مقایسه الکترومایوگرافی عضلات ساق پا در موقعیت‌های مختلف ایستادن مردان دارای کف‌پای صاف و طبیعی

مقدمه

پای انسان ساختار مکانیکی پیچیده و چند مفصلی است که در عملکرد اندام تحتانی نقش مهمی ایفا می­کند(1). در فعالیت­هایی نظیر راه رفتن که با تحمل وزن همراه هستند، پا یکی از اندام­های مهم بدن است، زیرا سه عملکرد جذب نیروهای برخوردی پا با زمین، حفظ تعادل و انتقال نیروهای جلو برنده را بر عهده دارد، برای این منظور، پا باید نیروهای خمشی، پیچشی، برشی و قیچی­وار را به­طور مناسبی توزیع کند. عدم توزیع مناسب این نیروها سبب ایجاد صدماتی به اندام تحتانی ­می­شود(2).

ورودی­های حسی کنترل پاسچر و سیستم های حرکتی از نیازهای اساسی حفظ پاسچر می­باشند(3). از این رو کاهش بازخورد آوران و یا نقص در قدرت مکانیکی هر مفصل می­تواند تعادل را مختل کند(3). محدود کردن آوران­های یک حس می­تواند در برآورد اهمیت آن اطلاعات برای کنترل قامت و اینکه دستگاه عصبی مرکزی چگونه خود را با این شرایط تنظیم می­کند، سودمند باشد(4). بنابراین می­توان حین کنترل قامت با موقعیت­های مختلف ایستادن هر کدام از این حواس را دستکاری کرد. در ایستادن معمولی با چشمان باز شخص با کمک هر سه سیستم بینایی، دهلیزی و حسی-پیکری تعادل خود را حفظ می­کند. ولی هنگام ایستادن با چشمان بسته، شخص جهت حفظ تعادل به ورودی های سیستم دهلیزی و حسی پیکری متکی می­شود(5). همچنین تغییر وضعیت سر باعث فعال شدن سیستم دهلیزی شده و توزیع تون پاسچر را در گردن و اندام­ها تغییر می­دهد که تحت تاثیر رفلکس های دهلیزی-نخاعی و رفلکس دهلیزی- چشمی است(5). بنابراین با گرفتن سر رو به بالا می­توان از میان سیستم­های آوران جهت حفظ تعادل سیستم دهلیزی را دستکاری کرد. وضعیت­های ایستا نسبت به وضعیت­های پویا اهمیت بیشتری دارند، زیرا که این وضعیت را می­توان مبدا حرکت بسیاری از الگوهای وضعیتی در نظر گرفت(6). حالت ایستادن به صورت دو یا تک پا از عوامل موثر در تعادل ایستا می­باشند(7).

تحقیقات گذشته نمایانگر نقش حیاتی عضلات در تأمین ثبات مفاصل می­باشند که این امر برای مفاصل اندام تحتانی از اهمیت دو چندان برخوردار است. در نتیجه حضور هرچه موثرتر عضلات در تأمین ثبات دینامیکی مفاصل اندام تحتانی طی فعالیت­های عملکردی روزمره امری ضروری است(8). شواهد حاکی از این است که در زمان وقوع ناهنجاری­های اسکلتی-عضلانی(Musculoskeletal Deformity) در یکی از مفاصل، عضلات و لیگامنت­های سمت تقعر کوتاه و عضلات و لیگامنت­های سمت تحدب کشیده می­شوند(9-12). در نتیجه احتمالاً فعالیت عضلات نسبت به افراد طبیعی تغییر کند. در این حالت مفاصل و عضلات دیگر جهت جبران این اختلال، فعالیت­های جبرانی در حین انجام فعالیت­های ورزشی و روزمره انجام می­دهند، بنابراین منطقی به نظر می­رسد کوچک­ترین تغییر بیومکانیکی در سطح اتکا بر کنترل پاسچر و تعادل تأثیر بگذارد(8 ، 12).

