بررسی نیروهای عکس العمل زمین و فعالیت های الکتریکی عضله در لحظه فرود با سه نوع کفش با کف متفاوت در فوتبالیست های پسر دانشگاه شهید چمران اهواز

مقدمه و معرفی طرح (بیان مسئله) : در گذشته نه چندان دور با هدف اصلاح در حرکات ورزشی تغییراتی در ساختار کفش های ورزشی اعمال شده است، که برای ورزشکاران حرفه ای و سطح بالا کفش های ورزشی به طور اختصاصی و با توجه به نوع بازی آنها تهیه شد، تا جایی که حتی اختلاف ساق پا و انحرافات محوری را می توان با استفاده از کفش های اختصاصی ورزشی اصلاح کرد، بدون اینکه با توانایی اجرای حرکات ورزشی و استیل شخصی ورزشکار مخالفتی داشته باشد(برن هارد و دسجسر1996) . پایه عملکرد سیستم عضلانی اسکلتی اصول بیومکانیک است، عضلات نیرویی تولید می کنند که از طریق سیستم اهرم استخوان عمل کرده تا در برابر گرانش از خود مقاومت نشان دهند و یا ایجاد حرکت نمایند،فشارهای مکرر وارد بر دستگاه های حرکتی و سازو کارهای هموستاتیک طی فعالیت های ورزشی با الکترومیوگرافی و فورس پلیت قابل اندازه گیری است و می توان نیروها و فشارهایی که در طول حرکات مختلف ورزشی بر بدن وارد می شود را محاسبه کرد. بعلاوه کفش های دارای کفی های متفاوت نیز روی اقتصاد حرکت موثرند به نحوی که در سرعت متوسط ، کفش های دو با پاشنه نرم تر، در مقایسه با کفش های مشابه دارای کفی سفت تر هزینه اکسیژن دویدن را حدود 4/2 درصد کاهش می دهند به رغم اینکه کفش پاشنه نرم تر در هر جفت 31 گرم سنگین تر بودند(فردریک و همکاران1986) . در این بین، ورزش فوتبال از جمله گروه های ورزشی است که آمار بالایی از آسیب ها و هزینه انرژی را به خود اختصاص می دهد و کفش ورزشی می تواند یکی از عوامل مهم اثر گذار در بروز آسیب های ورزشی بالقوه مورد توجه قرار بگیرد. تاثیر کفش و سطوح ورزشی گوناگون در تنش عضلات وانقباضات حاصل از حرکات ورزشی برای بازیکنان فوتبال حائز اهمیت است، همچنین برای باشگاه ها و مربیان که سلامت بازیکنان و افزایش کارایی بازی آنها از اهمیت بالایی برخوردار است ،این نکته قابل توجه است که از چه نوع وسایل ورزشی استفاده نمایند.(رلف،هاک،کری،کیرک،میشل و نوبل،2007) در آسیب های اندام تحتانی،مچ و زانو از مفاصلی هستند که بیشترین احتمال بروز آسیب در آنها وجود دارد(پترون و ریچارد لی،1997) . قسمت اعظم نیروهای وارد بر بدن از طریق تماس پا با زمین بوجود می آیند بطوری که برآیند نیروها در تمام راستای بدن شامل استخوان ها ، مفاصل و عضلات ادامه می یابد(جیمز،1996) . هزینه انرژی حمل وزن روی پاها و قوزک نسبت به حمل همان وزن روی بالاتنه به طور قابل توجهی بیشتر است(سول و گلدمن ، 1969) . با افزایش اعمال وزن روی قوزک پا بوسیله ی کفش های فوتبال و کفش های کف تخت ، به مقدار 4/1 درصد وزن بدن، هزینه انرژی راه رفتن به طور متوسط 8درصد افزایش یافت یا نزدیک به 6 برابر بیشتر از موقعی بود که همان وزن روی تنه تحمل شد(جونز و همکاران 1984) . وقتی راه می رویم و می ایستیم، آهسته می دویم و یا پرش می کنیم، وزن یا جرم بدن نیرویی را به سمت پایین وارد می کند، که این نیرو از طریق تنها نقطه اتصال مستقیم بدن