تعیین نیروهای ایجاد شده در ماهیچه های ساق پا در حین حرکت به کمک مدلسازی و آزمایش در افراد با کف پای نرمال

فعالیت راه رفتن یکی از مهمترین و روزمره ترین فعالیتهای انسان است و کف پا نقش اساسی را در این فعالیت بر عهده دارد. دانش چگونگی توزیع نیروها در کف و ساق پا میتواند زمینه ساز شناخت ویژگیهای الگوهای حرکتی آسیب شناسی در پا شود. در این پایان نامه، یک مدل اسکلت عضلانی چهار سگمنتی از کف و ساق پا در محیط anybody ایجاد شده است که در آن تمامی ماهیچه ها و لیگامنتهای قسمت ساق و کف پا در نظر گرفته شده اند. برای حل این مدل از دو معیار بهینه سازی minmax و چندجمله ای درجه 5 استفاده شد. برای به دست آوردن ورودیهای این مسئله دینامیکی (نیروی واکنش زمین و مسیر حرکت اجزاء پا در حین راه رفتن)، بر روی ده آزمودنی با کف پای نرمال آزمایش صفحه نیرو و تحلیل حرکت به عمل آمد. همچنین برای صحه گذاری بر نتایج مدلسازی، آزمایش الکترومایوگرافی نیز بر روی این آزمودنیها، به صورت هم زمان با آزمایش صفحه نیرو به عمل آمد. نتایج نیروی واکنش زمین، مرکز فشار نیروی واکنش زمین، زاویه نسبی قوزک، مفصل hfff و مفصل شست، ضریب فعالیت به دست آمده از آزمایش الکترومایوگرافی و نتایج مدلسازی برای نیروی ماهیچه ها و ضریب فعالیت آنها، برای هر کدام از آزمودنی ها و برای میانگین تمام آنها ارائه شده است. نتایج حاصل از مدلسازی و آزمایش برای چهار ماهیچه دوقلو، نعلی، درشت نی قدامی و نازک نی بلند با یکدیگر مقایسه شدند. نتایجی که از این پایان نامه به دست آمده اند به صورت خلاصه عبارتند از: مدلسازی موجود در این پایان نامه توانسته است نتایجی ارائه کند که تقریباً دارای روند مشابهی با نتایج تجربی است. معیار بهینه سازی minmax نسبت به معیار بهینه سازی چندجمله ای درجه 5 با تقریب نزدیک تر به واقعی فعالیت و نیروی ماهیچه ها را برای عضلات دوقلو، نازک نی بلند و درشت نی قدامی تخمین می زند، هر چند خود این معیار نیز نمی تواند با دقت قابل قبولی فعالیت ماهیچه را پیش بینی کند. در تخمین فعالیت ماهیچه نعلی، عملکرد معیار چندجمله ای درجه 5 در حالت میانگین بهتر و دارای همخوانی بیشتری با نتایج تجربی بوده است. در حرکت راه رفتن، در فاز ایستایی عمدتاً ماهیچه های نعلی، دوقلو و نازک نی بلند فعال هستند. در حالی که فعالیت اصلی عضله درشت نی قدامی در فاز نوسانی است. الگوی فعالیت عضلات نعلی و دوقلو در اکثریت قریب به اتفاق موارد یکسان است، در حالی که الگوی فعالیت عضلات درشت نی قدامی و نازک نی بلند در آزمودنیهای مختلف، از تنوع قابل ملاحظه ای برخوردار است. هر چند الگوی فعالیت ضریب فعالیت عضلات نعلی و دوقلو یکسان است، اما ضریب فعالیت عضله نعلی عموماً بیش از ضریب فعالیت عضله دوقلو می باشد. - مدلسازی با هر دو معیار چندجمله ای درجه 5 و minmax، در تعیین الگوی فعالیت عضله درشت نی قدامی ضعیف تر از سایر موارد عمل کرده اند.