساس پروتکل اروپایی SENIAM انجام شد [28].
برای محاسبه میزان فعالیت الکترومیوگرافی عضلات حین راه رفتن، طی مرحله انتقال وزن (15 درصد ابتدایی مرحله استقرار) و مرحله میانه استقرار و مرحله پیش­روی (45 درصد انتهایی مرحله استقرار) از شاخص ریشه میانگین مربعات (Root mean square) فعالیت استفاده شد [26]. برای طبیعی شدن داده­ها و امکان مقایسه بین آزمودنی­ها، مقادیر به دست آمده از ریشه میانگین مربعات، به مقادیر حاصل از حداکثر انقباض ارادی (Maximum voluntary isometric contraction) هر عضله تقسیم و به‌صورت درصدی از حداکثر انقباض ارادی در نظر گرفته شد [29].
تجزیه و تحلیل داده­ها با استفاده از نرم­افزار SPSS نسخه 23 و با روش­های آماری مناسب انجام گرفت. از میانگین و انحراف استاندارد برای توصیف متغیرها، از آزمون Shapiro-Wilk برای تعیین طبیعی بودن توزیع داده­ها، از آزمون Levene برای بررسی همگن بودن واریانس داده­ها و از آزمون t مستقل جهت بررسی اختلافات بین گروهی در سطح معنی‌داری 05/0 استفاده شد.
نتایج
نتایج جدول 1 نشان می­دهد که نیروی عمق مؤلفه عمودی نیروی عکس­العمل زمین در افراد دارای زانوی پرانتزی به‌طور معنی‌داری از افراد طبیعی کم­تر بود (018/0P=). در نیروی اوج اول و دوم مؤلفه عمودی نیروی عکس­العمل زمین بین دو گروه تفاوت معنی‌داری مشاهده نشد (05/0P>). هم­چنین در نیروی اوج توقف و نیروی اوج پیش برنده قدامی– خلفی و نیروی اوج داخلی– خارجی مؤلفه افقی نیروی عکس­العمل زمین نیز بین دو گروه تفاوت آماری معنی‌داری مشاهده نشد (05/0P>).
 

 
جدول 1- میانگین و انحراف استاندارد نیروهای عکس­العمل زمین بین دو گروه زانوی پرانتزی (15n=) و طبیعی (15n=) دانش­جویان دانشگاه خوارزمی تهران در سال 1396
متغیر شاخص نیرو گروه انحراف معیار ± میانگین مقدار t مقدار P
نیروی­های عکس­العمل زمین نیروی اوج اول عمودی طبیعی 01/8 ± 83/112 818/1 080/0
زانوی پرانتزی 16/9 ± 11/107
نیروی عمق عمودی طبیعی 32/8 ± 96/86 502/2 018/0
زانوی پرانتزی 17/7 ± 86/79
نیروی اوج دوم عمودی طبیعی 89/7 ± 58/110 702/0 489/0
زانوی پرانتزی 19/9 ± 38/108
نیروی اوج توقف قدامی-خلفی طبیعی 68/4 ± 94/20 371/1 181/0
زانوی پرانتزی 03/4 ± 76/18
نیروی اوج پیش برند قدامی-خلفی طبیعی 14/4 ± 12/20 892/0- 380/0
زانوی پرانتزی 26/4 ± 49/21
نیروی اوج داخلی-خارجی طبیعی 30/1 ± 37/6 987/1- 057/0
زانوی پرانتزی 56/1 ± 42/7
آزمون t مستقل، 05/0>P اختلاف معنی‌دار
 
 
همچنین نتایج آزمون آماری مربوط به مقایسه فعالیت عضلات بین دو گروه در جدول 2 نشان می­دهد که بین میزان فعالیت عضله سرینی میانی دو گروه طی مرحله انتقال وزن راه رفتن اختلاف معنی‌داری وجود دارد (031/0P=) و گروه زانوی پرانتزی نسبت به گروه طبیعی، فعالیت بیش­تری را به ثبت رساند. در میزان فعالیت عضلات راست رانی و دوقلو داخلی بین دو گروه در هیچ‌یک از مراحل اختلاف معنی‌داری مشاهده نشد (05/0P>).
 
