تعیین نیروهای ایجاد شده در ماهیچه های ساق پا در حین حرکت به کمک مدل سازی و آزمایش در افراد با کف پای معیوب

با توجه به فعالیت های روزانه افراد در طول زندگی، اهمیت نقش پاها در بدن کاملاً مشخص است. کف پا نقش بسیار تعیین کننده ای در فراهم نمودن شرایط لازم راه رفتن، تحمل نیروهای وارده از طرف زمین و توزیع نیروهای ماهیچه ای دارد. در تحقیقات پیشین، کف پا اکثراً به صورت یک تکه صلب مدل شده است و از مفاصل میان استخوان های آن که نقش اصلی در تقسیم نیروها ایفا می کنند، صرف نظر شده است. از اینرو کمبود مطالعات در زمینه وضعیت اسکلت ماهیچه ای در کف پا کاملاً احساس می شود. اندازه گیری حرکت کف پا و قوزک برای یافتن دلایل مکانیکی عامل ناراحتی در آسیب شناسی کف پا و قوزک و اتخاذ تصمیم عملی در رابطه با بهترین روش درمان ضروری است. با کاربرد مدل های تکمیل تر از کف پا می توان به درک بسیاری از مشکلات بالینی مجموعه مچ و کف پا دست یافت. هدف از این تحقیق مطالعه در رابطه با وضعیت اسکلت ماهیچه ای کف پا در افراد با کف پای صاف، در هنگام راه رفتن طبیعی، از دو روش آزمایشگاهی و مدلسازی است. یک مدل چهارتکه برای مجموعه کف و ساق پا در نظر گرفته شد. به منظور بررسی صحت مدلسازی و نتایج آن، فعالیت چهار ماهیچه دوقلو، نعلی، نازک نی بلند و درشت نی قدامی در افراد با کف پای صاف در هنگام راه رفتن از طریق آزمایش الکترومایوگرافی بدست آمد. دو آزمایش الکترومایوگرافی سطحی و صفحه نیرو، بطور همزمان، انجام شدند. در آزمایش صفحه نیرو نیز، نیروهای عکس العملی زمین grf، در آزمودنی ها با کف پای صاف ثبت شد. آزمایش ثبت حرکت به کمک مارکرهای بازتابنده بر روی آزمودنی های قبلی انجام گرفت و مسیر حرکت تکه های مدل بدست آمد. با تهیه یک مدل پنج تکه (استخوان فمور، ساق پا، قسمت عقب کف پا، قسمت میانی کف پا و انگشت شست) در نرم افزار anybody و دادن ورودی های سینماتیکی و نیروهای عکس العملی زمین، فعالیت ها و نیروهای ماهیچه ای به کمک مدلسازی محاسبه شد. با مقایسه نتایج آزمایشگاهی و مدلسازی برای فعالیت های ماهیچه ای در چهار ماهیچه ذکر شده، انطباق بسیار مناسبی از نظر الگوی تغییر فعالیت و البته میزان فعالیت مشاهده شد. مقایسه نتایج فعالیت های ماهیچه ای که از شبیه سازی برای دو ماهیچه درشت نی خلفی و خم کننده دراز شست بدست آمده است با مقالات موجود نیز انطباق خوبی را نشان می دهد و نتایج مدلسازی را تا تأیید می کند. مقایسه نتایج برای افراد با کف پای صاف با افراد با کف پای طبیعی نشان می دهد که میزان فعالیت ماهیچه دوقلو به میزان جزئی کاهش یافته است. فعالیت ماهیچه نعلی به میزان قابل توجه افزایش یافته است. فعالیت ماهیچه درشت نی قدامی در انتهای فاز نوسان کاهش یافت. فعالیت ماهیچه نازک نی بلند در سیکل راه رفتن کاهش یافت. با توجه به وجود هماهنگی مناسب میان نتایج آزمایشگاهی محاسبه شده و نتایج مدل سازی بدست آمده، می توان در مجموع این مدل را مدل مناسبی دانست. هرچند برای دقیقتر بودن نتایج نیاز به کار بیشتر و افزایش دقت مدلسازی از لحاظ داده های ورودی، خصوصاً مشخصات ماهیچه ای، احساس می شود. بطور کلی می توان این مدل را برای بررسی چگونگی رفتار ماهیچه ها در تحمل انواع بارگذاری و همکاری آن ها با هم استفاده نمود و این امر کمک شایانی در تحقیقات بالینی در رابطه با کف پای صاف می نماید. با توجه به دشواری بسیار و پرهزینه بودن آزمایشات بیومکانیکی، چنین مدل هایی می توانند در زمینه مطالعات انواع نواقص موجود در ساختار کف پا بسیار پرکاربرد باشند. همچنین این مدل های کامپیوتری امکان بررسی پارامتریک را فراهم می آورند که در آزمایشات واقعی امکان آن فراهم نیست