تجزیه و تحلیل کینماتیک حرکت انسان

معرفی کتاب تجزیه و تحلیل کینماتیک حرکت انسان

همگام با شروع حرکات رفلکسی جنین درون رحم و پیشرفت به سمت حرکات پیچیده‌تر بعد از تولد، دستگاه عصبی مرکزی تا جایی توسعه می‌یابد که قشر مغز دستوراتی را منتشر می‌کند که بواسطه‌ی آن کودک روی پاهای خود می‌ایستد و با چالش بزرگ حرکت در وضعیت ایستاده مواجه می‌شود. بلوغ و یادگیری سبب می‌شود، کودک قابلیت تحرک خود در هر دو سطح جسمی و شناختی را به طور کامل پیدا کند. پس از آن، ارتباط بین توانایی حرکت و بسیاری از مفاهیم زندگی در کودک شکل خواهد گرفت. این روند اتحاد (پیوستگی) جمله‌ی پیرگاسندی (من راه میروم پس هستم) و جمله‌ی رنه دکارت (من فکر می‌کنم، پس هستم) را نشان می‌دهد.

تجزیه و تحلیل کینماتیک حرکت انسان

توانایی حرکت ارتباطی بسیار قوی با کیفیت و استقلال زندگی دارد، و محدود شدن این توانایی سبب می‌شود فشار زیادی بر سیستم بهداشت و سلامت و نظام اجتماعی وارد آید. افزایش سن امید به زندگی، دولت‌ها را وادار به افزایش سن بازنشستگی و یافتن راهکارهایی جهت گذران زندگی مستقل و طولانی پس از بازنشستگی کرده است. بنابراین، در جامعه امروزی هر نوع مداخله‌ای با هدف ارتقا یا حفظ قابلیت تحرک افراد یا بهبود پس از ناتوانایی‌های حرکتی، از لحاظ استراتژیک با اهمیت تلقی می‌شود.

لازم نیست برای درک حقیقت رباط‌ها، مانند برخی از افراد به اندازهای رویایی فکر کنیم که منتظر حضور و رقابت ربات‌های ورزشکار با یکدیگر در المپیک 2020 باشیم، و بدون چنین طرز فکری نیز اهمیت این ماشین‌ها مشخص است. بسیاری از عملکرد های آنها، الهام گرفته از طبیعت است؛ بدین معنی که بر اساس اصول برداشت شده از سیستم‌های حرکتی زیستی طراحی شده‌اند. همچنین، نشان داده شده است که تکنیک‌های توسعه داده شده در مهندسی رباتیک می‌تواند تا حد بسیار زیادی در آنالیز حرکات زیستی موثر باشد. همکاری و هماهنگی بین رباتیک و بیومکانیک، تلاشی بسیار سازنده و ثمر بخش خواهد بود.

صرف نظر از هدف علمی یا حرفه‌ای، درک هر فرآیند باید از مشاهده‌ی پدیده‌ها آغاز شود. به مشاهده کمی «چگونگی حرکت انسان» بعنوان آنالیز حرکت انسان اشاره می‌شود. امروزه، هدف ما بازسازی بدن در حال حرکت انسان در فضای مجازی است؛ فضایی که تحت حاکمیت اعداد است. در این شیوه، اطلاعاتی که از طریق اندازه‌گیری و با استفاده از مدل‌های ریاضیاتی آناتومی و فیزیولوژی ارگان‌ها و سیستم‌های فعال جمع آوری می‌شوند، نه تنها به درک مکانیسم‌ها از طریق نمایش فعالیت حرکتی کمک می‌کند، بلکه این امکان را فراهم می آورد تا به توصیف عملکردهای زیرسیستم‌های حرکتی و تغییرات انطباقی (تغییراتی که ممکن است در اثر تمرینات منظم، اقدامات درمانی، توانبخشی و جراحی رخ دهد) بپردازیم. از آنجایی که هدف نهایی آنالیز حرکت، رسیدن به یک رویکرد حرفه ای علمی و مستدل است، بنابرین صحت، دقت و مقرون به صرفه بودن از مسائل حائز اهمیت در این حوزه است.
امیدوارم این کتاب، ابزارهای اساسی و ضروری جهت کاوش در عرصه جذاب حرکت زیستی که به آن اشاره شد و همچنین فرصتی مناسب برای فعالیت در این زمینه را در اختیار خوانندگان قرار دهد. این کتاب دربرگیرنده تجارب علمی معتبر و با ارزش پروفسور لاورنس چزه «از اعضای برجسته جامعه بین‌المللی بیومکانیک»می‌باشد.

