العلاج الطبيعي وميكانيكا علم الحركة
هناك العديد من الأمراض والحالات التي يمكن أن تؤثر على الجهاز العضلي الهيكلي وما يترتب على ذلك من وظائف وتتراوح هذه من أمراض المفاصل إلى هشاشة العظام وآلام الظهر واضطرابات العمود الفقري واضطرابات العضلات والعظام في مرحلة الطفولة وإصابة الجهاز العضلي الهيكلي أو رضه.
نظرًا لأنه يُعتقد أن الاضطرابات العضلية الهيكلية هي أحد الأسباب الأكثر شيوعًا للألم الشديد طويل الأمد والإعاقة الجسدية وتؤثر على مئات الملايين من الأشخاص، فمن المهم فهم تأثير هذه الاضطرابات على الوظيفة لتكون قادرًا على تحديد مسارات العلاج الفعال و استراتيجيات وقائية. ومع ذلك، قبل أن يفهم المرء الخلل الوظيفي العضلي الهيكلي، يحتاج المرء إلى فهم الوظيفة الطبيعية وتقييمها.
ما هي الوظيفة الطبيعية
يمكن تعريف الوظيفة على أنها العمل الخاص الذي يؤديه أحد أعضاء الجسم أو الهيكل في حالته الطبيعية، في سياق الجهاز العضلي الهيكلي، هذه هي قدرة الجسم على الحركة والتفاعل داخل بيئته، يعد فهم الحركة وخاصة الحركة البشرية أمرًا مهمًا للمعالجين والأطباء وأخصائيي الميكانيكا الحيوية وتقويم العظام بالإضافة إلى العديد من المهنيين الصحيين الآخرين. ومن المهم بنفس القدر أن هذا الفهم أو وصف الحركة يمكن توصيله بين المتخصصين بطريقة متسقة وذات مغزى.
غالبًا ما يشار إلى دراسة حركة الإنسان باسم علم الحركة ويمكن أن تتم على مستوى محلي مقطعي أو على مستوى الجسم بالكامل. في فهم الحركة، من المهم تقدير الأنظمة المشاركة في إنشاء هذه الحركة والتي يتضمن الكثير منها مبادئ ميكانيكية وفيزيائية بسيطة. عند التفكير في الحركة، تعمل عدة أنظمة معًا في وئام لإنتاج الوظائف الطبيعية بما في ذلك العضلات والعظام والأربطة.
تم تقديم مفهوم الأنظمة المتكاملة في وصف وظيفة العمود الفقري، اقترحت الدراسات أنه لكي يتحرك ويعمل بشكل طبيعي، فإن العمود الفقري يتطلب سلسلة من الأنظمة تعمل معًا وهي: نظام تحكم (الجهاز العصبي المركزي) ونظام من العناصر النشطة (العضلات) ونظام من العناصر السلبية (الفقرات والأقراص)، كذلك أن أي خلل في أي جزء من أحد هذه الأنظمة يمكن أن يؤدي إلى:استجابة فورية من الأنظمة الأخرى للتعويض، استجابة تكيف طويلة الأمد لنظام واحد أو أكثر أو إصابة عنصر أو أكثر من مكونات أي نظام.
في الحالة الأولى، قد تتعطل الوظيفة وفي الثانية، على الرغم من أنها طبيعية على ما يبدو، فإن نظام التثبيت سيتغير وفي الحالة الثالثة، قد يحدث خلل وظيفي أو ألم في الظهر. والرغم من أن فهمنا في الوقت الحاضر لنظام التحكم محدود، فقد كان هناك بحث مكثف لفهم آليات الحركة من منظور الأنظمة السلبية والنشطة.
الميكانيكا الحيوية للحركة
يحدد الباحثون الميكانيكا الحيوية للحركة البشرية باعتبارها مجالًا متعدد التخصصات يصف ويحلل ويقيم الحركة البشرية. غالبًا ما يتم تعريف الحركة من حيث الحركية أو كليهما، علم الحركة هو المصطلح المستخدم في وصف الحركة وعلى هذا النحو، يشمل نمط وسرعة الحركة والتنسيق والإزاحة لأجزاء الجسم المختلفة بالنسبة إلى شكل من أشكال نظام التفضيل المكاني. الخواص الحركية، على النقيض من ذلك، هي دراسة القوى المرتبطة بالحركة وتشمل هذه القوى الداخلية، أي تلك الناتجة عن نشاط العضلات وما إلى ذلك والقوى الخارجية، أي تلك الناتجة عن الأحمال أو الأجسام الخارجية.