جدول 2- میانگین و انحراف استاندارد فعالیت الکتریکی عضلات بین دو گروه زانوی پرانتزی (15n=) و طبیعی (15n=) در دانش­جویان دانشگاه خوارزمی تهران در سال 1396
متغیر عضله گروه انحراف معیار ± میانگین مقدار t مقدار P
میزان فعالیت مرحله انتقال وزن دوقلو داخلی طبیعی 34/6 ± 09/19 127/1 269/0
زانوی پرانتزی 38/5 ± 67/16
راست رانی طبیعی 13/7 ± 69/21 365/1 183/0
زانوی پرانتزی 60/6 ± 26/18
سرینی میانی طبیعی 48/10 ± 93/38 270/2- 031/0
زانوی پرانتزی 62/9 ± 27/47
میزان فعالیت مرحله میانه استقرار/مرحله پیشروی دوقلو داخلی طبیعی 23/9 ± 78/38 168/1 253/0
زانوی پرانتزی 14/10 ± 73/34
راست رانی طبیعی 70/3 ± 76/8 336/0 739/0
زانوی پرانتزی 89/3 ± 30/8
سرینی میانی طبیعی 65/6 ± 46/18 950/1- 061/0
زانوی پرانتزی 23/6 ± 05/23
آزمون t مستقل، 05/0>P اختلاف معنی‌دار
 
