مقدمه
تعادل و کنترل قامت از اساسیترین عملکردهای عصبی–عضلانی در فعالیتهای ورزشی است و به ورزشکاران کمک میکند وضعیت بدن خود را حین پرش و فرود کنترل کرده و از صدمات جلوگیری کنند (1). حفظ تعادل هنگام فرود بهویژه در رشتههایی مانند والیبال که پرش و فرودهای پیاپی بخشی جداییناپذیر از بازی هستند، اهمیت فراوانی دارد (2). مطالعات همهگیرشناسی نشان دادهاند درصد بالایی از آسیبهای والیبال در جریان فرود پس از پرشهای دفاع و حمله رخ میدهد (3). بهعنوان نمونه، چندین بررسی اخیر گزارش کردهاند فرود پس از دفاع روی تور و اسپک بیش از نیمی از صدمات بازیکنان والیبال را موجب میشود (4, 5). در والیبال حرفهای زنان NCAA طی فصلهای ۲۰۱۴ تا ۲۰۱۹ نیز آسیبهای اندام تحتانی شیوع بالایی داشته است (3). اغلب این صدمات غیرتماسی بوده و در مرحله فرود پس از پرش اتفاق میافتند (6). هنگام فرود آمدن، نیروهای عکسالعمل زمین زیادی به بدن وارد میشود که در صورت عدم کنترل میتواند منجر به آسیبهای حاد شود (7)؛ بنابراین چگونگی فرود و حفظ تعادل پس از پرش نقش تعیینکنندهای در پیشگیری از آسیبها دارد.
توانایی بازیابی سریع تعادل پس از برهم خوردن وضعیت بدن، عامل مهمی در موفقیت ورزشکاران نخبه محسوب میشود. بازیکنان والیبال حرفهای معمولاً واکنشهای تعادلی سریعی نسبت به تغییرات وضعیت نشان میدهند و با تنظیم سریع وضعیت قامت خود از سقوط یا آسیبدیدگی جلوگیری میکنند (8). در مقابل، بازیکنان کمتجربه ثبات قامت پایینتری داشته و ممکن است در کنترل وضعیت بدن خود حین فرود دچار مشکل شوند (9). پژوهشها در ورزشهای مختلف حاکی از آن است که افراد مبتدی دامنه حرکات تعادلی بیشتری نسبت به افراد ماهر دارند؛ بهعنوان مثال، در تیراندازی با تفنگ، نوسانات قامت افراد مبتدی بهمراتب بیشتر و متغیرتر از تیراندازان ماهر گزارش شده است (10). همچنین، ورزشکاران نخبه والیبال در شرایط ایستاده دامنه نوسان کمتری نسبت به غیرورزشکاران دارند که بیانگر کنترل قامت بهتر در آنهاست (11). در واقع تمرینات اختصاصی ورزشی سبب بهبود مکانیزمهای عصبیعضلانی، کنترل تعادل و کاهش حرکات اضافی بدن میشود.
یکی از شاخصهای مهم برای ارزیابی کنترل تعادل پس از فرود، بررسی الگوی حرکت مرکز فشار (CoP) پا است (12). مرکز فشار بیانگر نقطه برآیند نیروهای کف پاست که حرکت آن در صفحات مختلف اطلاعات مفیدی در مورد راهبردهای تعادلی فرد ارائه میدهد. ثبت حرکات CoP از طریق صفحات نیرو امکانپذیر بوده و مطالعه الگوی جابهجایی مرکز فشار طی فرود میتواند نمایانگر میزان ثبات یا بیثباتی قامت ورزشکار باشد. پژوهشهای پیشین نشان دادهاند توزیع نامناسب نیروهای فرود و جابهجایی غیرطبیعی CoP میتواند فشار بیشازحدی به اندام تحتانی وارد کرده و زمینهساز آسیب بافتی شود (13)؛ بنابراین، تحلیل کمی حرکات CoP در والیبالیستها میتواند به درک بهتری از تفاوتهای کنترلی بین بازیکنان حرفهای و مبتدی منجر شود و به شناسایی نقاط ضعف افراد مبتدی در حفظ تعادل کمک کند. با توجه به مطالب فوق، هدف تحقیق حاضر بررسی تفاوت الگوهای حرکت مرکز فشار در لحظه فرود پس از دفاع روی تور میان والیبالیستهای حرفهای و مبتدی است. این مطالعه بهطور مشخص نوسانات قامتی (دامنه حرکات CoP)، میزان RMS مرکز فشار و سرعت حرکات CoP را در دو جهت قدامی–خلفی و داخلی–خارجی طی فرود پس از دفاع مقایسه میکند. بر اساس انتظارات ما، بازیکنان مبتدی در این شاخصها بیثباتی بیشتری نسبت به بازیکنان حرفهای خواهند داشت که میتواند منعکسکننده ضعف در کنترل تعادل و خطر بالاتر آسیب باشد.
