آنالیز ادغام سینرژی‌های عضلانی بیماران فلج مغزی در طول گیت​​​​​​​

بررسی تغییرات موتور کنترل در افراد فلج مغزی به درک بهتر عیوب حرکتی این بیماران می‌انجامد. در این مطالعه ارزیابی پیچیدگی موتوری بیماران فلج مغزی در مقایسه با گروه سالم، به وسیله آنالیز سینرژی عضلانی صورت می‌گیرد. به این منظور، سینرژی عضلانی ۸۰ بیمار فلج مغزی در ۴ گروه مختلف و ۵ فرد سالم به عنوان گروه کنترل، به وسیله الگوریتم تجزیه ماتریسی نامنفی از داده‌های الکترومایوگرافی عضلات پایین‌تنه در طول گیت استخراج شد. تعداد سینرژی لازم برای هر فرد به کمک روش VAF مشخص گردید و سپس ساختارهای وزنی سینرژی‌های عضلانی به منظور بررسی الگوهای ادغام‌پذیری مورد تحلیل قرار گرفت.  تعداد سینرژی‌های عضلانی گروه سالم برابر ۵، و برای گرو‌های تروایکوآینس، جامپ‌نی، اپرنت و کروچ به ترتیب برابر ۴، ۳، ۲ و ۲ می‌باشد. با بررسی ادغام‌پذیری ساختارهای وزنی گروه‌های مختلف نسبت به گروه سالم، الگوهای ادغام در فازهای استنس و سویینگ گیت بیماران فلج مغزی مشاهده شد. کاهش تعداد سینرژی عضلانی برای بیماران فلج مغزی با شدت بیماری بیشتر، نشانگر وجود یک الگوی کاهشی در فرمان عصبی این بیماران می‌باشد که در نتیجه آن، سبب چگال‌تر شدن سینرژی‌های عضلانی می‌شود که این امر بوسیله ادغام مشاهده گردید. ادغام سینرژی عضلانی بین بیماران نمایانگر یک راهبرد جبرانی برای کاهش تعداد سیگنال‌های مغزی لازم برای انجام گیت می‌باشد، بدان معنا که اگرچه می‌توان ساختارهای پایه گروه سالم را در بین بیماران مشاهده نمود، اما ادغام این ساختارها، عامل تداخل میان زیرفازهای مختلف گیت است که سبب گیت معیوب در میان بیماران فلج مغزی می‌شود.

پژوهش‌های مرتبط با فلج مغزی

در مرکز تخصصی فلج مغزی تحت نظر اساتید هیئت علمی دانشگاه‌ها و متخصصان رشته‌های مختلف از جمله بیومکانیک، ارتوپدی، توانبخشی و ... پژوهش‌هایی در زمینه بیماری CP و روش‌های کمک به بهبود این بیماران انجام می‌شود. خلاصه ای از این مطالعات را می‌توانید در این قسمت مشاهده کنید.

دسته‌بندی گیت بیماران CP

دسته‌بندی الگوهای متداول گیت فلج مغزی باعث کمک به انتخاب روش درمان مناسب می شود. گروه‌بندی رایجی که برای گیت بیماران CP استفاده می‌شود بر اساس روش Rodda می‌باشد که با مشاهده، گیت بیماران را به صورت کیفی دسته‌بندی می‌کند. در این مطالعه هدف ارائه یک الگوریتم ریاضی است که بتواند این گروه‌بندی را به صورت اتوماتیک انجام دهد. به این منظور از گیت 66 بیمار CP که سابقه جراحی نداشته‌اند، استفاده شده. گیت این افراد بر اساس روش Rodda و به صورت مشاهده‌ای توسط متخصصین ارتوپدی و بیومکانیک دسته‌بندی شده است. سپس تلاش شده با استفاده از دیتای تست آنالیز گیت این بیماران، معیارها و پارامترهای ریاضی تعریف شوند که بتوان گروه‌های Rodda را با آنها از هم تفکیک داد. با تعریف یک شبکه فازی و آموزش آن با استفاده از 75% داده‌های موجود، یک الگوریتم ریاضی بدست آمده که می‌تواند با استفاده از داده‌های سینماتیکی تست آنالیز حرکت، گروه بندی Rodda را با دقت 98% به صورت اتوماتیک انجام دهد​​​​​​​.​​​​​​​
​​​​