بحث
نتایج مطالعه نشان داد که مؤلفه‌ عمودی نیروی عکسالعمل زمین حین راه رفتن در گروه طبیعی بیش­تر از گروه زانوی پرانتزی است که این اختلاف در نیروی عمق از لحاظ آماری معنی‌دار بود. بارهای وارد بر هریک از عضوها میزان اوج نیروی عکس­العمل را تعیین می‌کند، به‌ طوری ‌که راه رفتن­های پاتولوژیک با محدود کردن میزان بار اندام­ها می‌تواند اوج نیروی عکس­العمل عمودی زمین را کاهش دهد [30]. Chen و همکاران با تأکید بر این موضوع که پاتولوژی می‌تواند الگوی نیروی عکس­العمل عمودی زمین را تحت تأثیر قرار دهد، نشان دادند که افراد با استئوآرتریت ران نیروی عکس­العمل عمودی کم­تری در مقایسه با گروه کنترل در راه رفتن دارند [31]. در مطالعه حاضر نیز همان‌طور که گزارش شد، نیروی عکس­العمل عمودی زمین در گروه زانوی پرانتزی از گروه طبیعی پایین‌تر بود که می‌تواند ناشی از تغییراتی باشد که در میزان بار اعمال شده توسط اندام­های تحتانی صورت می­گیرد. در همین رابطه Sadeghi و همکاران [32] و Norasteh و همکاران [20] در تحقیقاتی جداگانه به نتایج مشابه مطالعه حاضر دست یافتند. نتایج مطالعه حاضر با مطالعه Mahaki و همکاران که به بررسی و مقایسه نیروی عکس­العمل زمین تکلیف فرود تک‌پا بین دو گروه زانوی پرانتزی و طبیعی پرداختند، ناهم­خوان است [33]. علت ناهمخوانی را می‌توان ‌به تفاوت موجود در الگوی تماس پا با زمین در دو تکلیف راه رفتن و فرود دانست که در حین راه رفتن به سمت جلو، معمولاً تحمل وزن از ناحیه خلفی خارجی پاشنه پا در زمان انتقال وزن بر روی پاشنه شروع شده، به طرف جلو در امتداد طرف خارجی پا پیش رفته و در نزدیکی اولین مفصل متاتارسوفالانژیال ختم می‌شود.
در سطح قدامی-خلفی، اوج نیرو توقف در گروه زانوی پرانتزی کم­تر از گروه طبیعی بود، اما در اوج نیروی پیش برنده گروه زانوی پرانتزی مقادیر بیش­تری را نسبت به گروه طبیعی به ثبت رساند. با وجود این‌که اختلاف معنی‌داری بین دو گروه در راستای قدامیخلفی وجود نداشت، تفاوت بین میانگین دو گروه را می­توان به تأثیر زانوی پرانتزی بر عملکرد عضلات ساق پا نسبت داد [34] که نیروهای راستای قدامی-خلفی به‌طور مستقیم با عملکرد عضلات دورسی فلکسور و پلانتار فلکسور مچ پا در ارتباط است.
در سطح داخلی-خارجی نیز اختلاف معنی‌داری بین دو گروه در اوج نیروی عکس­العمل زمین وجود نداشت، اما گروه دارای زانوی پرانتزی مقادیر بیش­تری را به ثبت رساند. در مطالعاتی که بر روی ‌راه رفتن افراد مبتلا به زانوی پرانتزی شده است، گزارش شده که هنگام راه رفتن، گشتاور نزدیک کننده زانو تمایل دارد که نیرویی به داخل را در مفصل زانو ایجاد کند. بخش اعظم این گشتاور نزدیک کننده در راه رفتن، به‌وسیله اعمال نیروی عکس­العمل زمین بر محور مفصل زانو تولید می‌شود. این گشتاور تمایل دارد، هرچه بیش­تر زانو را در وضعیت پرانتزی شدن قرار دهد [35]، بنابراین مقدار بیشتر این گروه در افراد دارای زانوی پرانتزی قابل توجیه است.
Chung و همکارش بیان کردند که نیروی عکس­العمل زمین با عملکرد فرد هم­بستگی دارد [36]. با توجه به این‌که زانوی پرانتزی در سطح فرونتال اتفاق می­افتد، به نظر می‌رسد الگوی غالب حرکت و اعمال بیش­تر نیرو حین راه رفتن در محور داخلیخارجی رخ می­دهد، بنابراین از دلایل کاهش نیروی عمودی عکس­العمل زمین در گروه زانوی پرانتزی می‌توان به اعمال بیش­تر این نیرو در راستای داخلی خارجی و هم­چنین تفاوت در عملکرد و نحوه به کارگیری عضلات درگیر نسبت به افراد طبیعی اشاره کرد.