باتوجه به اینکه پا محل تقابل بدن با زمین است، انحرافات ساختاری اندام تحتانی خصوصاً پا احتمال آسیب دیدگی در ورزشکاران را افزایش داده و ممکن است مانعی برای شرکت افراد در فعالیت‌ها ­گردد(13). کف پای صاف(Pes Planus) از جمله تغییراتی به شمار می­رود که ممکن است منجر به اختلال در کنترل پاسچر، اختلال در فشارهای وارده بر کف پا، بروز آسیب­های مختلف اندام تحتانی و تغییر در تحرک­پذیری مفاصل مچ پا و پا (9) شود که بطور ثانویه احتمالاً باعث تغییر در الگوی فعال شدن عضلات گردد (9، 14-17). در همین راستا، بررسی­های انجام شده بر روی فعالیت عضلات ناحیه ساق پا افراد دارای صافی کف پا نشان داده است که عضلات اینورتور از قبیل درشت­نی قدامی فعالیت بیشتر و عضلات اورتور نظیر نازک­نی بلند فعالیت کم­تری را نسبت به افراد با ساختار پای طبیعی دارند(10). مطالعات زیادی به بررسی فعالیت عضلات افراد دچار صافی کف پا پرداخته­اند، اما محققین مطالعه­ای که به بررسی فعالیت عضلات در موقعیت­های مختلف ایستادن این افراد پرداخته باشد، پیدا نکردند.

با توجه به بالا بودن ریسک آسیب­های ورزشی در جوانان مبتلا به اختلالات راستای اندام تحتانی و به تبع آن اختلال در الگوی فعالیت عضلانی و لزوم توجه به عوامل جلوگیر­ی­کننده از آسیب­های ورزشی و تحقیقات محدودی که در خصوص تاثیر دفورمیتی صافی کف پا بر فعالیت عضلات اندام تحتانی در حالات مختلف ایستادن در دست است، هدف از انجام این تحقیق، مقایسه فعالیت برخی از عضلات ساق پا در پنج موقعیت مختلف ایستادن در مردان جوان دارای دفورمیتی کف­پای صاف و طبیعی بود ( 18).

روش­کار

تحقیق حاضر نیمه­تجربی و طرح تحقیق توصیفی- مقایسه­ای بود. کلیه دانشجویان پسر دانشگاه خوارزمی تهران که در خوابگاه­های کرج سکونت داشتند و در سال­تحصیلی 91- 92 در این دانشگاه مشغول به تحصیل بودند، جامعه آماری تحقیق را تشکیل دادند. از بین جامعه آماری مورد نظر، تعدادی به محیط آزمایشگاه دعوت شدند ومیزان افت ناوی آنان زیر نظر متخصص مجرب اندازه­گیری شد و 40 نفر(کف پای طبیعی و صاف هر کدام 20 نفر) با توجه به تحقیقات قبلی(1) از طریق نمونه­گیری تصادفی در دو گروه تقسیم شدند. معیارهای ورود افراد به مطالعه، محدوده سنی20-28 سال، تمایل به شرکت در تحقیق، داشتن فقط عارضه کف­پای صاف و نداشتن سایر آسیب­های همراه(مانند زانو ضربدری، پرانتزی و غیره)، ورزشکار حرفه ای نبودن، عدم اختلاف طول حقیقی پا بیشتر از یک سانتی­متر، سلامتی از لحاظ شناختی، بینایی و شنوایی، عدم سابقه­ی مشکلات نورولوژیک، ارتوپدیک، اختلال­های سیستم دهلیزی، بدون نقص یا ضربه در اندام تحتانی، عدم استفاده از داروهای اعصاب و عدم استفاده از وسایل کمکی نظیر عصا، واکر بودند. پس از شرح کامل تحقیق برای آزمودنی­ها و کسب رضایت از آنها برای شرکت در تحقیق، از افراد موردنظر خواسته شد تا در آزمایشگاه بیومکانیک و حرکات اصلاحی حضور یابند. برای تعیین دقیق و معتبر نوع پا از تست افت ناوی بر اساس شیوه تعدیل شده برادی(Brody) زیر نظر متخصص مجرب استفاده شد(19). میزان افتادگی ناوی در هر آزمودنی سه بار برای هر پا به منظور مشخص کردن دو طرفه بودن اختلال اندازه­گیری شد و میانگین آن‌ها به منظور طبقه­بندی افراد در دو گروه کف­پای طبیعی، کف­پای صاف استفاده گردید. اگر میزان افت ناوی بین 5-9 میلی­متر بود جزءگروه طبیعی، افت بیش از 10میلی­متر جزء گروه پای صاف قرار می­گرفت(19). پای غالب پایی در نظر گرفته شد که اغلب با آن شوت می­زد و اول با آن پا از پله پایین می‌آمد(19).