طبقه‌بندی بیماران فلج مغزی بر اساس سینرجی‌های عضلانی

سینرجی عضلانی فرضیه‌ایست برای توضیح نحوه عملکرد سیستم عصبی مرکزی بر کنترل اندام‌ها. در طی مطالعه، از افراد دچار بیماری فلج مغزی، داده‌های سینماتیک و الکترومیوگرافی به صورت هم‌زمان اخذ شده است. سینماتیک حرکت هر بیمار طبق روش گروه‌بندی ردا در یکی از چهار گروه ترو -ایکوآینوس، جامپ -نی، اپرنت -ایکوآینوس و کروچ گیت قرار گرفته و با استفاده از داده‌های EMG  عضلات نیز سینرجی‌های حرکتی هر فرد تعیین شده است . سپس بر ا ساس نتایج حاصل شامل: 1 .تعداد سینرجی‌ها 2 .ترکیب سینرجی‌ها و 3 .الگوی فعال‌سازی سینرجی‌ها طبقه‌بندی بیماران انجام شده است. نتایج نشان می‌دهد که در مجموع 11 گروه سینرجی مختلف برای راه رفتن در بیماران فلج مغزی وجود دارد، که در این یازده مورد فقط 3 الگوی فعال‌سازی متفاوت دیده می‌شود. در نتایج به دست آمده مشاهده می‌شود که با پیشروی بیماری طبق گروه‌بندی ردا، سینرجی‌های مشترک بیشتری بین بیمارانی که در یک گروه سینماتیکی قرار گرفته‌اند، دیده می‌شود. دلیل این موضوع می‌تواند این باشد که در آغاز بیماری، راه رفتن بیمار هنوز به طور کامل شکل نگرفته است و به همین دلیل تنوع بیشتری در مدل راه رفتن دیده می‌شود ولی با گذشت زمان بیمار با ناهنجاری‌ها و ناتوانی‌های حرکتی خود سازگار شده و راه رفتن وی با محدودیت‌های موجود تطبیق می‌یابد.

سینرجی عضلانی بیماران Crouch

مطالعات نشان می‌دهند که بیماران فلج مغزی نسبت به افراد سالم از تعداد کمتری سینرجی عضلانی برای راه رفتن استفاده می‌کنند که نشان‌دهنده پیچیدگی کمتر کنترلر سیستم عصبی عضلانی این بیماران نسبت به افراد نرمال می‌باشد. در این پژوهش هدف بررسی این موضوع است که آیا در بیماران گروه چهارم Rodda یعنی گروه Crouch سینرجی‌های عضلانی مشابهی برای راه رفتن وجود دارد یا خیر و در صورت وجود سینرجی‌های مشابه ترکیب عضلات در این سینرجی‌ها چگونه است. به این منظور از 10 بیمار کروچ تست آنالیز حرکت گرفته شده و سیگنال 14 عضله پایین تنه (7 عضله در هر پا) ثبت شده است. سپس با استفاده از روش تجزیه ماتریس نامنفی سینرجی‌های عضلانی محاسبه شده‌اند. به صورت کلی 5 گروه سینرجی شناسایی شده که یک سینرجی در همه 10 بیمار مورد بررسی، مشترک بوده و در فاز سویینگ فعالیت داشته و یک سینرجی که در 7 بیمار مشترک بوده، در فاز استنس فعال شده است. این نتایج نشان می‌دهد که بیماران گروه کروچ از ساده‌ترین مدل حرکتی برای راه رفتن استفاده می‌کنند.​​​​​​​