هم­چنین نتایج مطالعه نشان داد که اختلاف معنی‌داری در فعالیت عضله سرینی میانی طی مرحله انتقال وزن بین گروه زانوی پرانتزی و طبیعی وجود دارد. از علل احتمالی مشاهده چنین نتیجه‌ای می‌توان اشاره کرد که در افراد مبتلا به زانوی پرانتزی اغلب برون خمیدگی لگن (Coxa valga) نیز مشاهده می‌شود [37]. از آن جایی که در برون خمیدگی لگن، استخوان ران در وضعیت دور شده قرار می‌گیرند و زانوها را به واروس می‌برد. این وضعیت، بازوی محرک عضلات دورکننده ران را کاهش می‌دهد. به علت این عدم مزیت مکانیکی، عضلات دورکننده در جبران باید بیش­تر فعال شوند تا بتوانند لگن را حین تحمل وزن در سطح افقی نگه دارند [38]. با فعال شدن بیش از حد این عضلات، نیروهای فشاری در سر استخوان ران افزایش یافته و فرد را مستعد استئوآرتریت مفصل ران می‌کنند [39]. در واقع هنگامی که عضله‌ای ضعیف است، سیستم عصبی مرکزی با افزایش سطح تحریک عصبی (Neural drive)، این ضعف را جبران کرده تا به نیروی مشابهی دست پیدا کند و در نتیجه فعالیت عضله بیش­تر می‌شود [37].
در عضلات راست رانی و دوقلو داخلی اختلاف معنی‌داری بین دو گروه وجود نداشت، اما فعالیت این دو عضله در گروه زانوی پرانتزی نسبت به گروه طبیعی کم­تر بود. کاهش عملکرد عضله راست رانی در افراد دارای زانوی پرانتزی را می‌توان به دلیل تغییر در خط کشش و راستای تاندون عضله چهار سر و انتقال نیرو به سمت داخل عضله در صفحه سهمی دانست [40]. Tsakoniti و همکاران نیز تفاوت معنی‌داری بین دو گروه در مورد عضله راست رانی مشاهده نکردند و دلیل این مشاهده را دو مفصله بودن این عضله دانستند که این عضله بیش­تر از این‌که عضله­ صاف کننده زانو باشد، به خم کردن مفصل ران کمک می‌کند [19]. هم‌چنین کاهش فعالیت عضله دوقلو داخلی در گروه زانوی پرانتزی را می­توان به تغییرات ثانویه این ناهنجاری در اندام تحتانی نسبت داد که سبب ایجاد چرخش داخلی استخوان تیبیا و تغییر در وضعیت مچ پا در حین تحمل وزن می‌شود [41]. نتایج تحقیق حاضر با نتایج تحقیق Barati [42]، Anbarian و همکاران [43]، Heiden و همکاران [44] و Tsakoniti و همکاران [19] هم­خوان و با نتایج Mahaki و همکاران [32]، Musavi و همکاران [44] ناهم­خوان بود. به نظر می‌رسد علت ناهم­خوانی را می‌توان به تفاوت موجود در الگوی تماس پا با زمین (پاشنه و پنجه) در حین دو تکلیف راه رفتن و فرود و به دنبال آن تفاوت در الگوی به‌کارگیری عضلات دانست.
در فعالیت­هایی مانند راه رفتن که پا با زمین برخورد می‌کند، شوک حاصل از این برخورد به اندام­های تحتانی منتقل می‌شود و ممکن است در صورت زانوی پرانتزی به اعمال نیروی نامناسب منجر شود. چنانچه انقباضی مناسب وجود نداشته باشد، نیروی عکس­العمل زمین بار بیش از حدی را در کلیه صفحات به قسمت­های مختلف وارد می‌کند که می‌تواند باعث افزایش نیروهای فشاری به ساختارها و مفاصل شود و در نهایت آسیب­هایی را به دنبال داشته باشد. بنابراین تغییرات بیومکانیکی ناشی از زانوی پرانتزی و ناهنجاری­های جبرانی مانند پای چرخیده به داخل (Pronated foot) [41] و برون خمیدگی لگن [37]، می‌تواند بر بارهای مفصلی، بازده مکانیکی عضلات، بازخورد و جهت‌یابی حسی عمقی اثرگذار باشد و به دنبال آن تغییر عملکرد عضلانی را در پی دارد که اثرات مخرب خود را در آینده به‌جای خواهد گذاشت [46].

