پایان نامه برای دریافت درجه كارشناسی ارشد در رشته تربیت بدنی گرایش  بیومکانیک ورزشی
 
عنوان:
 
مقایسه یک شیوه جدید همسان سازی فعالیت الکترومایوگرافی عضلات زانو در راه رفتن با شیوه همسان سازی مبتنی بر ماکزیمم انقباض ایزومتریک
 
استاد راهنما:
پرفسور نادر فرهپور
 
 
1 مهر 1393
 

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

  

چكیده:

در بررسی­های الکترومیوگرافی نرمال­سازی سیگنال­ها برای اینکه از قابلیت مقایسه و تفسیر برخوردار باشند مورد قبول همگانی است. اما به دلیل فقدان یک روش استاندارد برای نرمال سازی تفاوت های زیادی در روش نرمال سازی وجود دارد.  این تفاوت ها به روش اندازه گیری سیگنال مرجع مربوط است. هدف از اجرای این مطالعه مقایسه پایایی سه روش نرمال­سازی انقباض زیر بیشینه، انقباض بیشینه پویا و حداکثر انقباض ارادی ایزومتریک برای نرمال سازی فعالیت عضلات اندام تحتانی بود. روش: چهارده نفر از دانشجویان دانشگاه بوعلی سینا به طور تصادفی از میان افراد در دسترس در این مطالعه شرکت کردند. میانگین سن، قد و جرم به ترتیب (24.5سال)، (165.2) و (55.9) بود. برای ثبت فعالیت الکترومیوگرافی عضلات از الکترودهای سطحی دو قطبی و دستگاه 16 کاناله EMG مدل MA-300-16 (با فرکانس 2500هرتز، پهنای باند 1250، فیلتر میان گذر 10-500 و فیلتر ناچ 50 هرتز) و از چهار دوربین Vicon مدل MX T-series camera برای جدا کردن فازهای حرکتی با فرکانس 200هرتز استفاده شد. از چند روش مختلف برای به دست آوردن سیگنال مرجع استفاده شد که عبارتند از جمله برای عضله راست رانی روش های حمل بار با 20% وزن بدن در وضعیت خوابیده روی تخت، پرش سارجنت و اسکات با 70% یک تکرار بیشینه، عضله پهن داخلی و پهن خارجی روش­های حمل بار با 20% وزن بدن در وضعیت خوابیده روی تخت و اسکات با 70% یک تکرار بیشینه، عضله دوقلوی خارجی و داخلی روش­های پرش سارجنت و حمل بار با 20% وزن بدن در وضعیت ایستاده و برای عضله درشت­نئی قدامی حمل بار با 20% وزن بدن در وضعیت نشسته روی صندلی و روش مرسوم MVIC. الکترودها روی عضلات راست رانی، پهن داخلی، پهن خارجی، دوقلوی خارجی؛ دوقلوی داخلی و درشت­نئی قدامی بر اساس دستورالعمل SENIAM قرار داشتند. برای تجزیه و تحلیل­های آماری از آنالیز واریانس با اندازه­های تکراری،  ANOVA چند متغیره و آزمون T همبسته استفاده شد. همچنین برای پایایی داده­ ها از ICC و