تحلیل خط سیر COP و استخراج پارامتر تشخیصی CPEI جهت تشخیص اختلالات عملکردی پا (۲)
ارزیابی دقیق اختلالات بیومکانیکال پا از اهمیت بسزایی در طراحی ارتوز مناسب درمانی برخوردار است. با توجه به در دسترس بودن ابزارهای تشخیصی دقیق، اعم از انواع دستگاه های اسکنر پا، فوت اسکنرهای دو و سه بعدی، پلتفرم های آنالیز فشار پا در حالات استاتیک و دینامیک، و همچنین وجود نرم افزارهای تخصصی در طراحی و ساخت ارتوزهای اختصاصی به روش CAD/CAM، امروزه توجهات به سمت افزایش دقت در تشخیص منشاء اختلالات و طراحی دقیق تر ارتوزهای اصلاحی معطوف گردیده است.
این مقاله، دومین مطلب از مطالب آموزشی منتشر شده توسط بخش آکادمی آرامد، جهت آشنایی مراکز درمانی فعال در حوزه سلامت پا با اطلاعات موجود در کانتورهای توزیع فشار پا در دستگاه های فوت اسکن، و نحوه تفسیر و بهره برداری از آن در دست یابی به بهترین تشخیص و طراحی کفی و یا صندل درمانی می باشد.
در مطلب پیشین، اهمیت COP یا همان مرکز فشار پا و نحوه شناسایی خط سیر آن معرفی گردید. همانطور که در مطلب یاد شده اشاره گردید، منحنی COP در دستگاه های فوت اسکنر دینامیک _و یا پلتفرم های دینامیک آنالیز فشار پا_ قابل استخراج بوده، و بسته به فرکانس کاری، دقت سنسورها و تعداد سنسورهای موجود در دستگاه فوت اسکنر، قابل بهره برداری می باشد. در این مطلب، به بررسی پارامتر CPEI (Center of Pressure Excursion Index)، به عنوان یک ایندکس تشخیصی استخراج شده از منحنی COP در دستگاه های فوت اسکنر دینامیک می پردازیم.
هدف از استخراج پارامتر CPEI، بررسی دقیق تر وضعیت عملکردی پا، از جهت انحرافات و اختلالات مرتبط با over-pronation و یا under-pronation می باشد. به این منظور، ابتدا به تعریف این دو پارامتر پاتولوژیک می پردازیم.
پرونیشن (Pronation) یا پای درون گردان
اصطلاح پرونیشن پا، که بعضاً معادل فارسی درون گردان برای آن استفاده می شود، شامل یک حرکت طبیعی پا است که پس از اتمام فاز ضربه پاشنه یا heel strike، زمینه جلوگیری از انتقال تنش های ضربه ای به سایر بخش های سیستم اسکلتی عضلانی بدن را فراهم می آورد. در مقالات و منابع علمی موجود، حرکت درون گردان پا به سه حرکت توامان در سه صفحه، شامل subtalar eversion، ankle dorsiflexion و forefoot abduction تقسیم بندی می شود.
در فاز stance که با ضربه پاشنه پا آغاز می شود، لبه بیرونی پاشنه با سطح زمین در تماس قرار می گیرد. این تماس باعث ایجاد یک حالت قفل در مکانیزم حرکتی بدن می گردد. در ادامه این فاز و پیش از رسیدن به foot load، بدن یا مجبور به پذیرش شوک وارده از سطح زمین است، و یا با ایجاد یک حالت درون گردان، نظیر آنچه در شکل زیر مشاهده می شود، ضمن جذب شوک وارده در اثر این تماس، ادامه حرکت هموار و بدون شوک را برای خود مقدور می سازد. این حرکت درون گردان یا پرونیشن طبیعی پا بوده که باعث می گردد ضمن یک حرکت هموار و بدون شوک، توزیع نیرو در سطح پا به صورت نرمال و یکنواخت باقی بماند.
با افزایش میزان گردش پا به سمت بیرون، شاهد بروز over-pronation در پا خواهیم بود. در این حالت پا به علت انحراف ایجاد شده در انتهای فاز heel strike، دچار عوارض ناشی از انتقال شوک و دردهای مفصلی و عضلانی شده و انتقال نیرو تا انتهای فاز stance، مسیری غیرعادی را طی می نماید. به صورتی که اغلب در فاز toe-off شاهد تحمل عمده نیروی منتقل شده از مفاصل متاتاسوفالانژیال یک و دو بوده و با خروج توزیع فشار از حالت نرمال، تمرکز تنش و درد در پا را به همراه خواهد داشت.