تحلیل سینرجی‌های سینماتیک در طبقه‌بندی گیت بیماران CP

یکی از روش‌های تحلیل موتور کنترل فرضیه سینرجی می‌باشد. توسعه ریاضی سینرجی نشان داده است که با استخراج آن می‌توان نقشه‌اي از عملکرد سیستم اعصاب مرکزي ترسیم نمود. در این مطالعه هدف، کمّی‌سازي عملکرد موتورکنترل در کنار شناسایی اختلالات اسکلتی-عضلانی در بیماران فلج مغزي می‌باشد. براي این کار از داده‌هاي سینماتیکی 33 بیمار فلج مغزي به همراه 10 فرد سالم شرکت کننده در آزمایش گیت استفاده شده است. از روش تجزیه نامنفی ماتریسی براي استخراج سینرجی‌هاي سینماتیک 8 درجه آزادي پایین تنه استفاده شده و تعداد سینرجی‌ها برروي 4 تنظیم شده است. نتایج واریانس در نظر گرفته شده نشان می‌دهد که مقادیر آن براي بیماران فلج مغزي بیش از 90 درصد بوده و از مقدار متناظر آن براي گروه کنترل بیشتر است که بیانگر کاهش پیچیدگی موتور کنترل در بیماران فلج مغزي در مقایسه با افراد سالم می‌باشد. نتایج خوشه‌بندي براساس ساختار وزنی و الگوي فعال‌سازي، نشان دهنده افزایش تنوع در ساختار سینرجی و نتیجتا افزایش تنوع در الگوهاي گیت بیماران فلج مغزي است. سینرجی‌هاي مشخصه بدست آمده از تحلیل خوشه‌بندي نشان می‌دهند که مشخصه‌هاي اختلالات بیومکانیکی بیماران فلج مغزي با نتایج سینرجی مطابقت دارند.

سینرجی سینماتیک بیماران Crouch

فلج مغزی رایج‌ترین اختلال حرکتی در کودکان است. شناخت بهتر این بیماری و عوارض آن برای بهبود شرایط افراد CP از اهمیت زیادی برخوردار است. هدف این مطالعه بررسی سینرجی های سینماتیک در گیت بیماران کروچ می‌باشد. به این منظور از 57 بیمار CP تست آنالیز حرکت گرفته شده و با استفاده از روش تجزیه ماتریس نامنفی سینرجی‌های سینماتیک برای مفاصل پایین تنه محاسبه شده است. در مجموع 4 مدول مشخصه برای این افراد به دست آمده است.این سینرجی‌ها که بسیار متفاوت از سینرجی‌های گیت نرمال هستند، به سادگی می‌توانند الگوی پیچیده گیت کروچ را توصیف کنند. نتایج نشان می‌دهد که فلکشن زانو، فلکشن هیپ و انتریور تیلت لگن بیشترین نقش را در حرکت بیماران کروچ دارند. نتایج تحلیل سینرجی سینماتیک نواقص موجود در فازهاي گیت بیماران فلج مغزي را می‌تواند آشکار سازد، با در اختیار داشتن نقشه‌اي از عملکرد معیوب مفاصل حرکتی در تمامی فازهاي گیت، می‌توان روش‌هاي نوینی را براي درمان و ارائه استراتژي‌هاي توانبخشی در بیماران فلج مغزي ابداع نمود و بهبود گیت و توانایی راه رفتن را در بیماران فلج مغزي مشاهده کرد.​​​​​​​​​​​​​​

تغییرات نیرو و مرکز فشار در گیت بیماران Crouch

بررسی نحوه تغییرات مرکز فشار و نیروی عکس العمل زمین در بیماران CP به درک چگونگی عملکرد foot در گیت کمک می کند. هدف این مطالعه، مقایسه تغییرات COP و GRF در گیت بیماران گروه crouch با افراد نرمال است. به این منظور از 10 بیمار crouch تست گیت گرفته شده و در کنار داده‌های سینماتیکی حرکت، با استفاده از فورس‌پلیت نیروهای وارد بر پا در هنگام راه رفتن ثبت شده است. سپس موقعیت COP نسبت به پا در هر لحظه محاسبه شده و مولفه انتریوپستریور و مدیولترال مرکز فشار در هر درصد از گیت بررسی شده است. نیروی GRF نیز به وزن هر سابجکت نرمال شده. نتایج نشان می‌دهد که مسیر حرکت COP در جهت AP از حدود نواحی میدفوت شروع شده. در حالی که در گیت نرمال شروع مسیر COP در قسمت hindfoot قرار دارد. همچنین ماکسیمم نیروی پیشروی در این بیماران نسبت به افراد سالم کاهش یافته و در میداستنس اتفاق میفتد در حالی که در افراد نرمال این نیروی بیشینه در ترمینال استنس و قبل از فاز سویئنگ به منظور تامین نیروی لازم برای جدا شدن پا از زمین و شروع فاز سوئینگ ایجاد می‌شود.