با زمین یعنی پاها به زمین وارد می شود. خوشبختانه افزایش تعداد ورزشکاران آماتور و حرفه ای منجر به تکامل پوشاک ورزشی و بویژه کفش شده است، ولی با وجود این ورزشکاران و مربیان به دنبال راه هایی هستند که بتوانند تا حد امکان از فشارهای اضافی وارده بر بدن بکاهند تا از صرف انرژی بیشتر و خستگی زود رس جلوگیری کنند. ورزشکاران با پوشیدن کفش قادر به دویدن، پریدن ، ایستادن، شتاب گرفتن، دور زدن و تغییر دادن سریع جهت حرکت و حفظ تعادل خویش می باشند. نیرو های ایجاد شده طی این فرآیند های حرکتی از کفش به سطح زمین انتقال داده می شوند و در مقابل نیروهای عکسل العمل زمین به بدن وارد می شود که ورزشکار باید برای انجام فعالیت ها به این نیروها غلبه کند. این مسئله بطور کلی برای تمام ورزشکاران بویژه فوتبالیست ها حائز اهمیت است (لافوترون 1998،شورتن 1998) . اندازه گیری پارامترهای کینتیکی و کینماتیکی با نوع کفش ورزشی و ضریب سختی کف کفش همبستگی های زیادی دارد (شورتن و همکاران 1998) ، نوع کفش می تواند در جلوگیری از بروز آسیب ها در ورزش و همچنین در بهبود اقتصاد انرژی کمک زیادی به ورزشکاران کند. لذا با توجه به انواع کفش های باضریب سختی متفاوت و اهمیت کفش در ورزش فوتبال، در تحقیق حاضر به بررسی تأثیر سه مدل کفش متفاوت فوتبال(کف تخت ، شش استوک و سیزده استوک) بر نیرو های عکس العمل زمین و فعالیت الکتریکی عضلات اندام تحتانی در لحظه فرود آمدن از پرش عمودی می پردازیم. لذا سوالات اساسی این تحقیق این است: 1- آیا بین نیروهای عکس العمل زمین وارد بر بدن در هنگام فرود با پای برهنه و کفش های کف تخت ، شش استوک و سیزده استوک تفاوت وجود دارد؟ 2- آیا بین فعالیت الکتریکی برخی عضلات اصلی پایین تنه در هنگام فرود با پای برهنه و کفش های کف تخت ، شش استوک و سیزده استوک تفاوت وجود دارد؟ 2-4 ـ بررسی متون literature review (در صورت نیاز می توانید از صفحات اضافی استفاده نمائید) : صادقی و همکاران (1386) درتحقیقی با عنوان ارتباط بین حداکثر گشتاور عضلات اندام تحتانی با پایداری پویا در حرکت پرش –فرود مردان سالم که بین 15 آزمودنی پسر دانشکده تربیت بدنی دانشگاه تربیت معلم با میانگین سنی 2±22 ارتباط معنی داری بین حداکثر گشتاور عضلات چهارسر ران ،همسترینگ ، دورسی فلکسورها و پلانتار فلکسورها با زمان رسیدن به پایداری در راستای قدامی خلفی وجود داشت ، کو شاخص پیشگویی احتمالی در بروز صدمات در حرکت پرش-فرود است. محرمی (1386) در بررسی و مقایسه تأثیر استفاده از کفی طبی در الگوهای سنتیکی، در حد اکثر مقدار پرش جهت سر زدن در افراد طبیعی نیروی وارد شده به بدن از طرف زمین 85/2 برابر وزن شرکت کنندگان بوده است. دهقانی(1385)در بررسی نیروهای عکس العمل زمین در فرود مهارت وارو و پشتک اختلاف معنی داری گزارش کرده است. که نیروی عکس العمل زمین در مهارت پشتک بیشتر از مهارت وارو بوده است. آنالویی(1384) در بررسی فعلیت های الکتریکی عضله در اندام تحتانی هنگام دویدن با کفش روی نوارگردان نشان داد که شدت های الکترومیوگرافی وخستگی عضلات هنگام دویدن بر روی تردمیل در چند مدل کفش اختلاف معنی