منحنی های CoP در فوت اسکنرهای فشاری
اگر شما از کاربران دستگاه های اسکن فشار پا هستید، احتمالاً منحنی‌های نقطه‌چین COP را در کانتورهای فشار خروجی دستگاه های خود مشاهده کرده اید. در این پست با مفهوم CoP آشنا شده و به کاربردهای بالینی آن خواهیم پرداخت.
پارامتر COP چیست؟
پارامتر COP مخفف مرکز فشار است. در واقع، COP نشان دهنده یک نقطه در هر لحظه از قدم زدن یک فرد است. این نقطه موقعیت اثر تمام نیروهای عمودی مبادله شده بین پا و زمین است. در واقع ما می‌توانیم تمام نیروها و گشتاورهایی را که از زمین به بدن در آن نقطه به خصوص وارد می‌شود را معادل سازی کنیم.
منحنی COP چیست؟
همانطور که ذکر شد، COP نمایانگر یک نقطه در هر لحظه است. بنابراین، طبیعی است که اگر در هر لحظه، COP را اندازه‌گیری کنیم و نقاط COP را کنار هم قرار دهیم، منحنی نقطه‌چینی خواهیم دید، مانند آنچه در شکل زیر نشان داده شده است. تعداد نقاط در هر منحنی COP بستگی به زمان گام‌زنی و همچنین فرکانس جمع‌آوری داده‌های دستگاه دارد. هرچه فرکانس جمع‌آوری داده‌های پلتفرم تحلیل فشار پا بالاتر باشد، امکان تحلیل حرکات سریع پا بیشتر خواهد بود.
بر اساس فرکانس کاری پلتفرم تحلیل فشار پا، موقعیت COP در فواصل منظم اندازه‌گیری و نمایش داده می‌شود. به عنوان مثال، اگر دستگاه با فرکانس ۱۰۰ تصویر در ثانیه کار کند، در این صورت، موقعیت COP هر صدیم ثانیه یک بار اندازه‌گیری می‌شود. به این ترتیب، فاصله‌های بزرگ نقاط در منحنی COP نشان‌دهنده حرکت سریع گام در هر مرحله است و فشردگی نقاط نشان‌دهنده زمان طولانی‌تری است که بدن در آن مرحله حرکتی باقی می‌ماند.
آیا COP تنها به موقعیت یا شکل پا بستگی دارد؟
خیر، در پاسخ به این سؤال باید گفت که موقعیت COP بخشی پیچیده از سیستم حرکتی است که شامل سیستم اسکلتی-عضلانی و سیستم عصبی بدن می‌شود و در نهایت تأثیر خود را در توزیع فشار پا نشان می‌دهد. بنابراین، تحلیل این مسیر حاوی نقاط تشخیصی ارزشمندی درباره وضعیت سیستم عصبی و همچنین سیستم اسکلتی-عضلانی بدن است.
عملکرد تشخیصی COP چیست؟
شناسایی عملکردهای تشخیصی COP یکی از موضوعات پژوهشی جاری در علوم اعصاب، فیزیک پزشکی و ارتز و پروتز است. از جمله عملکردهای مهم ارزیابی پاتولوژیک COP، می‌توان به تشخیص ناهنجاری‌ها و اختلالات سیستم عصبی در بیماری‌های عصبی مزمن، توانبخشی حرکتی، شناسایی اختلالات حرکتی در پا (مانند پرونیشن و سوپینیشن)، اندازه‌گیری تعادل (پیشگیری از سقوط) و… اشاره کرد. در مقالات آینده، به بررسی عملکردهای تشخیصی COP و روش‌های تحلیل و تفسیر آن خواهیم پرداخت.
چگونه منحنی COP استخراج می‌شود؟
منحنی COP می‌تواند در دستگاه‌های اسکنر پا دینامیک یا پلتفرم‌های تحلیل فشار پا دینامیک استخراج شود و بسته به فرکانس کاری، دقت حسگرها و تعداد حسگرها در دستگاه اسکنر پا قابل استفاده است. در این مقاله، پارامتر CPEI (شاخص انحراف مرکز فشار) را به‌عنوان یک شاخص تشخیصی استخراج‌شده از منحنی COP در دستگاه‌های اسکنر پا دینامیک بررسی می‌کنیم.هدف از استخراج پارامتر CPEI، بررسی وضعیت عملکرد پا به‌طور نزدیک‌تر از نظر انحرافات و اختلالات مرتبط با پرونیشن بیش از حد یا کمتر از حد است. برای این منظور، ابتدا این دو پارامتر پاتولوژیک را تعریف می‌کنیم.
