نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی
نویسندگان
- مریم حاجی زاده 1
- علیرضا هاشمی اسکویی 2
- فرزان قالیچی 3
- فرهاد طباطبایی قمشه 4
- محمد رازی 5
- گیزلا سولو 6
1 کارشناسی ارشد، گروه بیومکانیک، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی سهند، تبریز، ایران
2 استادیار، گروه بیومکانیک، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی سهند، تبریز، ایران
3 استاد، گروه بیومکانیک، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی سهند، تبریز، ایران
4 دانشیار، گروه ارگونومی، دانشگاه علوم بهزیستی و توان بخشی، تهران، ایران
5 استادیار، گروه ارتوپدی، دانشگاه علوم پزشکی ایران، تهران، ایران
6 استادیار، گروه توانبخشی و سلامت، دانشکده فیزیوتراپی، دانشگاه اتاگو، نیوزیلند
چکیده
افراد با ناکارآمدی لیگامان صلیبی قدامی زانو برای حفظ پایداری خود در غیاب لیگامان از یک سری مکانیزمهای جبرانی حرکتی در حین انجام فعالیتهای مختلف بهره میگیرند. هدف از انجام این مطالعه، بررسی تفاوتهای درونگروهی سینماتیکی و نقاط اوج نیروی عکسالعمل زمین هنگام بالارفتن از پله در این گروه افراد میباشد. در این مطالعه، 8 فرد با آسیب یکطرفهی لیگامان صلیبی قدامی شرکت کردند. پای سالم افراد آسیب دیده به عنوان گروه کنترل در نظر گرفته شد و تمامی مقایسهها بین پای سالم و پای آسیب دیده انجام گرفت. سیستم آنالیز حرکت VICON به همراه دو صفحهی نیرو برای ثبت فعالیت حرکتی افراد هنگام بالارفتن از پله با دو ارتفاع متفاوت به کار گرفته شد. محاسبات سینماتیکی تیبیافمورال با تکنیک جدید OSSCA انجام شد که ترکیبی از رویکرد SARA برای تعیین محور فانکشنال زانو، SCoRE برای تعیین مرکز مفصل ران و OCST برای کاهش آرتیفکتهای حرکتی مارکرها میباشد. براساس نتایج این مطالعه، افراد با آسیب لیگامان صلیبی برای دو ارتفاع 17 و 20 سانتیمتری پله مکانیزمهای انطباقی سینماتیکی و نقطهی اوج نیرویی متفاوتی داشتند. در ارتفاع 17 سانتیمتری و در ابتدای فاز یا مرحلهی گردشی پای آسیب دیده زاویهی واروس کمتر، چرخش محوری خارجی بیشتر و نقطهی اوج ضربهی کمتری (p<0.05) را نسبت به پای سالم تجربه کرد. در ارتفاع 20 سانتیمتری پای آسیب دیده زاویهی اکستنشن بیشتر، والگوس بیشتر و چرخش محوری خارجی بیشتری (p<0.05) را در فاز اکستنشن نهایی ایستایش نسبت به پای سالم داشت. در هر دو ارتفاع پله، تقدم رسیدن به نقطهی اوج اکستنشن در پای آسیب دیده نسبت به پای سالم مشاهده شد. نتایج این مطالعه تایید میکند که افراد با آسیب لیگامان قدامی، درجات آزادی چرخشی تیبیافمورال و نیروی عکسالعمل متفاوتی نسبت به پای سالم خود دارند. این مکانیزمهای جبرانی در نهایت به تغییر بارگذاری زانو، فرسایش غضروف و ابتلا به آرتروز زودرس این افراد منجر میشود.
کلیدواژهها
موضوعات
عنوان مقاله [English]
Kinematic Differences in Participants with ACL-deficient Knees during Stair Ascending with Different Height
نویسندگان [English]
- Maryam Hajizade 1
- Alireza Hashemi Oskouei 2
- Farzan Ghalichi 3
- Farhad Tabatabai Ghomshe 4
- Mohammad Razi 5
- Gisela Solo 6
1 MSc, Biomechanics Division, Mechanical Engineering Department, Sahand University of Technology, Tabriz, Iran
2 Assistant Professor, Biomechanics Division, Mechanical Engineering Department, Sahand University of Technology, Tabriz, Iran
3 Professor, Biomechanics Division, Mechanical Engineering Department, Sahand University of Technology, Tabriz, Iran
4 Associate Professor, Ergonomy Group, University of Social Welfare and Rehabilitation Sciences, Tehran, Iran
5 Assistant Professor, Orthopaedic Group, School of Medicine, Tehran University of Medical Sciences, Tehran, Iran
6 Senior Lecturer, Center for Health, Activity and Rehabilitation Research, School of Physiotherapy, University of Otago, New Zealand
چکیده [English]
Patients with ACL deficiency (ACLD) have to use different compensatory mechanisms to maintain their stability during daily activities. The aim of this study is to determine the differences in 3D kinematics and peak ground reaction forces (GRF) between ACL deficient legs and healthy contralateral legs during stair ascent. Eight subjects with unilateral ACL deficiency participated in this study. Healthy contralateral legs were considered as control group for further comparisons to ACL deficient legs. A six camera VICON motion analysis system and 2 portable force plates were used to record the locomotion while walking up custom-made stairs with two different step heights. Advanced OSSCA technique was used to assess tibiofemoral knee kinematics, a combination of symmetrical axis of rotation (SARA), symmetrical center of rotation estimation (SCoRE) and optimal common shape technique (OCST). The results of this study show that participants with ACLD experienced different kinematics and peak GRFs in different step heights (p<0.05). During ascending stairs with 17cm height, legs with ACLD exhibited less varus, more external rotation and less impact peak in pre-swing stance and early swing phase compared to contralateral healthy leg (p<0.05). The other stair height, 20 cm, resulted in more extension, more valgus and more external tibia rotation in injured leg compared to contralateral leg during terminal extension of stance phase (p<0.05). In both step heights, injured leg reached it maximum extension peak at an earlier time. The results of this study imply that participants with ACLD make use of different 3D rotational tiobiofemoral kinematics and different GRF compared to healthy contralateral leg. These compensatory mechanisms would finally bring about different knee joint loading, which provides the potential of cartilage degeneration and early osteoarthritis.
کلیدواژهها [English]
- Anterior cruciate ligament
- Kinematics
- GRF
- Stair ascent
- Gait analysis