عدم بررسی داده­های کینماتیکی برای دستیابی به نتایج دقیق­تر از محدودیت­های این مطالعه بود. با این وجود پیشنهاد می‌شود که این مطالعه را با نمونه­های بیش­تر و با طیف سنی وسیع‌تر در جمعیت­های مختلف به‌خصوص زنان انجام داد تا بتوانیم یافته­های حاصل از آن را به گروه‌های بیش‌تر تعمیم دهیم.
نتیجه‌گیری
با توجه به نتایج به دست آمده از مطالعه حاضر به نظر می­رسد انحراف مکانیکی ناشی از زانوی پرانتزی می­تواند باعث برخی تغییرات در مؤلفههای نیروی عکس­العمل زمین و عملکرد عضلات اندام تحتانی حین راه رفتن می­شود که احتمالاً در طولانی مدت فرد مبتلا را مستعد آسیب نماید. نتایج به دست آمده می­تواند ضرورت توجه به این فاکتورها را در افراد مبتلا به زانوی پرانتزی مهم تلقی کند.
تشکر و قدردانی
این مطالعه برگرفته از پایان‌نامه کارشناسی ارشد گرایش بیومکانیک ورزشی دانشگاه خوارزمی است. نویسندگان به این ‌وسیله از تمام دانش­جویان شرکت کننده در این مطالعه که کمال همکاری را به عمل آوردند، سپاسگزاری می­نمایند.
 