در این تحقیق، 2 متغیر مستقل یعنی گروه با 2 سطح معنا‌داری( طبیعی و کف­پای صاف) و موقعیت­های ایستادن با 5 سطح معنا‌داری( موقعیت­های  ایستادن دوپا با چشمان باز، ایستادن دو­پا با چشمان بسته، ایستادن با پای برتر (تک­پا) با چشمان باز، ایستادن با پای برتر(تک­پا) با چشمان بسته، ایستادن تک­پا با چشمان باز و سر رو به بالا) وجود داشت. در آزمون­های با چشم باز، آزمودنی یک نقطه خاص را که روی دیوار روبروی آزمودنی مشخص شده بود، نگاه می­کرد. هر تست به­مدت30 ثانیه طول کشید و زمان استراحت بین هر تست60 ثانیه اتخاذ گردید. در هنگام آزمون، دست­ها به روی کمر قرار گرفته و در تست­های تک­پا، زاویه فلکشن زانوی پای غیربرتر 90 درجه بود. ترتیب اجرای تست­ها به صورت تصادفی انتخاب گردید تا اثر یادگیری از بین برود. هر­کدام از موقعیت­ها پنج بار تکرار شد و میانگین پنج تکرار برای آنالیزهای بعدی به­کار گرفته شد.

در تحقیق حاضر از دستگاه الکترومایوگرافی هشت کاناله مدل MIE ساخت انگلیس برای ثبت فعالیت الکتریکی عضلات استفاده شد. پهنای باند دستگاه الکترومایوگرافی 8کاناله مورد نظر 20 الی 1000 هرتز بوده و شامل واحدهای فرستنده و گیرنده می­باشد. واحد فرستنده که به صورت کمربند دور کمر آزمودنی قرار می­گیرد، قابلیت ارسال امواج بوسیله آنتن و به روش بی سیم تا فاصله 100 متری از واحد گیرنده را دارد. سیگنال­ها با استفاده از الکترودهای یک بار مصرف از جنس آلیاژ نقره با کلرید نقره با قطر یک سانتی­متر اندازه­گیری شدند که به پری آمپلی­فایرهایی با بهره 4000، پهنای باند 32 کیلوهرتز، نسبت حذف سیگنال­های مشترک 108 دسی بل و مقاومت ورودی 10⁸ اهم وصل بودند. فاصله مرکز تا مرکز الکترودها 20 میلی­متر بود. داده­های الکترومایوگرافی در فرکانس 1000 هرتز و با استفاده از فیلتر پایین­گذر 6 هرتز و نرم افزار Myo-Dat ثبت و روی کامپیوتر ذخیره شدند.در ابتدا پوست محل الکترودگذاری از موهای زائد پاک شده و سپس توسط الکل و سنباده جهت کاهش مقاومت، تمیز گردید. سپس جفت الکترودها در امتداد راستای عضلات قرار داده شدند. الکترودها و کابل­ها روی پوست ثابت گردید تا در حرکت آزمودنی اختلال ایجاد نکنند و برای جلوگیری از احتمال حرکت آنها و ایجاد اغتشاش، با باندکشی ثابت ­شدند. فاصله مرکز به مرکز الکترودها 2 سانتی­متر بود و الکترود ثبت‌کنندهEMG مطابق توصیه(پروتکل)های SENIAM قرار گرفت. الکترودها روی بطن عضلات و در راستای تارهای عضلانی قرار گرفتند(شکل1 )(20، 21).