روش شناسی
مطالعه حاضر از نوع مقطعی–توصیفی بوده که در آزمایشگاه بیومکانیک ورزشی انجام شد. بهمنظور تعیین حداقل حجم نمونه، با استفاده از نرمافزار G*Power و با سطح اطمینان 0/05 توان آزمون ۸۰ درصد، حداقل تعداد ۸ نفر برای هر گروه برآورد گردید. در نهایت ۲۰ والیبالیست مرد در این تحقیق شرکت کردند که شامل ۱۰ بازیکن حرفهای (عضو لیگهای برتر والیبال کشور) و ۱۰ بازیکن مبتدی با حداقل ۲ سال سابقه فعالیت منظم در والیبال بودند. همه آزمودنیها در سلامت کامل بوده و طی یک سال گذشته دچار آسیب شدید اندام تحتانی یا فوقانی (مانند پیچخوردگی شدید یا شکستگی) نشده بودند. همچنین هیچیک از افراد در ماه منتهی به آزمون برنامه دارودرمانی خاصی نداشتند. قبل از شروع مطالعه، آزمودنیها فرم رضایتنامه آگاهانه را تکمیل نموده و تمامی مراحل و اهداف پژوهش برای آنان توضیح داده شد. پروتکل تحقیق نیز به تأیید کمیته اخلاق در پژوهش دانشگاه آزاد اسلامی همدان رسیده است.
برای ثبت حرکات از یک سیستم تحلیل حرکت سهبعدی Vicon (مدل T20, Vicon Peak, Oxford, UK) با نرخ ثبت 100 هرتز استفاده شد. چهار دوربین پرسرعت این سیستم پس از کالیبره شدن، حرکت مارکرهای بازتابی متصل به اندام تحتانی آزمودنیها را در حین انجام تکالیف ضبط کردند. مارکرهای کروی به قطر ۱۴ میلیمتر بر اساس پروتکل مارکرگذاری Plug-in Gait در نقاط آناتومیکی مشخص روی هر دو پای شرکتکنندگان نصب شدند. بهطور همزمان، دو صفحه نیروی Kistler (مدل 9281EA, ساخت Winterthur, Switzerland) با فرکانس نمونهبرداری ۱۰۰۰ هرتز برای ثبت دادههای نیروهای عکسالعمل زمین به کار گرفته شد. سیستم ثبت نیرو با دوربینهای حرکتی هم زمانسازی (سینک) شده بود. دادههای کینماتیک توسط نرمافزار Vicon Nexus 1.8.5 و دادههای کینتیک توسط نرمافزار Polygon 4.3 پردازش و تحلیل شدند.
جهت شبیهسازی شرایط دفاع روی تور، یک تور والیبال استاندارد به ارتفاع 43/2 متر (ارتفاع قانونی تور مردان) در وسط فضای آزمایشگاه نصب گردید. آزمودنیها پس از گرم کردن اولیه، پنج مهارت دفاع روی تور را به شکل تصادفی اجرا کردند. این پنج الگوی دفاعی عبارت بودند از: پرش ایستا (بدون جابجایی پا قبل از پرش)، دفاع با گام استپساید به راست، دفاع با گام استپساید به چپ، دفاع با گام کراس بلند به راست و دفاع با گام کراس بلند به چپ (1). در هر تلاش، بازیکن میبایست پس از پرش دفاع، بهصورت دوپا فرود بیاید بهطوریکه هر پا کاملاً داخل یکی از صفحات نیرو قرار گیرد. تنها کوششهایی که این شرط را احراز میکردند برای تحلیل ثبت شدند. هر آزمودنی برای هر یک از پنج تکلیف دفاع، ۶ تکرار انجام داد و بین هر تکرار حدود ۲ دقیقه استراحت در نظر گرفته شد تا از بروز خستگی حین آزمایش جلوگیری شود.