 
 
 
Refernces
 
 
[1] Maiwald C, Arndt A, Nester C, Jones R, Lundberg A, Wolf P. The effect of intracortical bone pin application on kinetics and tibiocalcaneal kinematics of walking gait. Gait Posture 2017; 52: 129-34.
[2] Rethlefsen SA, Blumstein G, Kay RM, Dorey F, Wren TA. Prevalence of specific gait abnormalities in children with cerebral palsy revisited: influence of age, prior surgery, and Gross Motor Function Classification System level. Dev Med Child Neurol 2017; 59(1): 79-88.
[3] Ganesan B, Fong K, Luximon A, Al-Jumaily A. Kinetic and kinematic analysis of gait pattern of 13 year old children with unilateral genu valgum. Eur Rev Med Pharmacol Sci 2016; 20(15): 3168-71.
[4] Ledoux WR, Hillstrom HJ. The distributed plantar vertical force of neutrally aligned and pes planus feet. Gait Posture 2002; 15(1): 1-9.
[5] Howell SM, Papadopoulos S, Kuznik K, Ghaly LR, Hull ML. Does varus alignment adversely affect implant survival and function six years after kinematically aligned total knee arthroplasty?. Int Orthop 2015; 39(11): 2117-24.
[6] Ghandi A, Hadi H, Behruzi A, Holakooie A. The prevalence of genu-varum in students aged 7-16 in Arak city. J Arak Uni Med 2012; 15 (4):63-8. [Farsi]
[7] Anbarian M, Jafarnezhad A. Knee malalignment influences the electromyographic activity of selected lower limb muscles during gait in boy adolescents. Gait Posture 2015; 42: 39-40.
[8] Jafarnezhadgero A, Shad MM, Majlesi M, Zago M. Effect of kinesio taping on lower limb joint powers in individuals with genu varum. J Bod Mov Ther 2018; 22(2): 511-8.
[9] Jenkins J, Ellis C, editors. Using ground reaction forces from gait analysis: body mass as a weak biometric. Lect Notes Comput Sci 2007; 44(8): 251-67.
[10] Riskowski J, Mikesky A, Bahamonde R, Alvey T, Burr D. Proprioception, gait kinematics, and rate of loading during walking: are they related?. J Muscul Neur Inter 2005; 5(4): 379-87.
[11] Hunt MA, Birmingham TB, Giffin JR, Jenkyn TR. Associations among knee adduction moment, frontal plane ground reaction force, and lever arm during walking in patients with knee osteoarthritis. J Biomech 2006; 39(12): 2213-20.
[12] Stief F, Böhm H, Schwirtz A, Dussa CU, Döderlein L. Dynamic loading of the knee and hip joint and compensatory strategies in children and adolescents with varus malalignment. Gait posture 2011; 33(3): 490-5.
[13] Elliott AL, Kraus VB, Luta G, Stabler T, Renner JB, Woodard J, et al. Serum hyaluronan levels and radiographic knee and hip osteoarthritis in African Americans and Caucasians in the Johnston County Osteoarthritis Project. Arthritis Rheum 2005; 52(1): 105-11.
[14] Ramsey DK, SnyderMackler L, Lewek M, Newcomb W, Rudolph KS. Effect of anatomic realignment on muscle function during gait in patients with medial compartment knee osteoarthritis. Arthritis Care Res 2007; 57(3): 389-97.
[15] Goldberg EJ, Neptune RR. Compensatory strategies during normal walking in response to muscle weakness and increased hip joint stiffness. Gait posture 2007; 25(3): 360-7.
[16] Namavarian N, Rezasoltani A, Rekabizadeh M. A study on the function of the knee muscles in genu varum and genu valgum. J Mod Rehabil 2014; 8(3): 1-9. [Farsi]
[17] Sogabe A, Mukai N, Shimojo H, Shiraki H, Miyakawa S, Mesaki N, et al. A genu varum effects on each lower extremity muscle activity during legpress exercise. Japanese J Phys Fit and Sport Med 2003; 52(3): 275-84.
[18] Sogabe A, Mukai N, Miyakawa S, Mesaki N, Maeda K, Yamamoto T, et al. Influence of knee alignment on quadriceps cross-sectional area. J biomech 2009; 42(14): 2313-7.
[19] Tsakoniti AE, Stoupis CA, Athanasopoulos SI. Quadriceps cross-sectional area changes in young healthy men with different magnitude of Q angle. J Appl Physiol 2008; 105(3): 800-4.
[20] Norasteh AA, Emami S, Shamsi Majelan A. Kinetic and Kinematic Variables in Middle-Aged Women with Normal and Genu Varum Knee Angle with Emphasis on Walking and Running Activities. Phys Treat 2014; 4(2): 77-82. [Farsi]
[21] kakavandi HT, Sadeghi H, Abbasi A. The Effect of Genu Varum Deformity on Posture Control During Walking and Running in Active Male. J Appl Exer Physiol 2018; 14(27): 4-5. [Farsi]
[22] Robertson G, Caldwell G, Hamill J, Kamen G, Whittlesey S. Research methods in biomechanics. Hum Kinet 2013; P: 191-8.