ضریب تغییر (CV) استفاده شد. نتایج: برای عضله راست رانی مقادیر ضریب تغییرات برای سه روش اسکات، حمل بار و پرش سارجنت به ترتیب 6/30، 6/40 و 4/20، ICC نیز برای این سه روش ذکر شده به ترتیب 97/0، 97/0 و 96/0 بود. همبستگی بین دو تکرار در روش اسکات (73/0 تا 93/0)، برای حمل بار(97/0 تا 98/0) و برای پرش سارجنت(72/0 تا 95/0) بود. مقادیر CV و ICC برای عضله پهن داخلی  به ترتیب در روش­های حمل بار و اسکات 6/29 و 2/39، 97/0 و 98/0 بود. همبستگی بین تکرارها در دو روش حمل بار و اسکات نیز به ترتیب (95/0 تا 96/0) و (94/0 تا 98/0) به دست آمد.برای عضله پهن خارجی میزان CV و ICC نیز در دو روش حمل بار و اسکات نیز به ترتیب 8/25 و 2/27، 96/0 و 90/0 بود. همبستگی بین دو تکرار در روش حمل بار (79/0 تا 93/0) و برای روش اسکات (90/0 تا 95/0) بود. برای عضله دوقلوی خارجی و داخلی نیز در روش حمل بار و پرش سارجنت میزان CV نیز به ترتیب(42 و37) و(29و 38) و مقدار ICC نیز به ترتیب (96/0و 93/0)و (97/0و 96/0) بود. میزان همبستگی بین تکرارها برای عضله دوقلوی خارجی در دو روش حمل بار و پرش سارجنت به ترتیب (85/0 تا 88/0) و (95/0 تا 97/0)  وبرای عضله دوقلوی داخلی این مقدارها در این روش ها به ترتیب (75/0 تا 94/0) و (78/0 تا 86/0) بود. در عضله درشت­نئی قدامی در دو روش حمل بار و MVIC به ترتیب میزان CV, ICC ،  38 و 33 ، 97/0 و 96/0بود. همبستگی بین تکرارها برای این عضله در دو روش حمل بار و MVIC به ترتیب (96/0 تا 99/0) و (96/0 تا 97/0) بود. برای عضله راست رانی نیز روش پرش سارجنت به دلیل مقدار ضریب تغییرات کمتر در اولویت قرار داشت . برای عضله پهن داخلی به دلیل ضریب تغییرات کوچکتر پیشنهاد می­شود. در عضله پهن خارجی به دلیل اینکه مقدار تمامی فاکتور خیلی به هم نزدیک بود برای جلوگیری از خستگی بیشتر و کاهش زمان روش MVIC پیشنهاد می­شود. با در نظر گرفتن تمامی فاکتورها برای عضله دوقلوی خارجی و دوقلوی داخلی به دلیل شدت فعالیت بیشتر در پرش سارجنت نسبت به حمل بار، پرش سارجنت پیشنهاد می­شود. برای عضله درشت­نئی قدامی نیز با توجه به ضریب تغییرات کوچکتر در روش MVIC استفاده از این روش در اولویت قرار داشت. اگرچه مقادیر در تمامی فاکتورها نیز در سایر تست ها برای تمامی عضلات نیز قابل قبول بود.
واژه­های کلیدی: نرمالسازی –  الکترومایوگرافی – عضلات مفصل زانو –  راه رفتن
فهرست مطالب