بهمنظور کاهش نویز و هموارسازی سیگنالهای نیرویی، از یک فیلتر Butterworth مرتبه چهارم با فرکانس قطع ۲۰ هرتز استفاده گردید (14). مقادیر نیروهای واکنش زمین بر حسب وزن بدن هر فرد نرمالسازی شد. این پژوهش سه شاخص مرتبط با CoP در لحظه فرود اصلی دفاع روی تور مد نظر بود: ۱) دامنه نوسانات که برابر با فاصله بین بیشینه و کمینه جابهجایی CoP در هر جهت (ML و AP) است، ۲) RMS مربوط به CoP که میزان پراکندگی مسیر حرکت CoP حول مرکز آن را نشان میدهد، و 3) متوسط سرعت حرکت CoP که به صورت طول مسیر طی شده CoP تقسیم بر زمان مرحله فرود محاسبه شد. لازم به ذکر است که هر دو مؤلفه ML و AP حرکات CoP بهطور جداگانه تحلیل شدند. همچنین جهت بررسی تغییرات CoP در فازهای مختلف، پرش دفاعی به دو مرحله تقسیم شد: مرحله آمادگی پرش (فرود اولیه پس از پرش اول) و مرحله دفاع اصلی (پرش مجدد و فرود پس از دفاع روی تور). در این مقاله تمرکز اصلی بر مرحله فرود دفاع اصلی است که بیشترین چالش تعادلی را به همراه دارد.
برای تعیین توزیع دادهها از آزمون شاپیرو–ویلک استفاده گردید. پس از تأیید نرمال بودن اکثر متغیرها، جهت مقایسه مقادیر CoP بین دو گروه در تکالیف مختلف از تحلیل واریانس استفاده شد. یک طرح آنالیز واریانس سهطرفه با عوامل گروه (حرفهای/مبتدی بهعنوان عامل بینگروهی)، نوع تکلیف پرش (۵ وضعیت مختلف دفاع بهعنوان عامل درونگروهی) و جهت حرکت CoP (شامل جهت ML و جهت AP) به کار گرفته شد. در صورت مشاهده اثر معنادار، از آزمونهای تعقیبی مناسب برای مقایسه زوجی استفاده شد. کلیه تحلیلهای آماری با نرمافزار SPSS نسخه ۲۱ انجام گرفت و سطح معناداری 05/0 در نظر گرفته شد.
نتایج
اطلاعات دموگرافیک شرکت کنندگان دو گروه مبتدی و ماهر در جدول 1 نشان داده شده است.
نوسانات قامتی در لحظه فرود
جدول 2 نتایج مقایسه بین گروهی را نشان داده است. اختلاف بین دو گروه در پرش وسط (p = 0.026, F = 5.90) و پرش کوتاه از چپ (p = 0.005, F = 10.35) در جهت ML معنی دار بودند. نتایج بررسی درونگروهی در متغیر نوسانات قامت، در جدول 3 مشخص شده است. تحلیل عاملی نشان داد، مقدار نوسانات قامت تحت تأثیر نوع پرش قرار نگرفته است، همچنین علیرغم بیشتر بودن نوسانات در گروه ماهر، اختلاف بین دو گروه معنی دار نبوده است؛ اما عامل جهت (ta = 0.69, p = 0.000, F = 40.28) و تعامل بین جهت*نوع پرش (Eta = 0.39, p = 0.000, F = 11.76) معنیدار بود که در شکل 1 مشاهده می گردد. طبق شکل در همه پرش ها مقدار نوسانات در جهت ML نسبت به AP بیشتر بود، درحالیکه در پرش وسط نوسانات در جهت AP نسبت به ML بیشتری بودند.