[23] Letafatkar, A, Mantashloo Z, Moradi M. Comparison the time to stabilization and activity of the lower extremity muscles during jump-landing in subjects with and without Genu Varum. Gait Posture 2018; 65: 256-61
[24] Brody D. Techniques in the evaluation and treatment of the injured runner. Orthop Clin N Am 1982; 13(3): 541-58.
[25] Gribble PA, Tucker WS, White PA. Time-of-day influences on static and dynamic postural control. J Athl Train 2007; 42(1): 35-41.
[26] Murley GS, Landorf KB, Menz HB, Bird AR. Effect of foot posture, foot orthoses and footwear on lower limb muscle activity during walking and running: a systematic review. Gait posture 2009; 29(2): 172-87.
[27] Van Gheluwe B, Kirby KA, Hagman F. Effects of simulated genu valgum and genu varum on ground reaction forces and subtalar joint function during gait. J Am Podiatr Med Assoc 2005; 95(6): 531-41.
[28] Stegeman D, Hermens H. Standards for surface electromyography: The European project Surface EMG for non-invasive assessment of muscles (SENIAM). Enschede: Roessingh Res Dev 2007; 23(3): 108-12.
[29] Albertus-Kajee Y, Tucker R, Derman W, Lamberts RP, Lambert MI. Alternative methods of normalising EMG during running. J Electromyogr Kinesiol 2011; 21(4): 579-86.
[30] Nilsson J, Thorstensson A. Ground reaction forces at different speeds of human walking and running. Acta Physiol Scand 1989; 136(2): 217-27.
[31] Chen CP, Chen MJ, Pei Y-C, Lew HL, Wong P-Y, Tang SF. Sagittal plane loading response during gait in different age groups and in people with knee osteoarthritis. Am J Phys Med Rehabil 2003; 82(4): 307-12.
[32] Sadeghi H, Shirvanipour S, Mimar R. The Comparison of Vertical Ground Reaction Force during Forward and Backward Walking among Professional Male Karatekas with Genu Varum and Normal Knees. J Sport Biomech 2017; 3(1): 37-46. [Farsi]
 [33] Mahaki MR, Shojaedin SS, Memar R, Khaleghinazeji M. Comparison of electromyography activity of leg muscles and maximum vertical ground reaction forces in the single leg landing between patients with genu varum and normal men. Sport Med 2013; 4(9): 87-106. [Farsi]
[34] Murley GS, Landorf KB, Menz HB. Do foot orthoses change lower limb muscle activity in flat-arched feet towards a pattern observed in normal-arched feet?. Clin Biomech 2010; 25(7): 728-36.
[35] Andriacchi TP. Dynamics of knee malalignment. Orthop Clin North Am 1994; 25(3): 395-403.
[36] Chung M-J, Wang M-JJ. The change of gait parameters during walking at different percentage of preferred walking speed for healthy adults aged 20–60 years. Gait Posture 2010; 31(1): 131-5.
[37] Tajdini-Kakavandi H, Sadeghi H, Abbasi A. The Comparison of the Pattern and Activity of Selected Muscles of the Lower Extremity in Athletes with Genu Varum and Healthy Athletes during Running: A Case-Control Study. J Res Rehabil Sci 2016; 12(5): 274-82. [Farsi]
[38] Chumanov ES, Wall-Scheffler C, Heiderscheit BC. Gender differences in walking and running on level and inclined surfaces. Clin Biomech 2008; 23(10): 1260-8.
[39] Patrek MF, Kernozek TW, Willson JD, Wright GA, Doberstein ST. Hip-abductor fatigue and single-leg landing mechanics in women athletes. J Athl Train 2011; 46(1): 31-42.
[40] Junge A, Dvorak J. Soccer injuries. Sports Med 2004; 34(13): 929-38.
 [41] Mann RA, Haskell A. Biomechanics of the Foot and Ankle. Surg Foot Ankle 1993; P: 29.
 [42] Barati AH. The Effect of Various Standing Positions in Muscles Activity between Healthy Young Men and those with Genu Varum. J Sport Biomech 2015; 1(1): 53-61. [Farsi]
[43] Anbarian M, Esmailie H, Hosseini Nejhad SE, Rabiei M, Binabaji H. Comparison of knee joint muscles activity in subjects with genu varum and the controls during walking and running. J Res Rehabil Sci 2012; 8(2): 298-309. [Farsi]
[44] Heiden TL, Lloyd DG, Ackland TR. Knee joint kinematics, kinetics and muscle co-contraction in knee osteoarthritis patient gait. Clin Biomech 2009; 24(10): 833-41.
[45] Musavi SK, Shojaedin SS, Memar R. Comparison of maximum vertical ground reaction forces and electromyography activity of leg muscles in the single leg landing between patients with genu varum and normal men of different heights. Sport Med 2012; 2(6): 167-86. [Farsi]
[46] Daneshmandi H, Saki F, Shahheidari S, Khoori A. Lower extremity Malalignment and its linear relation with Q angle in female athletes. Procedia Soc Behav Sci 2011; 15: 3349-54.


