اثر یک وهله خستگی موضعی تا حد واماندگی بر متغیرهای مکانیکی مفاصل اندام تحتانی حین فرود تک پای مردان ورزشکار نیمه حرفه ای

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری بیومکانیک ورزشی، دانشکده تربیت بدنی و علوم ورزشی، دانشگاه خوارزمی، تهران، ایران

2 استادتمام بیومکانیک ورزشی، دانشکده تربیت بدنی و علوم ورزشی، دانشگاه خوارزمی، تهران، ایران، استاد تمام بیومکانیک ورزشی، پژوهشکده علوم حرکتی، دانشگاه خوارزمی، تهران، ایران

3 استادیار فیزیولوژی ورزشی، دانشکده تربیت بدنی و علوم ورزشی، دانشگاه خوارزمی، تهران، ایران

4 استادیار آسیب شناسی ورزشی، دانشکده تربیت بدنی و علوم ورزشی، دانشگاه شهید رجایی، تهران، ایران

چکیده

مقدمه و اهداف
با افزایش زمان و میزان خستگی، عملکرد ورزشکار کاهش می‌یابد و در نتیجه فرود تحت اثر خستگی قرار می‌گیرد. خستگی در زمان فرود روی کنترل پاسچر و بیومکانیک اندام تحتانی تاثیرگذار است، همچنین فرود نسبت به پرش فشار بیشتری به مفاصل اندام تحتانی وارد می­آورد، از این رو احتمال آسیب­ دیدگی در فرود بسیار بیشتر از پرش است. هدف از پژوهش حاضر بررسی اثر یک وهله خستگی موضعی تا حد واماندگی بر پارامترهای مکانیکی مفاصل اندام تحتانی در حین فرود تک‌پای مردان ورزشکار نیمه ­حرفه‌ای بود.
مواد و روش­ ها
30 مرد جوان ورزشکار نیمه­حرفه‌ای 16 تا 26 سال بسکتبال استان البرز در پژوهش حاضر شرکت کردند. برای پردازش داده‌ها از نرم­افزار متلب برای استخراج پارامترهای زوایای مفاصل اندام تحتانی در برخورد اولیه پا با سطح، حداکثر فلکشن زانو و حداکثر نیروی عمودی سطح در سه صفحه حرکتی استفاده شد. برای جمع­آوری اطلاعات کینماتیکی از سیستم آنالیز حرکت VICON شامل 8 دوربین و به منظور جمع­آوری داده­های کینتیک حرکت از یک صفحه نیروسنج KISTLER با سنسورهای پیزوالکتریک با فرکانس اندازه‌گیری 2400 هرتز در ابعاد 60×50 سانتی‌متر و نرم­افزار نکسوس برای کمی کردن داده­های فضایی-زمانی در تحقیق حاضر استفاده شد. تحلیل آماری داده‌ها از طریق آزمون تحلیل واریانس آمیخته برای مقایسه داده‌ها در سطح معناداری 05/0p≤ با استفاده از SPSS ورژن 20 انجام شد.
یافته­ ها
نتایج آزمون اندازه‌گیری مکرر اختلاف معناداری را در میانگین زوایای مفاصل مچ پا و زانو در دو صفحه حرکتی ساجیتال و فرونتال قبل و بعد از خستگی در وضعیت‌های لحظه‌ی تماس، حداکثر نیروی عمودی عکس‌العمل سطح و حداکثر فلکشن زانو نشان نداد (05/0p≤). در مقابل در صفحه هوریزنتال تغییر زاویه‌ی مفصل مچ پا در حداکثر فلکشن زانو پس از خستگی معنادار شد (000/0p=).
نتیجه­ گیری
خستگی ناشی از تمرین و مسابقه می‌تواند موجب تغییر در استراتژی فرود شود، به طوری که احتمال فشار به مفاصل اندام تحتانی به ویژه مچ پا و متعاقب آن احتمال بروز صدمات در مفاصل بالاتر را افزایش دهد. تغییر زاویه مچ پا در حداکثر فلکشن زانو در صفحه‌ی هوریزنتال می‌تواند سبب ایجاد تغییر در وضعیت مفاصل بعدی اندام تحتانی به ویژه زانو در زمان فرود شود. با توجه به زوایای ایجادشده در مفصل مچ پا با بررسی بیشتر می‌توان از آسیب ناشی از خستگی موضعی مفرط پیشگیری کرد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Effect of One Stage of Exhaustive Local Fatigue on Mechanical Parameters of Lower-Limb Joints during the Single-Leg Landing of Semi-Professional Sportsmen

نویسندگان [English]

  • Mohammadali Soleyman Fallah 1
  • Haider Sadeghi 2
  • Pejman Motamedi 3
  • Amirhosein Barati 4
1 PhD. Student, Biomechanics of Sports, University of Kharazmi, Faculty of Physical Education and Sport Sciences, Tehran, Iran
2 Full Professor of Sport Biomechanics, Faculty of Physical Education and Sport Sciences, Kharazmi University, Tehran, Iran. Full Professor of Sport Biomechanics, Research Institute of Motor Sciences, Kharazmi University, Tehran, Iran
3 Assistant Professor of Sport Physiology, Faculty of Physical Education and Sport Sciences, Kharazmi University, Tehran, Iran
4 Assistant Professor of Sport Pathology, Faculty of Physical Education and Sport Sciences, Shahid Rajaie University, Tehran, Iran
چکیده [English]