با استفاده از نرم افزار Matlabنسخه R2009a سطح فعالیت عضلات(RMS) دوقلوی داخلی، دوقلوی خارجی، نازک­نئی بلند، نعلی و درشت­نی قدامی محاسبه شد.

علت انتخاب این عضلات براساس نظر مورلی1 و همکاران این بود که این عضلات یا تاندون­هایشان از لحاظ کلینیکی در افراد دارای کف پای صاف مستعد آسیب هستند و دچار تغییرات مخرب می­شوند و هم­چنین این عضلات در الکترومایوگرافی سطحی بیشترین قابلیت دسترسی را دارند(22). برای نرمال کردن سیگنال­های EMG از حداکثر انقباضات ایزومتریک ارادی(MVICs) استفاده شد(20،10). مقدار RMS داده­ها را بر RMS حداکثر انقباضات ایزومتریک ارادی تقسیم و در عدد 100 ضرب شد(10).

از آمار توصیفی برای محاسبه میانگین و انحراف استاندارد متغیرهای تحقیق استفاده شد. برای تعیین طبیعی بودن توزیع نمرات­­ از ­آزمون ­آماری­ شاپیرو-ویلک(Shapiro-Wilk test) استفاده شد. با انجام آزمون­ مورد نظر روی نمرات متغیرهای وابسته، در همه نمرات میزان سطح معنی­داری از 05/0 بیشتر بود. با توجه به نرمال بودن توزیع داده­ها، از آزمون­های پارامتریک برای تحلیل استنباطی داده­ها استفاده شد. با توجه به اینکه در این تحقیق 2 متغیر مستقل گروه ( با 2 سطح معنا‌داری کف پای طبیعی و کف پای صاف) و موقعیت­های ایستادن( با 5 سطح معنا‌داری) وجود داشت، از روش آماری تحلیل واریانس مختلط(آنوا) استفاده گردید. برای مقایسه بین­گروهی از روش آماری تی مستقل  و برای مقایسه درون­گروهی  از آزمون تحلیل واریانس با اندازه­گیری تکراری با آزمون تعقیبی بونفرونی استفاده شد. تمام تجزیه تحلیل­های آماری با نرم افزار SPSS و سطح معناداری 05/0P≤ انجام شد. 

نتایج

در این تحقیق گروه دارای کف پای طبیعی و صاف به ترتیب دارای میانگین سنی 38/2±97/22 و 57/3±54/23 سال، میانگین وزنی 36/8±58/73 و 72/10±87/74 کیلوگرم، میانگین قد 49/5±6/176 و 62/7±34/175 سانتی­متر و میانگین افت ناوی 16/1±89/6 و 54/1±86/12 میلی­متر بودند.

همان­گونه­که در نمودارهای 1 ، 2 و 3 مشاهده می­شود، در پنج موقعیت تست شده در این تحقیق، میانگین فعالیت عضلات دوقلوی خارجی و نازک­نی بلند در افراد دارای صافی کف پا کم­تر از افراد دارای کف پای طبیعی بود که تفاوت معناداری در فعالیت عضله نازک­نی بلند بین دو گروه در موقعیت­های تک­پا چشم­ بسته و تک­پا سربالا مشاهده گردید(05/0p≤).

 همچنین، میانگین فعالیت عضلات درشت­نی قدامی، نعلی و دوقلوی داخلی در افراد دارای کف پای طبیعی کمتر از افراد دارای کف پای صاف بود که تفاوت معناداری در فعالیت عضله درشت­نی قدامی بین دو گروه در موقعیت­های تک­پا چشم بسته و تک­پا سربالا مشاهده گردید(05/0p≤).  