 
Investigating Ground Reaction Forces and Electromyography Muscle Activity of Lower Extremity During the Stance Phase of Walking in Active Male with and Without Genu Varum Deformity in Kharazmi University in 2017: A Descriptive Study
 
H. Tajdini Kakavandi[4], H. Sadeghi[5], A. Abbasi[6]
 
Received: 10/06/2018  Sent for Revision: 29/09/2018 Received Revised Manuscript: 16/04/2019 Accepted:  17/04/2019
 
Background and Objective: Genu varum is one of the most common knee deformities, which can cause changes in the forces of the body and the way the muscles of the lower limbs function due to changes in the mechanical axis of lower limb. The aim of this study was to investigate ground reaction forces and electromyography muscle activity of lower extremity during the stance phase of walking in subjects with and without genu varum deformity.
Materials and Methods: In this descriptive study conducted in Kharazmi University in 2017, 30 active men were categorized into two groups of genu varum (n=15) and normal (n=15) based on their knee posture. The participants’ age ranged from 20 to 25 years. Using force plate and electromyography, respectively, ground reaction force and muscle activity were calculated. The data were analyzed utilizing independent samples t-test for between-group differences.
Results: The findings indicated that the depth force of vertical ground reaction force in the normal group had significantly higher value compared to the genu varum group (p=0.018). Also, gluteus medius muscle during the loading response phase of walking in the active male with genu varum had significantly higher levels of activity than the control group (p=0.031).
Conclusion: According to the findings of this research, it seems that mechanical deviation due to the deformity of the genu varum causes some changes in the ground reaction forces and the performance of the lower limb muscles during walking. The findings point to the need to pay attention to these factors in people with genu varum.
Key words: Genu varum, Ground reaction force, Electromyography, walking
 
Funding: There was no fund for this study.
Conflict of interest: None declared.
Ethical [j1] approval: The Ethics Committee of Kharazmi University approved the study.
 
How to cite this article: Tajdini Kakavandi H, Sadeghi H, Abbasi A. Investigating Ground Reaction Forces and Electromyography Muscle Activity of Lower Extremity During the Stance Phase of Walking in Active Male with and Without Genu Varum Deformity in Kharazmi University in 2017: A Descriptive Study. J Rafsanjan Univ Med Sci 2019; 18 (7): 675-88. [Farsi]
 
 
[1]- (نویسنده مسئول) دانشجوی دکتری بیومکانیک ورزشی، دانشکده تربیت‌بدنی و علوم ورزشی، دانشگاه خوارزمی، تهران، ایران
تلفن: 22223378-021، دورنگار: 22269547-021، پست الکترونیکی: h_tajdini@yahoo.com
[2]- استاد گروه آموزشی بیومکانیک ورزشی، دانشکده تربیت‌بدنی و علوم ورزشی، دانشگاه خوارزمی، تهران، ایران
[3]- استادیار گروه آموزشی بیومکانیک ورزشی، دانشکده تربیت‌بدنی و علوم ورزشی، دانشگاه خوارزمی، تهران، ایران
 
[4]- PhD Student of Sports Biomechanics, Faculty of Physical Education and Sports Sciences, Kharazmi, Tehran, Iran,
ORCID: 0000-0002-3404-1834
(Corresponding Author) Tel: (021) 22223378, Fax: (021) 22269547, E-mail: h_tajdini@yahoo.com
[5]- Prof., Dept. of Sports Biomechanics, Faculty of Physical Education and Sports Sciences, Kharazmi, Tehran, Iran,
ORCID: 0000-0001-6563-9882
[6]- Assistant Prof., Dept. of Sports Biomechanics, Faculty of Physical Education and Sports  Sciences, Kharazmi, Tehran, Iran,
ORCID: 0000-0001-9733-6501

 [j1]کد اخلاق ذکر گردد.
در قسمت مواد و روش ها نیز ذکر گردد.
به این صورت:
همچنین این مطالعه دارای کد اخلاق از دانشگاه.... به شماره ثبتی ..... می باشد.
نوع مطالعه: پژوهشي | موضوع مقاله: تربيت بدني
دریافت: ۱۳۹۷/۳/۱۳ | پذیرش: ۱۳۹۸/۱/۲۸

ارسال نظر درباره این مقاله : نام کاربری یا پست الکترونیک شما:
CAPTCHA

ارسال پیام به نویسنده مسئول


کلیه حقوق این وب سایت متعلق به مجله علمی دانشگاه علوم پزشکی رفسنجان می باشد.

طراحی و برنامه نویسی : یکتاوب افزار شرق

© 2019 All Rights Reserved | Journal of Rafsanjan University of Medical Sciences

Designed & Developed by : Yektaweb