Background and Aims: Performance of an athlete reduces as the time of activity increases; consequently, his landing quality is influenced by fatigue. In particular, fatigue has effects on the sportsman’s control posture and the biomechanics of his lower limbs. Moreover, landing puts more stress on these joints than jumping does, and leads to much more possibility of injury. The main objective of the present study was to investigate the effect of one stage of exhaustive local fatigue on the mechanics of the joints of the lower limb in semi-professional sportsmen during their single-leg landing.
Materials and Methods: A total of 30 young, semi-professional basketball players in Alborz, Iran, aged between 16 and 26 years, participated in the study. The biomechanical data were recorded using motion analyzer and force plate tools. To process the collected data, the numerical computing environment MATLAB was employed to extract the angles of the lower limb joints when the foot touches the ground, the maximum flexion of the knee, and the maximum normal force in the three planes of motion. The descriptive statistics is based on the mean and the standard deviation of data and the test of normality is based on the Shapiro-Wilk test. Homogeneity of data was tested using Levene’s test. The collected sets of data were compared using the repeated measures analysis conducted in SPSS, version 20.0, at the significance level of P≤0.05.
Results: The results did not reveal a significant difference between the angles of the ankle and of the knee in sagittal and frontal planes, nor do they show a significant difference in the maximum normal force and the maximum flexion of the knee before and after fatigue (P≤0.05). The results, however, showed a significant difference between the horizontal angular changes of the ankle joint in the maximal flexion of the knee after fatigue (P≤0.000).
Conclusion: Fatigue may change the strategy of landing, thereby increasing the likelihood of putting more stress on the lower limb joints, especially the ankle. This may in turn harm the other joints. The horizontal angular change of the ankle joint in the maximal flexion of the knee changes the layout of these joints, particularly the knee. A deeper investigation of the effect of fatigue on the layout of the joints may help one prevent injuries resulting from exhaustive local fatigue.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Lower-limb joint angles
  • Local fatigue
  • Single-Leg Landing
  • semi-professional athlete
1.   Bates NA, Ford KR, Myer GD, Hewett TE. Kinetic and kinematic differences between first and second landings of a drop vertical jump task: implications for injury risk assessments. Clin Biomech (Bristol, Avon). 2013;28(4):459-66.##

2.   Barbieri FA, Santos PC, Lirani-Silva E, Vitorio R, Gobbi LT, van Dieen JH. Systematic review of the effects of fatigue on spatiotemporal gait parameters. J Back Musculoskelet Rehabil. 2013;26(2):125-31. ##

3.   Wesley CA, Aronson PA, Docherty CL. Lower Extremity Landing Biomechanics in Both Sexes After a Functional Exercise Protocol. J Athl Train. 2015;50(9):914-20. ##

4.   Chappell JD, Herman DC, Knight BS, Kirkendall DT, Garrett WE, Yu B. Effect of fatigue on knee kinetics and kinematics in stop-jump tasks. Am J Sports Med. 2005;33(7):1022-9. ##

5.   Orishimo KF, Liederbach M, Kremenic IJ, Hagins M, Pappas E. Comparison of landing biomechanics between male and female dancers and athletes, part 1: Influence of sex on risk of anterior cruciate ligament injury. Am J Sports Med. 2014;42(5):1082-8. ##

6.   Kernozek TW, Torry MR, Iwasaki M. Gender differences in lower extremity landing mechanics caused by neuromuscular fatigue. Am J Sports Med. 2008;36(3):554-65. ##

7.   Frank BS, Gilsdorf CM, Goerger BM, Prentice WE, Padua DA. Neuromuscular fatigue alters postural control and sagittal plane hip biomechanics in active females with anterior cruciate ligament reconstruction. Sports Health. 2014;6(4):301-8. ##

8.   Borotikar BS, Newcomer R, Koppes R, McLean SG. Combined effects of fatigue and decision making on female lower limb landing postures: central and peripheral contributions to ACL injury risk. Clin Biomech (Bristol, Avon). 2008;23(1):81-92. ##

9.   Padua DA, Distefano LJ. Sagittal Plane Knee Biomechanics and Vertical Ground Reaction Forces Are Modified Following ACL Injury Prevention Programs: A Systematic Review. Sports Health. 2009;1(2):165-73. ##

10. Jacobs CA, Uhl TL, Mattacola CG, Shapiro R, Rayens WS. Hip abductor function and lower extremity landing kinematics: sex differences. J Athl Train. 2007;42(1):76-83. ##

11. Yu B, Lin CF, Garrett WE. Lower extremity biomechanics during the landing of a stop-jump task. Clin Biomech (Bristol, Avon). 2006;21(3):297-305. ##