داری دارند. اسچمیتز و همکاران (2007) در بررسی بیومکانیکی اندام پایین تنه در فرود یک پا از روی جعبه 30 سانتیمتری به روش مک نایر و همکاران (1994) بین زنان و مردان، تفاوت معنی داری در زاویه های مفصل ران ، مفصل زانو و مفصل مچ پا گزارش کرده اند. آرابانتزی و همکاران (2002) در بررسی فعالیت های الکتریکی عضلات پایین تنه با پرش از سطوح مختلف که با شرکت 10 آزمودنی انجام گرفت ، در پرش از سطوح 20 سانتیمتری و 40 سانتیمتری اختلاف معنی داری بین فعالیت های الکتریکی عضلات همسترینگ (دوسر رانی) ، دو قلو و راست قدامی پیدا نشد ولی بین فرود در ارتفاع 60 سانتیمتری و 40 سانتیمتری اختلاف معنی داری بین فعالیت های الکتریکی عضلات همسترینگ (دوسر رانی) ، دو قلو و راست قدامی گزارش شده است. میلر و نایسینن (1987) در تحقیق خود روی تیک آف پشتک که بین 10 نفر از ژیمناستیک کارهای 20 تا 25 ساله انجام گرفته بود، مشاهده کردند که مقدار اوج نیروی عکس العمل عمودی زمین وارد بر یک فرد هنگام بلند شدن از زمین، 6/13 برابر وزن بدن فرد می باشد. بلوم فیلد و همکارانش (1994) در تحقیقی بین 12 نفر از پرش کنندگان طول مسابقات دانشگاهی آمریکا مقادیر نیروهای ورتیکال وارد بر بدن را 5/6 برابر وزن برآورد کردند. رامی (1970) روی تیک آف پرش طول در پرش کندگان طول عضو تیم دانشگاه انجام داده که اوج نیروی وارد بر بدن معادل 7برابر وزن بدن برای پرش حدود 2/4 متر ثبت کرده است. پری (1992)در تحقیقی که بین دانشجویان تربیت بدنی انجام داد ملاحضه کرد که برای دویدن معمولی با سرعت متوسط ، اوج نیروی حدود 5/2 برابر وزن بدن شرکت کنندگان بدست آورده است. اکستراند و نیگ (1989) در یک ریویو که در آمریکا انجام دادند به این نتیجه رسیدند که نقش و نوع سطح در بازی فوتبال با کفش استوک دار بر روی چمن مصنوعی سبب افزایش آسیب دیدگی در بازیکنان می شود. والیانت (1990) بیشترین خطرات آسیب ها را در طول حرکات مربوط به مفاصل بویژه در زانو و مچ پا نشان داده است. گارسیا (2001) در اندازه گیری های انجام شده بر روی تخت کفش های استوک دار ورزشکاران، اختلافاتی در نیروهای عمودی وارد بر تخت این کفش ها گزارش کرده است. کویین و همکاران (2007) در مطالعه ای که بر روی 11 فوتبالیست عضو تیم آکادمی پرمیرشیب 17 تا19 ساله انجام گرفته ، در مقایسه کفش های استوک دار در دو حرکت فوتبال ، تفاوت های معنی داری درالگوهای فشار پا مشاهده کردند. گرگور کونز و همکاران (2009) در مطالعه ای تحت عنوان نیروهای دوطرفه عکس العمل زمین در دو نوع حرکت به پهلو، نیروهای وارد بر بدن را مورد بررسی قرار دادند.در این تحقیق 9 دانش آموز بدمینتون باز حرفه ای شرکت داشتند، از آنها خواسته شد تا سه حرکت به پهلو با قدمهای جانبی ، حرکت به پهلو با گام های ضربدری و دویدن با سرعتms-1 3/0±3 انجام دهند. داده های جمع آوری شده از سه حرکت به ترتیب زیر بود: میانگین نیروهای عکس العمل زمین در حرکت به پهلو با گام های جانبی bw91/1، درحرکت به پهلو با گام های ضربدریbw 92/1 و در حرکت دویدنbw 50/2 نشان داده شد.