فصل اول

1-1 مقدمه.. 1

1-2 بیان مسئله.. 2

1-3 اهمیت و ضرورت انجام پژوهش…. 3

1-4 هدف تحقیق… 4

1-5 فرضیه‌های پژوهش…. 4

1-6 روش اجرای پژوهش…. 4

1-7 تعریف واژگان عملیاتی… 5

فصل دوم

2-1 مقدمه   9

2-2 الکترومیوگرافی… 9

2-2-1 تاریخچه الکترومیوگرافی سطحی… 9

2-2-2 منشاء سیگنال.. 13

2-2-2-1 واحد حركتی.. 13

2-2-2-2 قابلیت تحریك غشاء های عضلانی.. 14

2-2-2-3 تولید سیگنال EMG.. 15

2-2-2-4 فاكتورهای موثر بر سیگنال EMG.. 16

2-2-3 پردازش سیگنال- نرمالیزه كردن دامنه.. 17

2-2-3-1 مفهوم نرمالسازی MVIC. 17

2-2-3-2 مزایای نرمال سازی از طریق MVIC. 18

2-2-3-3 موانع موجود در راه نرمال سازیMVIC. 19

2-2-4 نرمال سازی دامنه با میانگین داخلی و ارزش حداكثر. 20

2-2-5 دیگر روش های نرمالسازی… 20

2-3 آناتومی عضلات… 21

2-3-1 عضله راست رانی… 21

2-3-2 عضله پهن خارجی… 22

2-3-3 عضله پهن داخلی… 22

2-3-4 عضله درشتنئی قدامی… 23

2-3-5 عضله دوقلو. 24

2-4 بیومکانیک راه رفتن… 24

2-5 مراحل چرخه راه رفتن… 25

2-5-1 رویدادهای مرحله استقرار. 27

2-5-1-1 زیرشاخه های مرحله استقرار. 29

2-5-1-2 رویدادهای مرحله نوسان.. 30

2-6 الگوی فعالیت عضلانی در حین یک سیکل کامل راه رفتن… 31

2-7 سابقه تحقیق… 31

فصل سوم

3-1 مقدمه.. 37

3-2 نوع تحقیق… 37

3-3 جامعه آماری و نحوه گزینش آزمودنیها. 37

3-3-1 شرایط ورود به آزمون.. 37

3-4 متغیرهای تحقیق… 38

3-4-1 متغیرهای مستقل… 38

3-4-2 متغیرهای وابسته.. 38

3-5 ابزار اندازهگیری و روشها. 38

3-5-1 اندازهگیری متغیرهای آنتروپومتریک…. 38

3-5-2 اندازه‌گیری الکترومایوگرافی… 38

3-5-2-1 عضلات و محل نصب الکترودها 39

3-5-2-2 وظایف حرکتی.. 40

3-5-3 اندازه‌گیری کینماتیکی… 40

3-6 روش اجرا 41

3-7 تجزیه و تحلیل داده های الکترومیوگرافی… 43

3-8 ابزار تحقیق… 46

فصل چهارم

4-1 مقدمه.. 51

4-2 مقایسه شدت فعالیت عضلات در روش های مختلف نرمالسازی… 52

4-2-1 شدت فعالیت عضله راست رانی در سه روش مختلف نرمالسازی… 52

4-2-2 فعالیت عضله پهن داخلی در تمرین اسکات و حمل بار. 53

4-2-3 فعالیت عضله پهن خارجی در دو روش حمل بار و تمرین اسکات… 54

4-2-4 فعالیت عضله دوقلوی داخلی هنگام پرش سارجنت و تحمل وزن روی پنجهها. 55

4-2-5 فعالیت عضله دوقلوی خارجی در دو روش مختلف نرمالسازی. 55

4-2-6 فعالیت عضله درشتنئی قدامی در دو روش حمل بار و MVIC در برابر مقاوت… 56

4-3 پایایی اندازهگیری RMS بیشینه عضله در روش های مختلف… 57

4-3-1 پایایی روش های اندازهگیری RMS بیشینه فعالیت عضله راست رانی… 57

4-3-2 پایایی روش های اندازهگیری RMS بیشینه فعالیت عضله پهن خارجی و پهن داخلی در روش های اسکات و حمل بار  58

4-3-3 پایایی روش های اندازهگیری RMS بیشینه عضله دوقلوی خارجی و داخلی… 60

4-3-4 پایایی اندازهگیری RMS بیشینه برای عضله درشتنئی قدامی در دو روش حمل بار و MVIC. 62

4-4 ضریب همبستگی درون گروهی عضلات در روش های مختلف نرمالسازی… 63

4-4-1 ضریب همبستگی درون گروهی عضله راست رانی در سه روش اسکات و حمل بار و پرش سارجنت… 63

4-4-2 ضریب همبستگی درون گروهی عضله پهن داخلی در دو روش اسکات و حمل بار. 64

4-4-3 ضریب همبستگی درون گروهی عضله پهن خارجی در دو روش حمل بار و اسکات… 65

4-4-4 ضریب همبستگی درون گروهی عضله دوقلوی خارجی در دو روش تحمل وزن روی پنجه و پرش سارجنت    66

4-4-5 ضریب همبستگی درون گروهی عضله دوقلوی داخلی در دو روش حمل بار و پرش سارجنت… 67

4-4-6 ضریب همبستگی درون گروهی عضله درشتنی قدامی در دو روش حمل بار و MVIC. 68

4-5 ضریب تغییرات شدت فعالیت  عضلات در روش های مختلف نرمالسازی… 69

4-5-1 ضریب تغییرات شدت فعالیت عضله راست رانی در سه روش نرمالسازی اسکات، حمل بار و پرش سارجنت    69

4-5-2 ضریب تغییرات شدت فعالیت عضله پهن داخلی در دو روش نرمالسازی اسکات و حمل بار. 70

4-5-3 ضریب تغییرات شدت فعالیت عضله پهن خارجی در دو روش نرمالسازی اسکات، حمل بار. 71