RMS در لحظه فرود
نتایج مقایسه بین گروهی در این متغیر نیز در جدول 2 نشان داده است. مقدار RMS بجز در پرش از راست و پرش کوتاه و بلند از چپ در جهت ML، در بقیه وضعیت ها در گروه مبتدی بهطور معنی داری بیشتر از گروه ماهر بود. در این متغیر عامل تکلیف (Eta = 0.78, p = 0.000, F = 13.01 )، در مقدار RMS تأثیر معنی داری داشته است. نتایج مقایسه جفتی نشان داد در تکلیف پرش از راست مقدار RMS بهطور معنی داری کمتر از بقیه پرش ها بوده است. همچنین تعامل بین تکلیف و گروه (Eta = 0.63, p = 0.003, F = 6.50 ) نیز معنی دار بود، این نتایج در شکل A.2 نشان داده شده است. طبق نتایج، گروه مبتدی در تمام پرش ها دارای RMS بیشتری نسبت به گروه ماهر بود، به غیر از پرش از چپ که RMS در گروه حرفه ای بیشتر بود. همچنین عامل جهت (Eta = 0.91, p = 0.000, F = 192.28) و تعامل جهت*نوع پرش (Eta = 0.51, p = 0.022, F = 3.97 ) نیز معنی دار بودند که مقایسه میانگین ها نشان داد، در همه تکالیف مقدار RMS در جهت ML بیشتر از AP بود اما در پرش از راست اختلاف بین این دو جهت معنی دار نبود.
سرعت حرکات CoP در لحظه فرود
نتایج مقایسه درون گروهی نشان داد، سرعت حرکات مرکز فشار، بین دو گروه اختلاف معنی داری ندارد (شکل A.3). طبق نتایج تحلیل عاملی، عامل تکلیف (Eta = 0.63, p = 0.003, F = 6.35) و عامل جهت (Eta = 0.35, p = 0.006, F = 9.68) در سرعت حرکات CoP تأثیر معنی داری داشته است. مقایسه جفتی نشان داد سرعت CoP در لحظه فرود در پرش وسط نسبت به پرش بلند از راست و چپ و پرش کوتاه از چپ بهطور معنی داری کمتر بوده است. همچنین سرعت در جهت ML نسبت به جهت AP بهطور معنی داری بیشتر بود (شکل B.3). با توجه به تعامل معنی دار بین نوع پرش*جهت (Eta = 0.47, p = 0.040, F = 3.30) و مقایسه میانگین ها، این نتایج در پرش از چپ معکوس بود، یعنی در جهت AP بیشتر از ML و در پرش از راست نیز اختلاف بین جهت ها معنی دار نبود.
بحث
هدف پژوهش حاضر ارزیابی الگوی حرکات CoP حین فرود پس از دفاع روی تور در والیبالیستهای حرفهای و مقایسه با والیبالیست های مبتدی بود. طبق نتایج بازیکنان مبتدی حین فرود بعد از دفاع روی تور نسبت به همتایان حرفه ای خود، در برخی تکالیف مورد ارزیابی بهطور معنی داری نوسانات قامتی کمتری داشتند، اما مقدار RMS بزرگتری را نشان دادند. طبق نتایج نوسانات CoP حین فرود پس از دفاع در گروه حرفه ای نسبت به گروه مبتدی بزرگتر بود. این اختلاف در پرش وسط و پرش از چپ معنی دار بود. طبق نظریه کنترل درجات آزادی برنشتاین، افراد مبتدی در مواجهه با چالشهای جدید حرکتی، درجات آزادی مفصلی خود را کاهش میدهند (منجمد کردن درجات آزادی)، درحالیکه ورزشکاران باتجربه با بهرهبرداری بهتر از درجات آزادی، نوسانات بیشتری را بهعنوان راهبردی برای کنترل پویای قامت و واکنشهای اصلاحی مؤثرتر نشان میدهند (15, 16). پژوهشهای قبلی نیز از این نتیجه حمایت کردهاند؛ برای مثال، کابالرو و همکاران (2020) گزارش کردند که ورزشکاران حرفهای، برخلاف مبتدیها، از طیف گستردهتری از حرکات مفصلی برای تنظیم تعادل خود بهره میبرند و در نتیجه میزان نوسانات تعادلی آنها افزایش مییابد (17). همچنین، مطالعه کارپنتر و همکاران (2010) نشان داد افزایش نوسانات CoP در شرایط پویا میتواند بهعنوان یک مکانیسم تطابقی برای دریافت بهتر اطلاعات حسی و در نتیجه بهبود کنترل قامت تفسیر شود (18)؛ بنابراین، نوسانات بیشتر در والیبالیستهای حرفهای، بهخصوص با توجه به ارتفاع بیشتر پرش آنها، نهتنها ضعف نیست بلکه بیانگر راهبرد کنترل پویای پیشرفتهتر است. ارتفاع پرش بیشتر در افراد حرفهای نیز بهطور منطقی میتواند منجر به نوسانات قامتی بیشتری حین فرود گردد، چراکه کنترل قامت از ارتفاع بالاتر نیازمند دامنهی وسیعتری از حرکات اصلاحی است (19).