به طور کلی در این مطالعه اختلاف معنی داری بین نیروهای عکس العمل زمین در دو حرکت به پهلو با گامهای جانبی و گامهای ضربدری گزارش نشد. رابین و همکاران (2009) با مطالعه ای تحت عنوان تأثیر نوع کفش روی فشارهای کف پایی : مقایسه جنس (زن و مرد) به نیروهای عکس العمل زمین پرداختند، در این مطالعه 34 شرکت کننده وجود داشت (17 مرد و17 زن) باکفش های تمرینی و کفش های مسابقه روی زمین دویدند. نتایج نشان می داد که، ماکزیمم نیروها در کفش های مسابقه افزایش بیشتری نسبت به کفش های تمرین در مردان نشان داده شد. ولی اختلاف معنی داری در زنان گزارش نشد. ایزابل ساکو و همکاران (2010) در تحقیقی با عنوان مقایسه الکترومیوگرافی اندام پایین تنه و نیروهای عکس العمل زمین بین پای برهنه و همراه با کفش بیماران دیابتی و افراد سالم پرداختند، در این مطالعه نیروهای عکس العمل زمین و فعالیت های میوگرافی 21بزرگسال سالم و 24 بیمار دیابتی اندازه گیری شد. نتایج نشان می دهد که در فعالیت های الکترومیوگرافی ماهیچه دوقلو خارجی بیماران تأخیر وجود داشت، ولی تأخیری در عضله پهن خارجی وجود نداشت، در نیروهای عکس العمل افقی و عمودی زمین هنگام راه رفتن با کفش بزرگتر بود.فوتبال یک بازی تیمی است و همانند ورزش های تیمی دیگر یک ورزش پر برخورد است، در مطالعه ی آماری صدمات ورزشی در ناحیه سار آلمان انجام شد، فوتبال با میزان بروز حدود 9/3 درصد در مقام اول مقایسه قرار گرفت. در فوتبال، 56 درصد صدمات در اندام تحتانی (پا) اتفاق می افتد (برنهارد سجسر، 1996). پا اندامی است که به عنوان تکیه گاه بدن کار می کند و هرگونه تغییر ساختاری پا باعث ایجاد تحولاتی در این تکیه گاه و نهایتا" کل بدن می شود. از آنجایی که وزن بدن نیرویی را به سمت پایین اعمال می کند، این نیروها از طریق پا به زمین منتقل شده و مطابق قانون سوم نیوتن همین مقدار نیرو در جهت مخالف بر بدن وارد می شود که نیروها ازکف پا به مفصل مچ پا، مفصل زانو، کمر و عضلات وارد می شود. کفش در تعدیل این نیروهای ارجاعی و برگشتی به بدن نقش جاذب شوک را دارد که نیرو های برگشتی به بدن را تقلیل می دهد و باعث وارد شدن این نیروها در جهت درست به بدن شده و در حمایت وزن بدن ایفای نقش می کند. بعلاوه سازه لیگامانی استخوانی پا باعث ویژگی فنری در کف پا، مچ پا و مفصل زانو در پا شده و یک سیستم ذخیره انرژی در یک مرحله و آزاد سازی آن در مرحله بعد می شود (آرنهیم و پرنتیس ، 1993). این سیستم منجر به ارتقای عملکرد فرد بخصوص در فعالیت های ورزشی می شود. ورزشکاران در طول فعالیت های ورزشی نیروهایی از طرف زمین بر بدن آنها وارد می شود، در این بین کفش به عنوان نقطه ی تماس، واسطه ورزشکاران و سطح زمین می باشد. توجه به این رابطه، در اجرای حرکات ورزشی بسیار حائز اهمیت است. نیاز به اصلاح اجرای حرکات ورزشی به طور جدی در زمینه ی تمرینات ورزشی و آماده سازی و نیز در زمینه تکنولوژی تجهیزات و وسایل ورزشی تاثیر گذار بوده است. کفش در اجرای حرکات ورزشکار موثر بوده و به عنوان یک ابزار حمایتی برای کف پا، یک ضربه گیر و یک صفحه ی پرتاب در نظر گرفته می شود (مرکر و همکاران ،2002). نیروهای اضافی وارد بر بدن باعث ایجاد