تعيين شرايط تمريني بهينه براي تقويت انتخابي عضله پهن داخلي مايل نسبت به عضله پهن خارجي با استفاده از مدل‌سازي عضلاني اسكلتي

Determining the Optimum Training Conditions for Selective Strengthening of Vastus Medialis Oblique Muscle over Vastus Lateralis through Using Musculoskeletal Modeling

هدف: هدف اين تحقيق يافتن شرايط تمريني بهينه براي تقويت انتخابي عضله پهن داخلي مايل نسبت به عضله پهن خارجي بود. روش­ ها: به اين منظور، يك مدل عضلاني اسكلتي از اندام تحتاني در محيط نرم ­افزار OpenSim ساخته شد. با مدل‌سازي تفصيلي مفاصل تيبيوفمورال و پاتلوفمورال از يكسو و شش شاخه عضلاني براي اجزاي عضله چهار سرراني از سوي ديگر، شرايط تمريني در سه حالت ايزومتريك، ايزوكينتيك و ايزوتونيك شبيه‌سازي شد. براي هر يك از شرايط تمريني، كينماتيك حركت و نيروي خارجي به مدل اعمال شد و پس از تحليل ديناميك معكوس، نيروي هر يك از اجزاي عضله چهار سر راني با استفاده از روش بهينه­ سازي استاتيكي به دست آمد. پيش‌بيني‌هاي مدل براي تأثير پارامترهاي زاويه زانو، سرعت حركت، ميزان بار خارجي و چرخش محوري ساق بر روي نسبت سطح فعاليت عضله پهن داخلي مايل به عضله پهن خارجي مورد بررسي قرار گرفت. يافته­ ها: نتايج حاكي از تأثير زاويه زانو بر نسبت فعاليت عضله پهن داخلي به عضله پهن خارجي بود و بيشترين ميزان اين نسبت در زواياي نزديك به اكستنشن كامل زانو به دست آمد. سرعت حركت و ميزان بار خارجي تأثير چنداني روي اين نسبت نداشت. چرخش محوري ساق پا بر اين نسبت تأثيرگذار بود به‌گونه‌اي كه افزايش چرخش خارجي ساق پا با افزايش اين نسبت همراه بود. نتيجه­ گيري: نتايج تحقيق حاكي از اين است كه تمرين ايزوكينتيك تحت سرعت بالا و با بيشترين ميزان چرخش خارجي ساق پا در زواياي نزديك به اكستنشن كامل زانو مي­تواند به افزايش بيشينه نسبت فعاليت عضله پهن داخلي مايل به عضله پهن خارجي منجر شود.

Objective: The purpose of this study is to find the optimum training conditions for selective strengthening of the vastus medialis oblique muscle over vastus lateralis. Methods: For this purpose, a musculoskeletal model of lower limb was developed by OpenSim software. Using a detailed tibiofemoral and patellofemoral joint modeling and six muscular branches for components of quadriceps femoris muscle on the other hand, training conditions were simulated in isometric, isokinetic and isotonic modes. For each training condition, the motion kinematic and external force was applied to the model. After analyzing the inverse dynamics, the force of each component of quadriceps femoris muscle was obtained through the statical optimization. Impact of knee angle, speed of movement, external loading level and axial tibial rotation on activity rate of vastus medialis oblique to vastus lateralis muscle was investigated based on the model. Results: The results showed that the knee angle affect on this ratio and the highest ratio could be obtained in angles close to full extension of knee. Speed of movement and external load level would not affect the ratio. Meanwhile axial tibial rotation could affect this ratio in a way that increasing tibial external rotation was associated with increasing the ratio. Conclusion: The results indicate that high-speed isokinetic training with highest levels of tibial external rotation in angles close to full extension of knee can resulte in increasing the maximum activity ratio of vastus medialis oblique to vastus lateralis muscle.