نتایج این پژوهش نشان داد اختلاف بین گروهی در اکثر تکالیف در متغیر RMS معنی دار می باشد. طبق این یافته ها مقدار RMS در گروه مبتدی نسبت به والیبالیست های حرفه ای بهطور معنی داری بیشتر می باشد. RMS نشان دهنده میزان پراکندگی و تغییرپذیری حرکات CoP می باشد. افزایش تغییرپذیری لزوماً به معنای راهحلهای ضعیف در کنترل حرکتی نیست؛ مطالعات گذشته نشان دادهاند، افراد برای سازگاری با محدودیتهای محیطی و اجرای موفق حرکتها، به مقداری از تغییرپذیری نیاز دارند. لیپسیتز و همکاران (۱۹۹۹) و استرگیو و همکاران (۲۰۱۱ و ۲۰۱۳) پیشنهاد دادند که میزان بینظمی و تغییرپذیری، الگوی Uشکلی دارد؛ به این معنا که با کاهش شدید این مقادیر، حرکتها کاملاً قابل پیشبینی میشوند و فرد توانایی اندکی برای سازگاری با تغییرات محیطی دارد. در مقابل، با افزایش بیشازحد پیچیدگی، فرد حساسیت بیشتری نسبت به تغییرات جزئی محیطی پیدا میکند؛ بنابراین، اگر مقدار تغییرپذیری در حد متوسط و متناسب با ویژگیهای فردی باشد، توانایی سازگاری فرد با اختلالات محیطی بیشتر خواهد بود (20-22)؛ اما با توجه به نتایج پژوهش حاضر والیبالیست های حرفه ای دارای تغییرپذیری کمتر اما نوسانات قامتی بیشتری حین فرود بودند که می تواند نشان دهنده ثبات قامت و تعامل پذیری مناسب این افراد باشد. نتایج مطالعات همسو نشان داده اند در ورزشکاران باتجربه مقدار آنتروپی یا بی نظمی بهطور معنی داری کمتر از افراد مبتدی می باشد که نشان دهنده توانایی کنترل قامت بهتر و همچنین تخمین دقیق تر موقعیت فضایی در آنها است (23). همچنین بر اساس نظر کارپنتر و همکاران (18) افزایش نوسانات قامتی بخشی از راهبرد ادراک–عمل است که به فرد امکان میدهد موقعیت بدن را نسبت به محدوده سطح اتکا و کیفیت و حجم اطلاعات حسی را تخمین و تنظیم کند. بهطور خاص، در شرایط پویاتر، گیرندههای حسی متنوعتری تحریک میشوند و این امر موجب یکپارچهسازی بهتر اطلاعات آورانِ قابلاعتماد میگردد. هرچند در اکثر تکالیف بین نوسانات قامتی اختلاف معنی دار نبود، بنابراین با نوسانات قامتی مشابه، گروه مبتدی تغییرپذیری بیشتری را نشان داده بودند. این امر میتواند ناشی از ضعف در بهکارگیری استراتژیهای بهینه و پایدار برای کنترل قامت باشد (17).