مشکلات عدیده درسایر سیستم های استخوانی، عضلانی، مفاصل، رباط و ... می شود. یکی از متداول ترین روش های بیومکانیکی جهت جلوگیری، تعدیل و تقلیل مقادیر این نیروها، تغییر جهت نیروهای وارده به مفاصل و بدن از طریق ایجاد تغییرات در سطوح تماسی کف پا با زمین می باشد. یکی از راهکارهای مناسب به منظور تغییر جهت اعمال نیروها به مفاصل، تغییر شکل کف کفش می باشد که علاوه بر تغییر جهت اعمال نیروها و تعدیل فشارهای وارده بر بدن، باعث راحتی افزایش تحریک پذیری و افزایش کارایی عملکرد فرد در کارهای روزمره و مخصوصاً فعالیت های ورزشی می شود. کفش ها بدلیل تأثیراتی که در هنگام اجراهای ورزشی بر روی سسیستم اسکلتی – عضلانی می گذارند همواره مورد توجه محققین می باشند. در تحقیق حاضر که با عنوان تأثیرکفش کف صاف، شش استوک و سیزده استوک بر روی الگوهای سینیتیکی (نیروهای عکس العمل زمین) و عملکرد الکتریکی برخی عضلات پا، در مهارت فرود انجام گرفت سعی بر آن بود که کاهش یا عدم کاهش نیروهای عکس العمل زمین (نیروهای ارجاعی) وکاهش یا عدم کاهش فعالیت الکتریکی عضلات پا هنگام استفاده از کفش های مختلف مورد بحث قرار گیرد. این تحقیق از نوع نیمه تجربی بوده و با استفاده از 15 آزمودنی شونده، انجام گرفت. کل نمونه آماری بصورت تصادفی از جامعه آماری انتخاب شدند. متغیرهای اصلی مورد اندازه گیری، در آزمون های فرود با کفش کف صاف، کفش شش استوک و کفش سیزده استوک می باشند که نوع کفش و تعداد استوک ها به عنوان متغیر مستقل و الگوی سینیتیکی راستاهای (داخلی _ جانبی، ساجیتال، عمودی) و فعالیت های الکتریکی (سطح فعالیت) عضلات رکتوس فموریس، همسترینگ (دوسر رانی)، دوقلو داخلی و ساقی قدامی بعنوان متغیر وابسته مد نظر می باشند. در این پژوهش از سیستم فورس پلیت برای اندازه گیری نیروهای وارد بر بدن و از سیتم الکترومیوگرافی برای اندازه گیری فعالیت الکتریکی (سطح فعالیت) عضلات استفاده گردید. نحوه انجام آزمون شامل انجام مهارت فرود از جعبه 30 سانتیمتری می باشد که مقدار میانگین 3 فرود برای نیروهای عکس العمل وارد بر بدن و میانگین 3 فرود برای فعالیت های الکتریکی عضلات به منظور تجزیه و تحلیل مدنظر قرار گرفت. بعد از طبیعی سازی داده های استخراج شده از سیستم فورس پلیت و الکترومیوگرافی به منظور بررسی آماری از نرم افزار spss و از روش مقایسه میانگین های وابسته (t-test) در سطح معنی داری 05/0 استفاده گردید. آزمودنی ها ابتدا فرم های مربوط به اعلام رضایت و پرسشنامه سلامت جسمانی را تکمیل نمودند. سپس اندازه گیری های آنتروپومتری جهت تعیین میزان قد، وزن و bmi بعمل آمد. سپس آزمودنی ها عمل فرود از روی جعبه 30 سانتیمتری را انجام دادند، از هر آزمودنی هنگام فرود از جعبه با کفش های مورد نظر نیروهای عکس العمل زمین و فعالیت الکترومیوگرافی عضلات گرفته شد. برای همسان سازی فرود آزمودنی ها از جعبه 30 سانتیمتری یکی در میان نیروهای عکس العمل و فعالیت الکترومیوگرافی عضلات اندازه گیری شد تا اختلاف بین فرود آزمودنی ها به حداقل برسد. 5-3) یافته های تحقیق نتایج حاصل از تجزیه و تحلیل آماری اطلاعات و مقایسه های انجام شده بصورت زیر می باشد: 1. بین نیروهای عکس العمل زمین در راستای مدیالترال (داخلی- جانبی) وارد بر بدن در کفش کف تخت و کفش شش استوک با توجه به 05/0 p ? تفاوت معنی داری وجود نداشت. اما بین نیروهای عکس العمل زمین در راستای ساجیتال (قدامی- خلفی) و نیروهای عکس العمل در راستای عمودی وارد بر بدن در کفش کف تخت و کفش شش استوک با توجه به 05/0 p ?