نوع مقاله: مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

1 دانش‌آموختة کارشناسی ارشد مهندسی پزشکی، گروه بیومکانیک، دانشکده مهندسی پزشکی، دانشگاه آزاد اسلامی (واحد علوم و تحقیقات)

2 دانشیار، گروه بیومکانیک، دانشکده مهندسی پزشکی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر (پلی تکنیک تهران)

3 استاد، گروه مهندسی و فیزیک پزشکی، دانشکده علوم پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی شهید بهشتی

4 دانشجوی دکتر مهندسی پزشکی بیومکانیک، دانشکده مهندسی پزشکی، دانشگاه آزاد اسلامی (واحد علوم و تحقیقات)

5 دانشجوی دکتری مهندسی پزشکی، گروه بیومکانیک، دانشکده مهندسی پزشکی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر (پلی تکنیک تهران)

10.22041/ijbme.2013.13082

چکیده

در سالهای اخیر، مطالعات بیومکانیک بسیاری در مورد پایداری بدن با بکارگیری داده‌های سینماتیک انجام شده است. بیشتر تحقیقات، بر افراد بیمار با ناتوانایی‌های تعادلی متمرکز شده؛ تحقیقات بسیار اندکی برای دستیابی به قابلیتهای ورزشکاران به منظور بهبود اجرای حرکات سخت و پیچیده تعادلی انجام شده است. استفاده از روشهای ورزشکاران حرفه‌ای  در تعادل، می‌تواند اطلاعاتی باارزش را حول فنون تعادل و پارامترهای مؤثر در ایجاد تعادل به مربیان ارائه کند. در این مطالعه پایداری دینامیک محلی سیستم‌های اسکلتی- عضلانی، هنگام اجرای حرکات تعادلی ارزیابی شده است. شرکت 8 ورزشکار غیرحرفه‌ای و 6 ورزشکار حرفه‌ای تالو در ورزش ووشو، الگوی مسیر حرکت مرکز جرم و تغییرات مرکز فشار حین اجرای حرکت تعادلی برای ارزیابی کمی نوسان‌های وضعیتی بدن مطالعه شد. حرکت ورزشکاران بر روی صفحه نیرو انجام شد و با استفاده از 6 دوربین تحلیل حرکت، پارامترهای سینماتیک حرکت، در فضای سه بعدی اندازه‌گیری و ثبت شدند. با استفاده از تئوری پایداری لیاپانف، پایداری حرکت و سطح آمادگی ورزشکاران بررسی، و الگوی صحیح اجرای حرکات تعادلی YSPHتعیین شد. نتایج این پژوهش نشان داد نوسانات شدید مرکز جرم و مرکز فشار بدلیل عدم اتخاذ الگوی حرکتی مناسب و سطح آمادگی، و نیز ترکیب بدنی ورزشکاران در اجرای حرکات تعادلی است(p<0.05).

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Stability and control of human body motion during performing balance motion in Wushu

نویسندگان [English]

  • Afsaneh Yavari 1
  • Mostafa Rostami 2
  • Ali Esteki 3
  • Ali Tanbakoosaz 4
  • Mehdi Yousefi Azar Khanian 5

1 M.Sc, Biomechanics Department, Faculty of Biomedical Engineering, Science and Research Branch of Islamic Azad Univesity

2 Associate Professor, Biomechanics Department, Faculty of Biomedical Engineering, Amirkabir University of technology

3 Professor, Medical engineering and Physics Department, Shahid Beheshti University of Medical Science

4 Ph.D Student, Biomechanics Department, Faculty of Biomedical Engineering, Science and Research Branch of Islamic Azad Univesity

5 Ph.D Student, Biomechanics Department, Faculty of Biomedical Engineering, Amirkabir University of technology

چکیده [English]

Most of the recent biomechanical researches have been focused on the stability of people with disabilities and a few researches have been done on the athletes with high balance skill.The methods of elite athletes in keeping the balance can state valuable information about balance strategies and effective parameters on balance. In this study we calculate local dynamical stability of musculoskeletal systems during a hard balance motion. Eight non elite athletes and six elite athletes in Wushu participatedin this study. Kinematic parameters for quantitative assessment of postural fluctuations were recorded by VICON ® Motion Analysis System. Using Lyapunov stability theory, stability and preparation of athletes were evaluated and the best model in performing the balance motion was shown to the coaches. Results from this study showed that motion pattern and preparation of athletes are effective in the displacements of center of mass and center of pressure and finally the stability of athletes.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Wushu
  • Postural Stability
  • Lyapunov Exponent Theory
  • Center of mass
  • Center of pressure

[1]    Horack F.B., Henry S.M., Shumway-Cook A., Postural perturbations: New insights for treatment of balance disorders; Physical Therapy, 2000; 77(5): 517-532.