على سبيل المثال، بالنظر إلى شخص يمشي فإن التقييم الحركي قد يشمل مراحل المشية ووصفًا للحركة التي تحدث، على سبيل المثال، في الركبة ومع ذلك فإن التقييم الحركي سيكون وصفًا للقوى المتولدة عند الركبة أثناء مراحل المشي. نادرًا ما يمكن قياس هذه القوى بشكل مباشر ويتطلب التحليل الحركي بشكل متكرر شكلاً من أشكال نمذجة مقطع الارتباط الرياضي. ومع ذلك، يعتمد هذا النوع من النمذجة على البيانات الحركية والأنثروبومترية المقاسة بشكل مناسب، تشمل المقاييس الأنثروبومترية الأبعاد والوزن والشكل ومركز الثقل وخصائص أخرى لأجزاء الجسم وفقًا للعرق والعمر والجنس وعدد من قواعد البيانات.
طرق التقييم الحركية وأدوات القياس
لإجراء تقييم للمستوى التالي، يجب إجراء بعض أشكال القياس، كما يمكن القيام بذلك باستخدام أدوات القياس التي يمكن تقسيمها أساسًا إلى مقياس الزوايا وأدوات التصوير مثل الأشعة السينية ونظام تحليل الحركة البصرية.
بشكل روتيني، يستخدم العديد من المعالجين مقياس زوايا بسيط محمول باليد يتكون أساسًا من منقلة ذات أذرع والتي تسمح بقياس زوايا المفاصل بالنسبة إلى مركز مفترض لحركة المفصل، يستخدم في أبسط أشكاله وهو رخيص الثمن ولكنه أخرق من نواح كثيرة ومن الصعب الحصول على قياسات متكررة لزاوية المفصل، كما أنه يقتصر أيضًا على قياسات النطاق النهائي البسيطة. توسعت التكنولوجيا الهندسية في هذا المجال مع وجود مجموعة متنوعة من المقاييس الكهربية، كل منها يستخدم تقنيات مختلفة.
أبسطها هو مقياس الجهد أحادي المحور والذي يحتوي على مقياس جهد عند تقاطع ذراعي مقياس الزوايا، كما تعمل حركة الذراعين على تغيير ناتج المقاومة لمقياس الجهد وهذا محسوب في تغيير الزاوي، يعتمد هذا النهج على تحديد دقيق لمركز دوران المفصل. في أواخر الثمانينيات من القرن الماضي، تم تطوير مقاييس الزوايا المرنة باستخدام تقنية قياس الإجهاد. فهي خفيفة الوزن وسهلة الاستخدام، دون الحاجة إلى تحديد مركز دوران المفصل، إنهم قادرون على قياس الحركة في الوقت الفعلي، مما يسمح بإجراء تقييمات ليس فقط للمدى ولكن أيضًا لسرعة المفصل والتسارع.
مزيد من التطورات تعني أنها أصبحت الآن قادرة على قياس الحركة أحادية المحور ومتعددة وتأتي في مجموعة متنوعة من الأحجام والأبعاد لاستخدامها في مناطق مختلفة من الجسم. على الرغم من أنها تقتصر في المقام الأول على قياس الحركة المحلية لنظام الجسم بدلاً من حركة الجسم بالكامل، إلا أنها قادرة على اتخاذ تدابير قوية قابلة للتكرار.
أنظمة تحليل الحركة البصرية
يعد تحليل الحركة الضوئية من نواح كثيرة توسيعًا لتقنيات تسجيل الفيديو، الكاميرا قادرة على تسجيل صورة ثنائية الأبعاد لجسم ثلاثي الأبعاد وفي تحليل الحركة، غالبًا ما تكون الصورة ثلاثية الأبعاد ذات الأهمية إذا كان المرء سيجري تحليلًا مفصلاً للحركة التي تحدث، كما يتم تحقيق ذلك باستخدام كاميرات وتقنيات متعددة مثل إعادة البناء الإسفوتوجرافيتري، متأصلة في هذه التقنيات هي الحاجة إلى رقمنة الصور التي تم الحصول عليها والتي يتم تسهيلها من خلال استخدام علامات نشطة مثل الثنائيات الباعثة للضوء التي تنبعث من ضوء الأشعة تحت الحمراء أو بواسطة علامات سلبية مثل أجهزة انعكاس الضوء.
يسمح هذا بتحديد المعالم العظمية وتقدير مركز دوران المفصل وما إلى ذلك. لكي تتمكن من التقاط جميع العلامات أثناء مهمة الحركة، تتطلب عادةً ثلاث إلى ست كاميرات وبالتالي زيادة تعقيد التحليل، على الرغم من ذلك يجب تحريف حركة بعض العلامات، هذه الأنظمة تتزايد من حيث العدد والتوافر. ومع ذلك، فهي باهظة الثمن وتتطلب معايرة مفصلة وليست دائمًا محمولة وتستغرق وقتًا طويلاً في الإعداد والاستخدام بشكل صحيح، مثل جميع أنظمة تحليل الحركة الديناميكية فإنها تنتج كميات هائلة من البيانات ومن الحكمة التفكير في كيفية تحليلها قبل البدء في القياس، ركزت معظم الأبحاث حتى الآن باستخدام أنظمة الحركة الضوئية على تحليل المشي.