تفاوت معنی داری وجود داشت. 2. بین نیروهای عکس العمل زمین در راستای ساجیتال (قدامی- خلفی) وارد بر بدن در کفش کف تخت و کفش سیزده استوک تفاوت با توجه به 05/0 p ? معنی داری وجود نداشت. اما بین نیروهای عکس العمل زمین در راستای مدیالترال (داخلی- جانبی) و نیروهای عکس العمل در راستای عمودی وارد بر بدن در کفش کف تخت و کفش سیزده استوک با توجه به 05/0 p ? تفاوت معنی داری وجود داشت. 3. بین نیروهای عکس العمل زمین در راستای مدیالترال (داخلی- جانبی) وارد بر بدن و نیروهای عکس العمل زمین در راستای عمودی وارد بر بدن در کفش شش استوک و کفش سیزده استوک با توجه به 05/0 p ? تفاوت معنی داری وجود نداشت. اما بین نیروهای عکس العمل زمین در راستای ساجیتال (قدامی- خلفی) در کفش شش استوک و کفش سیزده استوک با توجه به 05/0 p ? تفاوت معنی داری وجود داشت. 4. بین تغییرات الکتریکی (سطح فعالیت) عضله رکتوس فموریس با استفاده از کفش کف تخت و کفش شش استوک و بین تغییرات الکتریکی (سط فعالیت) عضله رکتوس فموریس با استفاده از کفش شش استوک و سیزده استوک با توجه به 05/0 p ? تفاوت معنی داری وجود داشت. ولی بین تغییرات الکتریکی (سطح فعالیت) عضله رکتوس فموریس با استفاده از کفش کف تخت و کفش سیزده استوک با توجه به 05/0 p ? تفاوت معنی داری وجود نداشت. 5. بین تغییرات الکتریکی (سطح فعالیت) عضله دوقلو داخلی با استفاده از کفش کف تخت و کفش شش استوک با توجه به 05/0 p ? تفاوت معنی داری وجود نداشت، همچنین بین تغییرات الکتریکی (سطح فعالیت) عضله دوقلو داخلی با استفاده از کفش شش استوک و سیزده استوک و بین تغییرات الکتریکی (سطح فعالیت) عضله دوقلو داخلی با استفاده از کفش کف تخت و کفش سیزده استوک با توجه به 05/0 p ? تفاوت معنی داری نیز وجود نداشت. 6. بین تغییرات الکتریکی (سطح فعالیت) عضله همسترینگ با استفاده از کفش کف تخت و کفش شش استوک با توجه به 05/0 p ? تفاوت معنی داری وجود نداشت، همچنین بین تغییرات الکتریکی (سطح فعالیت) عضله همسترینگ (دوسر رانی) با استفاده از کفش شش استوک و سیزده استوک و بین تغییرات الکتریکی (سطح فعالیت) عضله همسترینگ (دوسر رانی) با استفاده از کفش کف تخت و کفش سیزده استوک با توجه به 05/0 p ? تفاوت معنی داری نیز وجود نداشت. 7. بین تغییرات الکتریکی (سطح فعالیت) عضله ساقی قدامی با استفاده از کفش کف تخت و کفش شش استوک و همچنین بین تغییرات الکتریکی (سطح فعالیت) عضله ساقی قدامی با استفاده از کفش شش استوک و سیزده استوک با توجه به 05/0 p ? تفاوت معنی داری وجود داشت، ولی بین تغییرات الکتریکی (سطح فعالیت) عضله ساقی قدامی با استفاده از کفش کف تخت و کفش سیزده استوک با توجه به 05/0 p ? تفاوت معنی داری وجود نداشت.