12. Barrios JA, Heitkamp CA, Smith BP, Sturgeon MM, Suckow DW, Sutton CR. Three-dimensional hip and knee kinematics during walking, running, and single-limb drop landing in females with and without genu valgum. Clin Biomech (Bristol, Avon). 2016;31:7-11. ##

13. Terada M, Pietrosimone B, Gribble PA. Individuals with chronic ankle instability exhibit altered landing knee kinematics: potential link with the mechanism of loading for the anterior cruciate ligament. Clin Biomech (Bristol, Avon). 2014;29(10):1125-30. ##

14. Pappas E, Carpes FP. Lower extremity kinematic asymmetry in male and female athletes performing jump-landing tasks. J Sci Med Sport. 2012;15(1):87-92. ##

15. Shultz SJ, Schmitz RJ, Cone JR, Henson RA, Montgomery MM, Pye ML, et al. Changes in fatigue, multiplanar knee laxity, and landing biomechanics during intermittent exercise. J Athl Train. 2015;50(5):486-97. ##

16. Mosavi SK SS, Mimar R. The Comparison of Maximum Vertical Ground Reaction Force and electromyoghraphy leg muscles during single leg drop landing between men with genu varum deformity and normal knee From different Heights. J of Rafsanjan Uni of Med Sci. 2014;13(6):14. ##

17. Mothersole G. Ground reaction force profiles of specific jump-landing tasks in females: development of a systematic and progressive jump-landing model. [PHD Theses]. Auckland University of Technology. 2013. ##

18. Parijat P, Lockhart TE. Effects of lower extremity muscle fatigue on the outcomes of slip-induced falls. Ergonomics. 2008;51(12):1873-84. ##

19. Brown TN, McLean SG, Palmieri-Smith RM. Associations between lower limb muscle activation strategies and resultant multi-planar knee kinetics during single leg landings. J Sci Med Sport. 2014;17(4):408-13. ##

20. Steib S, Hentschke C, Welsch G, Pfeifer K, Zech A. Effects of fatiguing treadmill running on sensorimotor control in athletes with and without functional ankle instability. Clin Biomech (Bristol, Avon). 2013;28(7):790-5. ##

21. Decker MJ, Torry MR, Wyland DJ, Sterett WI, Richard Steadman J. Gender differences in lower extremity kinematics, kinetics and energy absorption during landing. Clin Biomech (Bristol, Avon). 2003;18(7):662-9. ##

22. Hollman JH, Hohl JM, Kraft JL, Strauss JD, Traver KJ. Effects of hip extensor fatigue on lower extremity kinematics during a jump-landing task in women: a controlled laboratory study. Clin Biomech (Bristol, Avon). 2012;27(9):903-9. ##

23. Hassanlouei H, Arendt-Nielsen L, Kersting UG, Falla D. Effect of exercise-induced fatigue on postural control of the knee. J Electromyogr Kinesiol. 2012;22(3):342-7. ##

24. Padulo J, Tiloca A, Powell D, Granatelli G, Bianco A, Paoli A. EMG amplitude of the biceps femoris during jumping compared to landing movements. Springerplus. 2013;2:520. ##

25. James CR, Scheuermann BW, Smith MP. Effects of two neuromuscular fatigue protocols on landing performance. J Electromyogr Kinesiol. 2010;20(4):667-75. ##

26. Robertson D.G.E C, G.E, Hamill, J, Kamen, G, Whittlesey, S.N. Research Method in Biomechanics: Human Kinetics; 2015. ##

27. Carcia CR KB, Scibek JS. Time to peak force is related to frontal plane landing kinematics in female athletes. Phys Thera in Spo. 2012;13(2):73-9. ##

28. Yousefi M SH, Ilbeigi S, Khaleghitazeji M. Detection of compensatory mechanism during gait in individuals with functional ankle instability using inversion perturbation. Sci J of Rehab Med. 2018(4):240-8. ##

29. Winter DA. Biomechanics and Motor Control of Human Movement. Edition r, editor. Hoboken: John Wiley & Sons; 2005. ##

30. Kagaya Y FY, Nishizono H. Association between hip abductor function, rear-foot dynamic alignment, and dynamic knee valgus during single-leg squats and drop landings. J of Spo and Health Sci. 2015;4(2):182-7. ##

31. Post WR, Teitge R, Amis A. Patellofemoral malalignment: looking beyond the viewbox. Clin Sports Med. 2002;21(3):521-46, x. ##

32. Wu X ZS, Liu Y, Zhang D, Xie B. 2013. Human Movement Science. Do knee concentric and eccentric strength and sagittal-plane knee joint biomechanics differ between jumpers and non-jumpers in landing? Hum Move Sci. 2013;32(6):1299-309. ##

33. Waddington G, Seward H, Wrigley T, Lacey N, Adams R. Comparing wobble board and jump-landing training effects on knee and ankle movement discrimination. J Sci Med Sport. 2000;3(4):449-59. ##

34. Lee J, Song Y, Shin CS. Effect of the sagittal ankle angle at initial contact on energy dissipation in the lower extremity joints during a single-leg landing. Gait Posture. 2018;62:99-104. ##