در تمام متغیرها، عامل جهت تأثیر معنی داری را نشان داده بود که با توجه به میانگین ها، مقدار نوسانات در جهت ML بزرگتر از AP بود، با توجه به تعامل معنی دار جهت و تکلیف، مشخص گردید در پرش وسط برخلاف سایر تکالیف مقدار نوسانات در جهت AP بیشتر ML بود. یکی از علل این نتایج ممکن است جهت پرش باشد، در پرش از وسط، والیبالیست ها اقدام به جهش کرده درحالیکه در سایر پرش ها والیبالیست ها می بایست از جهت های جانبی پرش و فرود را انجام می دادند، بنابراین نوسانات در جهت میانی-جانبی افزایش می یابد. این یافته تا حد زیادی همسو با نتایج ویکستروم و همکاران (2008) است که نشان دادند پرشهای جانبی و مورب نسبت به پرشهای مستقیم رو به جلو منجر به افزایش معنادار شاخصهای پایداری در صفحه ML میشوند. علت این تفاوتها احتمالاً ناشی از جهت شتاب بدن در حین پرش و فرود است. در پرش رو به جلو، حرکت غالب در صفحه ساجیتال (AP) اتفاق میافتد و نوسانات در این جهت بیشتر میشود، درحالیکه در پرشهای جانبی، شتاب و جابجایی بدن در صفحه فرونتال (ML) افزایش مییابد و نوسانات بیشتری در این جهت رخ میدهد (19). با توجه به این نتایج می توان بیان کرد که تغییر در جهت فرود بر کنترل تعادل دینامیکی ورزشکاران اثرگذار است و تمرینات تعادلی و مهارت فرود در جهات مختلف میتواند به بهبود کنترل قامت و کاهش ریسک آسیب کمک کند (19). بهطورکلی، نتایج مطالعه حاضر ضمن همسویی با مطالعات گذشته، تأکید میکنند که جهت پرش می تواند بر استراتژی کنترل قامت ورزشکاران مؤثر باشد، بنابراین برنامههای تمرینی برای والیبالیستها باید شامل تمرینات متنوع فرود در جهتهای مختلف باشد.
از محدودیتهای این پژوهش نخست آنکه فقط والیبالیستهای مرد در این مطالعه بررسی شدند؛ بنابراین، تعمیم نتایج به والیبالیستهای زن یا بازیکنانی با سطوح فعالیت متفاوت نیازمند احتیاط است. همچنین به علت انجام آزمودنها در شرایط کنترلشده آزمایشگاهی، نتایج ممکن است بهطور کامل نشاندهنده عملکرد واقعی والیبالیستها در محیط مسابقه نباشد؛ بنابراین، توصیه میشود در پژوهشهای آتی، این عوامل مورد توجه قرار گیرند.
نتیجه گیری نهایی
پژوهش حاضر نشان داد والیبالیستهای حرفهای نسبت به بازیکنان مبتدی دارای نوسانات قامتی بیشتر اما تغییرپذیری کمتری در حرکات CoP حین فرود پس از دفاع روی تور هستند. این یافتهها بیانگر آن است که ورزشکاران حرفهای به دلیل تجربه بیشتر و توانایی پیشرفتهتر کنترل عصبی–عضلانی، قادرند از دامنه وسیعتر حرکتی برای تنظیم و اصلاح مؤثر تعادل استفاده کنند، درحالیکه تغییرپذیری کمتر در حرکات CoP، نشانگر ثبات قامت بهتر و استفاده بهینهتر از استراتژیهای تعادلی است. همچنین یکی از مهمترین نتایج این پژوهش، تأثیر جهت پرش بر تغییر استراتژی کنترل قامت در ورزشکاران می باشد؛ بنابراین، یافته های این مطالعه بر اهمیت تمرینات هدفمند جهت ارتقاء کنترل پویای قامت در والیبالیستهای مبتدی تأکید دارد تا با بهبود تعامل بین درجات آزادی مفصلی، عملکرد حرکتی آنها بهبود یافته و ریسک آسیبهای مرتبط با فرود کاهش یابد.
ملاحظات اخلاقی
پیروی از اصول اخلاق پژوهش
تمامی اصول اخلاقی در این پژوهش رعایت شده است. همه شرکتکنندگان با رضایت کامل در مطالعه شرکت کردند و به آنها اطمینان داده شد که تمام اطلاعات مربوط به آنها محرمانه باقی خواهد ماند.
حامی مالی
این پژوهش هیچگونه کمک مالی از سازمان های دولتی، خصوصی و غیرانتفاعی دریافت نکرده است.
مشارکت نویسندگان
تمام نویسندگان در طراحی، اجرا و نگارش همه بخش های پژوهش حاضر مشارکت داشته اند.
تعارض
بنابر اظهار نویسندگان، این مقاله تعارض منافع ندارد.