4-5-4 ضریب تغییرات شدت فعالیت عضله دوقلوی داخلی در دو روش نرمالسازی تحمل وزن روی پنجه و سارجنت    72

4-5-5 ضریب تغییرات شدت فعالیت عضله دوقلوی خارجی در دو روش نرمالسازی حمل بار و سارجنت… 73

4-5-6 ضریب تغییرات شدت فعالیت عضله درشت نی قدامی در دو روش نرمالسازی حمل بار و MVIC. 74

 

4-6 مقایسه شدت فعالیت عضلات هنگام راه رفتن در روش های مختلف نرمالسازی. 75

4-6-1 شدت فعالیت عضله راست رانی هنگام راه رفتن در سه روش نرمالسازی اسکات، حمل بار و پرش سارجنت    75

4-6-2 شدت فعالیت عضله پهن داخلی هنگام راه رفتن در دو روش نرمالسازی اسکات و حمل بار. 76

4-6-3 شدت فعالیت عضله پهن خارجی هنگام راه رفتن در دو روش نرمالسازی اسکات و حمل بار. 77

4-6-4 شدت فعالیت عضله دوقلوی خارجی هنگام راه رفتن در سه روش نرمالسازی حمل بار و پرش سارجنت. 78

4-6-5 شدت فعالیت عضله دوقلوی داخلی هنگام راه رفتن در دو روش نرمالسازی تحمل وزن روی پنجه و پرش سارجنت. 79

4-6-6 شدت فعالیت عضله درشتنئی قدامی هنگام راه رفتن در دو روش نرمالسازی حمل بار وMVIC. 80

فصل پنچم

5-1 مقدمه.. 82

5-2 یافتههای مربوط به عضلات مختلف در روش های متفاوت نرمالسازی. 83

5-2-1 عضله راست رانی… 83

5-2-2 عضله پهن داخلی… 84

5-2-3 عضله پهن خارجی… 84

5-2-4 عضله دوقلوی خارجی… 85

5-2-5 عضله دوقلوی داخلی… 86

5-2-6 عضله درشتنی قدامی… 86

5-3 نتیجه گیری کلی… 87

5-4 پیشنهادات: 88

1-1 مقدمه
سیگنال الکتریکی، در ارتباط با انقباض عضله، الکترومیوگرافی یا EMG[1] نامیده می­شود (وینتر[2]2009). در تعریفی دیگر می­توان گفت الکترومیوگرافی مطالعه فعالیت الکتریکی درون عضلات می­باشد. دستگاه الکترومیوگرافی می ­تواند در خصوص حرکات خودآگاه (داوطلبانه) و رفلکسی عضلات اطلاعات مناسبی را فراهم نماید. در حقیقت دستگاه الکترومیوگرافی پتانسیل عمل عضلات را اندازه ­گیری می­ کند. الکترودهای EMG با حساسیت نسبتا بالایی پتانسیل عمل درون عضلات را دریافت و آن را به حافظه کامپیوتر و چاپگر منتقل می­نمایند(Peter Konrad; 2005). مقدار آمپلی­تود[3] و فرکانس[4] سیگنال خام[5] به عوامل زیادی حساس و متغیر است.

دلوکا[6] (1997) معتقد است عوامل درونی و بیرونی زیادی روی این سیگنال­ها تاثیر می­گذارند. عوامل بیرونی شامل شکل الکترود، فاصله بین الکترودها، فاصله الکترودها از motor-point و لبه خارجی عضلات و همچنین منشا فیبرهای عضلانی و آماده­سازی پوست، مقاومت ظاهری[7] ، تعریق و درجه حرارت پوست می­باشند. عوامل درونی شامل خصوصیات فیزیولوژیکی، آناتومیکی و بیومکانیکی عضلات همچون شدت فعالیت عضلات، ترکیب نوع فیبر عضلات، جریان خون در عضلات، قطر فیبر عضله[8]، فاصله بین فیبرهای فعال درون عضله با توجه به الکترود و مقدار بافت بین سطح عضله و الکترود می­باشد.

با توجه به اینکه عوامل بسیاری روی سیگنال­های EMG و ولتاژهای ثبت شده از عضلات اثر می­گذارد، توصیف آنها مشکل است؛ بنابراین توصیف دامنه سیگنال خام EMG مشکل­ساز است، مگراینکه یک روش نرمال­سازی[9] انجام شود. نرمال­سازی اشاره به تبدیل سیگنال به یک مقیاس و یک ارزش شناخته شده دارد.