پرونیشن یا پای وارونه
اصطلاح پرونیشن پا که گاهی به‌عنوان معادل فارسی چرخش داخلی استفاده می‌شود، شامل حرکتی طبیعی از پا است که پس از پایان مرحله برخورد پاشنه پا با زمین، از انتقال تنش‌های ناشی از ضربه به سایر قسمت‌های سیستم اسکلتی-عضلانی بدن جلوگیری می‌کند. در مقالات و منابع علمی موجود، حرکت چرخش داخلی پا به سه حرکت مفصلی در سه صفحه تقسیم می‌شود که شامل پیچش مفصل ساب‌تالار، دورسیفلکشن مچ پا و ابداکشن جلوی پا است. در مرحله ایستادن، که با تماس پاشنه با زمین آغاز می‌شود، لبه خارجی پاشنه با زمین تماس پیدا می‌کند. این تماس حالت قفل‌شده‌ای در مکانیزم حرکتی بدن ایجاد می‌کند. در ادامه این مرحله و قبل از رسیدن به مرحله اعمال وزن بدن به پا، بدن یا مجبور به پذیرش شوک ناشی از برخورد پا با سطح زمین می‌شود یا با ایجاد حالت چرخش داخلی، در حالی که شوک ناشی از این تماس را جذب می‌کند، امکان ادامه حرکت به طور صاف و بدون شوک را فراهم می‌سازد. این حرکت، پرونیشن طبیعی یا چرخش داخلی پا است که باعث می‌شود توزیع نیرو بر روی سطح پا به حالت نرمال و یکنواخت باقی بماند تا حرکتی نرم و بدون شوک داشته باشیم.
پای صاف یا پای وارونه؟
یکی از نکات جالب در مواد منتشر شده درباره اختلالات پا، اشتباه رایج معادل‌سازی پای صاف با پای وارونه است. در برخی از مواد منتشر شده در اینترنت مشاهده می‌شود که گاهی پرونیشن کمتر در پا با اختلال قوس دایسی معادل‌سازی می‌شود. این در حالی است که طبق مقالات علمی معتبر، مشکلاتی مانند پای صاف یا قوس دایسی در دسته مشکلات ساختاری طبقه‌بندی می‌شوند و پرونیشن یا حالت سوپینیشن در دسته مشکلات عملکردی پا قرار دارند. اگرچه جداسازی این دو دسته از بخش‌های بیومکانیکی به معنای بی‌ارتباط بودن آن‌ها نیست. در مقالات آینده، به بررسی تفاوت‌های این دو اختلال به طور دقیق‌تر و تشخیص آن‌ها با استفاده از اسکنرهای پا و پلتفرم‌های تحلیل فشار خواهیم پرداخت.
شاخص CPEI در مطالعه پرونیشن پا
یکی از پارامترهای مهمی که می‌توان از منحنی COP استخراج کرد، شاخص CPEI است. این شاخص، همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است، میزان انحراف جانبی منحنی COP را در یک سوم جلویی پا نسبت به خطی که نقاط شروع و پایان منحنی COP را به هم متصل می‌کند، نشان می‌دهد. برای محاسبه CPEI، فریم کلی مربوط به کل مرحله ایستادن در داده‌های استخراج شده از یک اسکنر پا دینامیک تحلیل می‌شود و بر اساس شکل به سه قسمت تقسیم می‌شود. خط بنیانی از اولین نقطه شروع منحنی COP تا نقطه انتهایی آن طبق تصویر زیر کشیده می‌شود. خط AD یک سوم جلویی را از یک سوم میانی سطح اثر پا تفکیک می‌کند. فاصله بین تقاطع خط AD و خط بنیانی، یعنی نقطه B، و همچنین تقاطع خط AD و منحنی COP، یعنی نقطه C، محاسبه می‌شود. به این ترتیب، مقدار پارامتر CPEI از نتیجه تقسیم CPEI=BC/AD به‌دست می‌آید.
اسکنر پا: امری ضروری برای تشخیص اختلال پرونیشن
در پایی که از اختلال پرونیشن بیش از حد رنج می‌برد، انحنای مسیر COP کاهش می‌یابد و باعث می‌شود منحنی به سمت یک خط مستقیم متمایل شود. در این حالت، مقدار پارامتر CPEI کاهش می‌یابد و ممکن است حتی منفی شود. برعکس، در پایی که تحت تأثیر پرونیشن کمتر قرار دارد، انحنای منحنی COP به‌طور غیرطبیعی افزایش می‌یابد و منجر به افزایش CPEI می‌شود. دستگاه اسکنر پای آرامد بینش‌های ارزشمندی در مورد این شرایط فراهم می‌کند. با تحلیل مسیرهای حرکت منحنی COP و پارامترهای تشخیصی مربوط به عملکرد پا، دستگاه ما به شناسایی انحرافات به‌طور مؤثر کمک می‌کند. مطالعات روی مقادیر CPEI مقادیر مرزی پاتولوژیک را ارائه کرده‌اند که برای تشخیص این انحرافات حیاتی است. نتایج نشان‌دهنده رابطه معنادار بین انحرافات از نُرم‌های آناتومیکی و بروز درد در کمر است.
در محتوای بعدی، جزئیات بیشتری درباره نقاط در کانتورهای خروجی دستگاه‌های اسکنر پا، تفکیک اختلالات ساختاری و عملکردی پا، شاخص‌های تشخیصی مربوط به پا، تأثیر هر عامل در طراحی کفی‌های مناسب یا درمان با صندل، تنظیمات نرم‌افزاری و همچنین انتظارات از یک اسکنر پای مناسب خواهیم پرداخت. امیدواریم با انتشار این مقالات توسط آکادمی آرمد، زمینه بهبود دانش عمومی در زمینه تشخیص و درمان اختلالات بیومکانیکی پا در مراکز ارتوپدی فنی و سایر مراکز تخصصی فعال در زمینه سلامت پا فراهم شود.