از سوی دیگر با کاهش مقدار پرونیشن از میزان طبیعی خود، پا دچار حالت under-pronation شده که به این حالت supination نیز اطلاق می گردد. در این حالت شوک ناشی از ضربه اولیه پاشنه باقی مانده و به بخش های پایین دستی زنجیره اسکلتی انتقال می یابد. در این حالت برعکس حالت over-pronation، شاهد انتقال بخش عمده نیرو از سمت متاتارسوفالانژیال پنج، و تمرکز تنش در بخش لترال ناحیه قدامی پا می باشیم.
پای صاف یا درون گردان؟
از نکات جالب توجه در مطالب منتشر شده در خصوص اختلالات پا می توان به اشتباه رایج در معادل سازی پای صاف با پای درون گردان اشاره نمود. به همین ترتیب در برخی از مطالب منتشر شده در اینترنت مشاهده می گردد که بعضاً حالت under-pronation در پا، با اختلال پای طاق دیسی معادل سازی می گردد. این در حالی است که مطابق مقالات معتبر علمی، ایراداتی نظیر پای صاف یا طاق دیسی در رده اشکالات ساختاری (Structural) و حالت پرونیشن و یا سوپینشین در رده اشکالات عملکردی (Functional) پا دسته بندی می شوند. هر چند تفکیک این دو رده اشکال بیومکانیکال به معنای بی ارتباط بودن این دو نمی باشد. در مطالب بعدی، به تفصیل بیشتری به تفاوت های این دو اختلال پرداخته و به تشخیص آن با استفاده از دستگاه های فوت اسکنر و پلتفرم های آنالیز فشار می پردازیم.
شاخص CPEI در مطالعه Pronation پا
یکی از پارامترهای مهم قابل استخراج از منحنی COP شاخص CPEI می باشد. این شاخص، چنانکه در شکل زیر نشان داده شده است، بیانگر میزان انحراف جنبی منحنی COP در یک سوم قدامی پا، نسبت به خط واصل نقاط ابتدایی و انتهایی منحنی COP می باشد. برای محاسبه CPEI، فریم تجمیعی مربوط به کل فاز stance در داده های استخراجی از یک فوت اسکنر دینامیک _پلتفرم آنالیز فشار پا در حالت دینامیک_ مورد بررسی قرار گرفته و مطابق شکل به سه بخش تقسیم می گردد. خط Construction مطابق تصویر زیر از اولین نقطه شروع منحنی COP به نقطه انتهایی آن رسم می گردد. خط AD جدا کننده یک سوم قدامی، از یک سوم میانی سطح فوت پرینت می باشد. فاصله بین محل تقاطع خط AD و Construction line، یعنی نقطه B، و همچنین محل تقاطع خط AD و منحنی COP، یعنی نقطه C محاسبه می گردند. به این ترتیب مقدار پارامتر CPEI از حاصل تقسیم CPEI=BC/AD به دست می آید.
در یک پای مبتلا به اختلال over-pronation، از میزان تحدب خط سیر COP کاسته شده و این منحنی به شکل یک خط راست متمایل می گردد. طبیعتاً در این حالت مقدار پارامتر CPEI کاهش یافته و حتی منفی می گردد. این در حالیست که در یک پای مبتلا به under-pronation، تحدب منحنی COP به شکل غیرطبیعی افزایش یافته و این امر افزایش CEPI را به همراه خواهد داشت. در تصاویر نشان داده شده در شکل زیر، مسیرهای خط سیر COP و پارامترهای تشخیصی در خصوص وضعیت عملکردی پا از دیدگاه شاخص CEPI نمایش داده شده است.
مطالعات صورت گرفته بر روی مقادیر CEPI، منجر به ارائه مقادیر مرزی پاتولوژیک در تشخیص انحرافات فوق گردیده که نتایج آن را در جدول زیر مشاهده می کنید. بررسی های صورت گرفته، نشان دهنده ارتباط معنا دار میان انحراف از اعداد آناتومیک و بروز low back pain در این افراد بوده است.
در مطالب بعدی، به جزئیات بیشتری در خصوص نکات موجود در کانتورهای خروجی دستگاه های اسکنر پا، تمایز اختلالات ساختاری و عملکردی پا، شاخص های تشخیصی مرتبط با پا، اثر هر یک از عوامل در طراحی کفی و یا صندل درمانی مناسب، تنظیمات نرم افزاری و همچنین انتظارات از یک دستگاه فوت اسکنر مناسب خواهیم پرداخت. امید است با انتشار این مطالب توسط آکادمی آرامد، زمینه ارتقاء دانش عمومی در حوزه تشخیص و درمان اختلالات بیومکانیکال پا در مراکز ارتوپدی فنی و سایر مراکز تخصصی فعال در حوزه سلامت پا فراهم آورده شود.
