شناسایی ناحیه تعادل پذیر در فضای حالت: تحلیل زمان واکنش در آزمایش های خروج از تعادل

حفظ تعادل وضعیت قائم یک الزام جانبی در بیشتر حرکات کل بدن انسان، مانند راه رفتن و نشست-به-برخاست، است. برای یک فرد به عنوان یک سیستم مکانیکی-کنترلی می توان یک زیرمجموعه از فضای حالت را شناسایی کرد که کنترل تعادل و اجتناب از زمین خوردن در آن ناحیه امکان پذیر است. شناسایی حدود این ناحیه به ویژه برای زیرگروه های در معرض خطر مانند سالمندان و برخی پاتولوژی های عصبی-اسکلتی-عضلانی حایز اهمیت است. مرزهای ناحیه تعادل پذیر به مشخصات مکانیکی و عملکرد کنترلی سیستم بستگی دارد. نشان داده شده است که هندسه پا، ارتفاع مرکز جرم و به ویژه حداکثر گشتاور داوطلبانه در مفصل مچ پا مهمترین پارامترها در تعیین مرزهای ناحیه تعادل پذیر هستند. همچنین به صورت تجربی نشان داده شده که تاخیر زمانی در پاسخ به اغتشاش تعادل، ناحیه تعادل پذیر را به مقدار قابل توجهی کوچک می کند. این پژوهش با بهره گیری از تحلیل ریاضی سیستم دینامیکی مبتنی بر یک مدل ساده و مرسوم از بدن انسان در بازیابی تعادل، افزودن پارامتر تاخیر زمانی در پاسخ و سپس بازسازی منیفولدهای پایدار، ناحیه تعادل پذیر را استخراج می کند. با استفاده از آزمایش خروج از تعادل با ضربه، اغتشاشی به تعادل ایستاده فرد اعمال می شود و پاسخ وی ثبت می شود. با استفاده از تحلیل داده حاصل از آزمایش ها، مرز ناحیه تعادل پذیر در فضای حالت آشکار می گردد. با تطبیق ناحیه تعادل پذیر به دست آمده از داده تجربی با تحلیل دینامیکی رفتار سیستم با و بدون در نظر گرفتن تاخیر زمانی، اول تحلیل دینامیکی اعتبارسنجی شده، دوم تخمین زمان تاخیر در واکنش فرد به دست می آید و سوم، نسبت ناحیه تعادل پذیر واقعی به ناحیه تعادل پذیر صرفا مکانیکی (یعنی با فرض عملکرد کامل کنترلی و با تاخیر زمانی صفر) به دست می آید. این نسبت برای افراد شرکت کننده در آزمایش بین ۴۷% تا ۹۰% به دست آمد.

کلیدواژه ها:

ناحیه تعادل پذیر ، زمان واکنش ، بازیابی تعادل ، آزمایش خروج از تعادل