گزارش شده است که سیگنال EMG نرمال اولین بار توسط Eberhart, Inman & Bresler در سال 1954 معرفی شد. از آن زمان تا کنون روش های زیادی برای نرمال­سازی ارائه شده است اما در مورد یک روش به عنوان بهترین روش اتفاق­نظر وجود ندارد. (Eberhart, H.D. Inman,V.T. Bresler, B. 1954).

1-2 بیان مسئله
بررسی میزان فعالیت عضلانی بوسیله الکترومیوگرافی یکی از جنبه های مهم تحقیقات بیومکانیکی است که در بررسی های کلینیکی افراد سالم و بیمار مورد ارزیابی قرار می گیرد. از داده های بدست آمده بوسیله الکترومیوگرافی می توان جهت تخمین نیروی عضلانی و خستگی عضلانی استفاده کرد. به منظور رسیدن به اهداف فوق نیازمند نرمال­سازی داده های خام هستیم. نرمال­سازی با هدف قابل مقایسه ساختن داده های بدست آمده از الکترومیوگرافی انجام می­شود و روش های مختلفی برای آن وجود دارد. رایج­ترین روش نرمال­سازی روش حداکثر انقباض ارادی ایزومتریک[10](MVIC) است که حداکثر انقباض ارادی ایزومتریک ثبت شده را به عنوان یک مقدار مرجع در نظر می­گیرند. در این روش حداقل سه تکرار و بین هر تکرار زمان استراحت برای کاهش هرگونه خستگی وجود دارد. سیگنال­های EMG از یک انقباض بیشینه بعد از ثبت، فیلتر شده و [11]RMS آنها محاسبه می­شود. حداکثر مقدار بدست آمده از سیگنال پردازش شده در تمام تکرار ها به عنوان مقدار مرجع برای نرمال­سازی سیگنالهای EMG استفاده می­شود. این روش ساده است، با این حال محققان سعی در پاسخ دادن به این سوال می­ کنند، که برای تولید حداکثر فعالیت عصبی-عضلانی در عضله از چه تستی باید استفاده کرد؟ متاسفانه اتفاق­نظر در مورد آزمونی که بتواند حداکثر فعالیت را در عضله ایجاد کند وجود ندارد. مشکل دیگری که در این روش وجود دارد این است که آیا آزمودنی حداکثر تلاش خود را به­کار می­گیرد یا اگر گروه آزمودنی یک بیمار باشد می ­تواند حداکثر تلاش خود را داشته باشد؟ در همین راستا محققان از چند روش دیگر برای نرمال­سازی استفاده می­ کنند. یکی از این روش­ها حداکثر RMS حین حرکت دینامیکی[12] است. در این روش هر نقطه از فعالیت به مقدار اوج ثبت شده تقسیم می­شود. روش مشابه دیگر میانگین RMS حین حرکت دینامیکی[13] است و در آن هر نقطه به میانگین RMS ثبت شده تقسیم می­شود. محققان بسیاری از این دو روش برای نرمال­سازی استفاده کرده­اند، اما دلایلی که بتوان این روش­ها را نسبت به روش MVIC برتری داد وجود ندارد. یکی دیگر از روش­هایی که برای نرمال­سازی می­توان نام برد روش حداکثر انقباض زیربیشینه[14] است. دلوکا اظهار کرد این روش قابلیت اطمینان نزدیکی با روش حداکثر انقباض دارد، در این روش از انقباض ایزومتریک زیر­بیشینه استفاده می­کنیم که شامل نگهداشتن یک عضو در مقابل  بار مشخص یا درصدی از حداکثر باری که فرد میتواند تحمل کند است. روش های بیشتری نیز در زمینه نرمال­سازی وجود دارد که گفتن آن­ها از حوصله بحث خارج است. نکته مبهم این است که هنوز روش نرمال­سازی برای فعالیت عضلات مورد قبول همگان قرار ندارد. بنابراین مقایسه این روش­ها با یکدیگر برای هر عضله به عنوان یک نیاز مطرح است.