بحث

هدف از انجام تحقیق حاضر، مقایسه فعالیت برخی از عضلات اندام تحتانی در موقعیت­های مختلف ایستادن مردان جوان دارای کف­پای صاف و طبیعی بود. تفاوت معناداری در فعالیت عضله نازک­نی بلند و درشت­نی بلند بین دو گروه در موقعیت­های تک­پا چشم­ بسته و تک­پا سربالا مشاهده گردید. هم­چنین، موقعیت­های دوپا چشم باز، دوپا چشم بسته، تک پا چشم باز، تک پا سربالا و تک پا چشم بسته به ترتیب (صعودی)، مقادیر فعالیت عضلات را داشتند

تحقیقات گذشته نمایانگر نقش حیاتی عضلات در تامین ثبات مفاصل است که این نقش برای عضلات اندام تحتانی از اهمیت دو چندان برخوردار است(8). شواهد حاکی از این است که در زمان وقوع ناهنجاری­های اسکلتی-عضلانی(Musculoskeletal Deformity) در یکی از مفاصل، عضلات و لیگامنت­های سمت تقعر کوتاه و عضلات و لیگامنت­های سمت تحدب کشیده می­شوند(9-12) در نتیجه احتمالاً فعالیت عضلات نسبت به افراد طبیعی تغییر کند. در این حالت مفاصل و عضلات دیگر جهت جبران این اختلال، فعالیت­های جبرانی در حین انجام فعالیت­های ورزشی و روزمره انجام می­دهند، بنابراین منطقی به نظر می­رسد کوچک­ترین تغییر بیومکانیکی در سطح اتکا بر کنترل پاسچر و تعادل تأثیر بگذارد که این امر با نتایج حاصله در این تحقیق نیز مطابقت داشت به طوری­که در افراد دارای صافی­کف­پا عضلات سمت داخل فعالیت بیش­تر و عضلات سمت خارج فعالیت کمتری نسبت به افراد دارای کف­پای طبیعی داشتند (8، 12).

در بررسی فعالیت عضلات دوقلو داخلی، خارجی و نعلی در دو گروه تفاوت معناداری مشاهده نشد که با نتایج تحقیق مورلی و همکاران و اسماعیلی و همکاران هم­خوانی دارد (22، 23). به نظر می­رسد نقش پلانتارفلکسورها در طول ایستادن، ثبات زانو و مچ پا، مهار چرخش استخوان درشت­نئی و حفظ انرژی با به حداقل رساندن نوسان مرکز جرم تعریف می­شود. این نتایج باعث رشد این دیدگاه می­شود که فعالیت عضلات دوقلو و نعلی که به تاندون آشیل منتهی می­گردند تحت تأثیر نوع پاسچر پا قرار نگیرند. با توجه به این شواهد به نظر نمی­رسد که عضلات دوقلو و نعلی در پرونیشن و سوپینیشن مچ نقش معناداری داشته باشند، بنابراین این انحراف در پاسچر پا منجر به تغییری در فعالیت عضلات دوقلو و نعلی نمی­گردد. البته نتیجه­گیری قطعی در این مورد، نیازمند تحقیقات دقیق­تر و بیش­تر است. نتایج تحقیق حاضر، زمینه­ایی مناسب را برای افزایش اطلاعات و مدارک علمی بیش­تر در این حوزه فراهم می­آورد. نتایج تحقیقات وانگ1 و همکاران و بیناباجی و همکاران با نتایج تحقیق حاضر هم­خوانی ندارند که دلیل ناهم­خوانی نتایج تحقیقات آنها با نتایج تحقیق حاضر را می­توان ناشی از تفاوت در جنسیت(آزمودنی­های زن)، سن(نوجوانان)، تعداد آزمودنی­ها( استفاده از 8 آزمودنی سالم) و هم­چنین تفاوت روش­های اندازه‌گیری در تحقیقات(استفاده از روش شاخص قوس طولی میانی پا) دانست (24، 25).