درک حرکات انسان، مدت‌های زیادی است که محققان علوم مختلفی همچون بیومکانیک، آناتومی کاربردی، فیزیولوژی و علم اعصاب و … را به خود مشغول نموده است. اگرچه برای درک کامل حرکت انسان لازم است جنبه‌های مختلف مرتبط با حرکت پدیده را مورد توجه قرار داد، این کتاب به عمد تلاش می‌کند تا بر جنبه کینماتیکی تمرکز کند، و تنها به توصیف کمی حرکات بدن انسان می پردازد و بدون توجه علل یا عوامل کنترلی آن پرداخته است.کتابی که پیش روی شماست، ترجمه‌ی کتاب آنالیز کینماتیک حرکت انسان نوشته‌ی لاورنس چزه (2015) (فصل‌های یک تا پنج) و بخشی از کتاب روش تحقیق در بیومکانیک نوشته‌ی رابرتسون (سال 2004، ویرایش 2014) (فصل ششم کتاب) می‌باشد. فصل اول کتاب نگاه اجمالی به اقدامات صورت گرفته پیشگامان معروف این رشته برای آنالیز حرکت انسان و مروری بر نیازهای فعلی در ابعاد مختلف دارد. فصل دو به ارائه انواع اصلی سیستم‌های در دسترس برای آنالیز حرکت (با عنوان مزایا و معایب عمده) و سپس شرح اصول و اجرای یکی از دستگاه‌هایی که امروزه به طور گسترده استفاده می‌شود -یعنی سیستم اپتوالکترونیک با مارکرهای فعال- می‌پردازد. در فصل سه به اصول تئوری موردنیاز برای محاسبات کینماتیک مفصل و استاندارد پیشنهادی برای ارائه پارامترهای آنالیز حرکت در مقیاس بین‌المللی اشاره شده است. در فصل چهار نیز به مشکلات ظریف خطاهای اندازه‌گیری و برطرف کردن آن‌ها اختصاص دارد. چندین کاربرد کلینیکی آنالیز حرکت نیز در فصل پنج به صورت خلاصه ارائه شده است. فصل ششم مروری بر پنج فصل اول است و به انجام محاسبات سه بعدی به صورت کاملا کاربردی اشاره دارد (فصل اضافه شده از کتاب روش تحقیق در بیومکانیک). امید است این کتاب برای ارتقا سطح دانش بیومکانیک مفید واقع شود و بتواند اطلاعاتی کاربردی برای دانشجویان علاقه‌مند به پژوهش در زمینه کینماتیک فراهم نماید.

آنچه در کتاب تجزیه و تحلیل کینماتیک حرکت انسان می خوانید :

فصل اول: مقدمه
1-1 سیر پیشرفت
2-1 نیازهای کنونی در حوزه‌های مختلف
1-2-1 شبیه‌سازی حرکت در ارگونومی
2-2-1 کنترل ربات‌های انسان‌نما
3-2-1 آنالیز حرکات ورزشی
4-2-1 کاربردهای بالینی آنالیز حرکت

فصل دوم: انواع گوناگون ابزار آنالیز حرکت موجود در بازار
1-2 چه ابزارهایی برای کاربردهای مختلف؟
2-2 سیستم ثبت اپتیکال و برچسب‌های غیرفعال (passive)
1-2-2 اصول کار سیستم‌های اپتیکال با مارکرهای غیرفعال
2-2-2 مراحل انجام یک پروتکل آزمایشگاهی با استفاده از این سیستم

فصل سوم: از اندازه‌گیری تا تفسیر
1-3 پارامترهای مختلف
2-3 پیشنهادهای جامعه بین‌المللی بیومکانیک برای استاندارد کردن ارائه زوایای مفصلی
3-3 جابجایی یا انتقال مفصل

فصل چهارم: خطاهای اندازه‌گیری
1-4 خطاهای ابزار
2-4 خطاهای تجربی
1-2-4 آرتیفکت‌های بافت نرم
1-1-2-4 ارزیابی
2-1-2-4 مدل‌سازی
3-1-2-4 جبران خطا
3-4 خطا در مشخص کردن موقعیت نشانگرهای آناتومیک
1-3-4 ارزیابی
2-3-4 حساسیت مفاصل حرکتی به این خطاها

فصل پنجم: کاربردهای بالینی
1-5 سیر تکامل پارامترهای بیومکانیکیِ راه رفتن کودکان، از اولین گام‌ها تا 7 سالگی
1-1-5 مواد و روش تحقیق
2-1-5 بحث و نتیجه‌گیری
2-5 اندام‌های فوقانی، ارزیابی حرکات کاربردی
3-5 تحرک ستون فقرات گردن سالم
1-3-5 مواد و روش تحقیق
4-5 تغییرات در کینماتیک سه‌بعدی مفصل زانو با ارتز کمپارتمان داخلی
1-4-5 مواد و روش‌ها
2-4-5 نتایج و بحث

فصل ششم: کینماتیک سه بعدی
1-6: جمع آوری داده‌های سه بعدی
2-6: سیستم مختصات و فرض جسم سخت
3-6: تبدیل بین سیستم‌های مختصات
4-6: تعریف LCS سگمان در اندام تحتانی
5-6: تخمین وضعیت
6-6: زوایای مفصل
7-6: سیستم مختصات مفصل
8-6: سرعت و شتاب زاویه‌ای در زوایای مفصل کاردان
فهرست منابع