[2]    Karlsson A., Persson T., The ankle strategy for postural control- A Comparison between a model-based and a marker-based method; J Biomech, 2000; 52: 165-173.

[3]    Winter DA., “Human balance and posture control during standing and Walking.” Gait& Posture Vol 3, pp. 193-214, 1995.

[4]    Forti M., Tesi A., New conditions for global stability of neural networks with application to linear and quadratic programming problems Circuits and Systems I: Fundamental Theory and Applications; IEEE Transactions on, Jul 2005; pp. 120-138.

[5]    Hui Y., Michel A.N., Hou L., Stability theory for hybrid dynamical systems, Automatic Control; IEEE Transactions on, Apr 2006; pp. 861-876.

[6]    Hill D.J., Moylan A.P.J., Stability results for nonlinear feedback systems; 2007; 13(4): 377-382.

[7]    Chiang H.D., Hirsch M.W., Stability regions of nonlinear autonomous dynamical systems; ISSN: 0018-9286., 2008; 33(1): 16 - 27.

[8]    Graham, Ryan B., Assessing dynamic spinal stability using maximum finite-time Lyapunov exponents, 9-Aug-2012

[9]    Harbourne R.T., Stergiou N., Movement Variability and the use of nonlinear Tools Principles to Guide Physical Therapist Practice; Physical Therapy, 2009; 89(3): 267-282.

[10]  Ihlen E., Goihl T., Wik P., Sletvold O., Helbostad J., Vereijken B., Phase-dependent changes in local dynamic stability of human gait; Journal of Biomechanics, 2012; 45(13): 2208–2214.

[11] Ghomashchi H., Esteki A., Motie Nasrabadi A., Sprott J.C., BahrPeyma F., Dynamic patterns of postural fluctuations during quiet standing: a recurrence quantification approach;  International Journal of Bifurcation and Chaos, 2011; 21(04): 1163-1172.

[12] Kennel M.B., Brown R., Determining embedding dimension for phase–space reconstruction using a geometrical construction; Physical Review, 1992; 45(6): 3403–3411.

[13] Rosenstein M.T., Collins J.J., De Luca C.J., A practical method for calculating Lyapunov exponents from small data sets. Physica, 1993; 65: 117–134.

[14] Corriveau H., Hébert R., Raîche M., Prince F., Evaluation of postural stability in the elderly with stroke; Arch Phys Med Rehabil, 2004; 85(7): 1095-1101.

[15] Corriveau H., Prince F., Hébert R., Raîche M., Tessier D., Maheux P., Ardilouze J.L., Evaluation of postural stability in elderly with diabetic neuropathy, Diabetes Care., 2000; 23(8): 1187-1191.

[16] Fiqler A., Haddad J.M., Gagnon J., Van Emmerik R.E.A., Hamill J., Postural control strategies in dancers and non dancers; ISBS, China, 2005.

[17] Haddad J.M., Gagnon1 J.L., Hasson C.J., Van Emmerik R.E.A., Hamill J., Evaluation of Time-to-Contact Measures for Assessing Postural Stability; Journal of Applied Biomechanics, 2006; 22: 155-161.

[18] Bernier J., Perrin D., The effect of coordination training on properioception of the functionally unstable ankle; J. Sport. Phy. Ther, 2001; 27(4):  264-275.

[19] Shumway-Cook A., Motor Control, theory and practical application; Maryland. William & Wilkins, 2nd ed, 2001; pp. 222-228.

[20] Hoffman M., Payre G., The effect of properioceptive ankle disc training on healthy subject; JOSPT, 2005; 27(2): 30-33.

[21] Testerman C., Evaluation of ankle instability using the Biodex stability system; Foot Ankle, 2004; 20(5): 317-321.

[22] Gobbi G., Galli D., Carubbi C., Pelosi A., Lillia M., Gatti R., Queirolo V., Costantino C., Vitale M., Saccavini M., Vaccarezza M., Mirandola P., Assessment of body plantar pressure in elite athletes:an observational study; Sport Sci Health, 2013; DOI 10.1007/s11332-013-0139-8.