فعالیت عضله نازک­نئی بلند در بین افراد با ناهنجاری­ کف پای صاف در موقعیت­های مختلف ایستادن کم­تر از گروه طبیعی بود که این تفاوت در دو موقعیت تک­پا چشم بسته و تک­پا سربالا بطور معناداری کم­تر از گروه دارای کف پای طبیعی بود. نتایج حاصل با نتایج تحقیق هانت1 و همکاران، مورلی2 و همکاران و اسماعیلی و همکاران هم­خوانی دارد (9، 22، 23). فعالیت کم­تر عضله نازک­نی بلند، در گروه کف پای صاف که همراه با پرونیشن بیش از حد مفصل تحت قاپی است،  احتمالاً به صورت فعالیت جبرانی در جهت جلوگیری از بار زیادی بر قوس داخلی کف پا است. هم­چنین این یافته­ها ممکن است باعث این نتیجه­گیری شود که افرادی که کف پای صاف دارند، پایداری کم­تری در جانب خارجی مچ پا به خاطر فعالیت کم­تر عضله نازک­نئی بلند دارند در نتیجه این افراد را مستعد آسیب‌دیدگی در ناحیه خارجی مچ پا می­کند، ولی با نتایج بک­مان3 و بیناباجی و همکاران هم­خوان نیست که علت این ناهم­خوانی را می­توان به این نسبت داد که بک­مان فعالیت عضلات ساق را حین دویدن بررسی کرده است و آزمودنی­ها در تحقیق بیناباجی و همکارانش از روش شاخص قوس طولی میانی پا برای تعیین نوع پا استفاده کرده بودند که ممکن است دلیلی بر ناهم­خوانی با نتایج تحقیق حاضر باشد  (10، 25، 26).

فعالیت عضله درشت­نی قدامی در بین افراد با ناهنجاری­ کف پای صاف در موقعیت­های مختلف ایستادن بیش­تر از گروه طبیعی بود که این تفاوت در دو موقعیت تک­پا چشم بسته و تک­پا سربالا به طور معناداری بیش­تر از گروه دارای کف پای طبیعی بود که نتایج حاصل با نتایج تحقیق گری4 و همکاران، هانت و همکاران، مورلی و همکاران، وانگ و همکاران و اسماعیلی و همکاران هم­خوانی دارد (9، 12، 22-24).

در ناهنجاری کف پای صاف مفصل تحت قاپی در وضعیت پرونیشن قرار دارد، ممکن است سبب تلاش بیش­تر عضله ساقی قدامی در واکنش به افزایش پرونیشن مفصل تحت قاپی و تلاش برای کاهش گشتاور پرونیشن در این مفصل صورت می­گیرد. ولی نتایج تحقیق حاضر با نتایج تحقیقات بک­مان و بیناباجی و همکاران هم­خوان نیست که علت این ناهم­خوانی را نیز می­توان به این نسبت داد که بک­مان فعالیت عضلات ساق را حین دویدن بررسی کرده است و بیناباجی و همکارانش از روش شاخص قوس طولی میانی پا برای تعیین نوع پا استفاده کرده بودند که ممکن است دلیلی برای ناهم­خوانی با نتایج تحقیق حاضر باشد (25، 26).

عواملی مانند کنترل وضعیت روحی، تغذیه، تفاوت­های فردی و سطح انگیزش آزمودنی­ها خارج از محدوده کنترل محققان بودند و از جمله محدودیت­های تحقیق حاضر عدم استفاده از ثبت سوزنی جهت اندازه­گیری فعالیت الکتریکی عضله درشت­نی خلفی( اینورتور اصلی پا) و عدم توجه به عضلات نواحی بالاتر بودند.

نتیجه­گیری

به نظر می­رسد تغییر در آناتومی نرمال پا، فعالیت عضلات را در طی فعالیت­های روزانه و ورزشی تحت تاثیر قرار می­دهد که متعاقباً می­تواند الگوهای آسیب را تغییر دهد. نتایج این تحقیق بر لزوم بررسی دقیق و جامع وضعیت غیر طبیعی پا بر عملکرد اندام تحتانی هنگام راه رفتن برای طراحی برنامه درمانی مناسب تأکید دارد. با توجه نتایج به دست آمده در این تحقیق، پیشنهاد می‌شود برای درک بهتر تفاوت­های فعالیت عضلات بین دو گروه، تحقیقی مشابه در جامعه­ای بزرگتر خصوصاً افراد مسن­تر و عضلات نواحی بالاتر انجام گیرد.