در سال‌های اخیر، با افزایش محبوبیت و تخصصی شدن دویدن، توجه دوندگان و پژوهشگران بیش از پیش به کفش‌های ورزشی به‌عنوان مهم‌ترین رابط میان بدن و زمین معطوف شده است (1). در این میان، کفش‌های دارای صفحه فیبر کربنی به دلیل ویژگی‌های مکانیکی و بیومکانیکی منحصربه‌فرد خود، توجه گسترده‌ای را به خود جلب کرده‌اند. این کفش‌ها معمولا از یک صفحه فیبر کربنی با سفتی خمشی بالا در ترکیب با فوم‌های سبک، الاستیک و با قابلیت بازگشت انرژی بالا ساخته می‌شوند. چنین ساختاری با افزایش سفتی طولی سیستم پا–کفش، بهبود ذخیره و بازگشت انرژی و کاهش اتلاف انرژی مکانیکی در اندام تحتانی، می‌تواند موجب بهبود اقتصاد دویدن و ارتقای عملکرد شود (2, 3).

استفاده گسترده از کفش‌های کربن‌دار از حدود سال 2016 و با معرفی فناوری‌های مبتنی بر بازگشت انرژی آغاز شد. تولیدکنندگان این کفش‌ها مدعی بودند که این فناوری می‌تواند موجب کاهش مصرف انرژی، افزایش سرعت و بهبود عملکرد دوندگان شود (4). متعاقب آن، ثبت رکوردهای برجسته در مسابقات استقامتی و ماراتن موجب افزایش توجه پژوهشگران به سازوکارهای عملکردی این کفش‌ها شد (5). در نتیجه، کفش‌های دارای صفحه فیبر کربنی به یکی از مهم‌ترین نوآوری‌های بیومکانیکی در حوزه دویدن استقامتی تبدیل شدند. با این حال، یافته‌های پژوهش‌های پیشین درباره تأثیر ویژگی‌های کفش بر نیروهای عکس‌العمل زمین یکسان نبوده است. شواهد موجود نشان می‌دهد که پاسخ نیروهای عکس‌العمل زمین می‌تواند تحت تأثیر ویژگی‌های ساختاری کفش، از جمله سفتی خمشی، هندسه راکر، ساختار میانی و محل قرارگیری صفحه سفت قرار گیرد (6-8). در افراد دارای پای پرونیت نیز تغییر ویژگی‌های کفش و استفاده از مداخلات ضدپرونیشن با تغییر در ویژگی‌های نیروهای عکس‌العمل زمین طی راه‌رفتن همراه بوده است (9-12). بنابراین، پاسخ کینتیکی به کفش‌های دارای ساختار پیشرفته را نمی‌توان صرفاً بر اساس وجود صفحه کربنی تفسیر کرد و بررسی نیروهای عکس‌العمل زمین در افراد با وضعیت‌های متفاوت پا، به‌ویژه طی راه‌رفتن، می‌تواند اطلاعات بیشتری درباره نحوه تعامل ساختار کفش و ویژگی‌های پا با زمین فراهم کند. در کنار ویژگی‌های کفش، پاسخ بیومکانیکی افراد به دویدن تحت تأثیر خصوصیات ساختاری و عملکردی سیستم اسکلتی-عضلانی نیز قرار دارد. در این میان، پای پرونیت یکی از شایع‌ترین ناهنجاری‌های بیومکانیکی اندام تحتانی است که شیوع آن در جمعیت عمومی بین 10 تا 25 درصد گزارش شده است (13). این وضعیت با کاهش ارتفاع قوس طولی داخلی پا، اورژن بیش از حد پاشنه و تغییر در راستای اندام تحتانی مشخص می‌شود (10, 14, 15). چنین تغییراتی می‌توانند موجب تغییر در الگوهای کینماتیکی و کینتیکی اندام تحتانی، بازتوزیع نیروهای عکس‌العمل زمین و تغییر در الگوی بارگذاری مفاصل شوند (10, 16-18). مطالعات نشان داده‌اند که افراد دارای پای پرونیت در معرض خطر بیشتری برای بروز آسیب‌هایی نظیر سندرم درد پاتلوفمورال، والگوس دینامیک زانو و فاشئیت پلانتار قرار دارند (2, 19-23). از سوی دیگر، افزایش سفتی طولی سیستم پا–کفش که از مهم‌ترین ویژگی‌های کفش‌های دارای صفحه فیبر کربنی است، می‌تواند رفتار مکانیکی اندام تحتانی را از طریق تغییر بازوی گشتاور مفاصل مچ پا و متاتارسوفالانژیال تغییر دهند؛ با این حال، میزان و جهت این پاسخ‌ها ممکن است بر اساس طراحی کفش و شرایط حرکتی متفاوت باشد (12, 24, 25). بنابراین، انتظار می‌رود پاسخ بیومکانیکی دوندگان دارای پای پرونیت به این کفش‌ها با افراد دارای ساختار طبیعی پا متفاوت باشد. علاوه بر این، افزایش سختی خمشی طولی سیستم پا–کفش، که یکی از ویژگی‌های اصلی کفش‌های دارای صفحه کربنی است، ممکن است با تغییر بازوهای گشتاور مفاصل مچ پا و متاتارسوفالانژیال، انتقال نیرو و بارگذاری مکانیکی را تغییر دهد (2). اگرچه مطالعات متعددی اثر مثبت کفش‌های کربن‌دار بر اقتصاد دویدن و عملکرد ورزشی را گزارش کرده‌اند (16, 17)، برخی پژوهش‌ها نیز عدم وجود اثر معنادار یا وابستگی نتایج به ویژگی‌های فردی آزمودنی‌ها را نشان داده‌اند (6, 26, 27). این ناهمگونی یافته‌ها بیانگر آن است که اثرات کفش‌های کربن‌دار ممکن است تحت تأثیر عوامل فردی از جمله ساختار پا و ویژگی‌های بیومکانیکی اندام تحتانی قرار گیرد. با وجود اهمیت این موضوع، شواهد موجود درباره تأثیر کفش‌های دارای صفحه فیبر کربنی بر نیروهای عکس‌العمل زمین در دوندگان دارای پای پرونیت محدود است و هنوز اجماع روشنی در این زمینه وجود ندارد.

اگرچه راه‌رفتن و دویدن هر دو تحت تأثیر تعامل پا، کفش و سطح زمین قرار دارند، از نظر میزان و نرخ بارگذاری، زمان اتکا، پیشروی مرکز فشار و نقش مجموعه پا–مچ در جذب و انتقال نیرو با یکدیگر تفاوت دارند؛ بنابراین، پاسخ بیومکانیکی یک کفش در این دو فعالیت الزاماً یکسان نیست. با وجود آنکه بخش عمده پژوهش‌های کفش‌های کربن‌دار بر دویدن متمرکز بوده است، بررسی راه‌رفتن می‌تواند اطلاعات مکملی درباره نحوه تعامل این کفش‌ها با پای پرونیت در یک الگوی حرکتی کنترل‌شده‌تر و با بار مکانیکی پایین‌تر فراهم کند. از این رو، یافته‌های مطالعه حاضر نباید جایگزین شواهد مربوط به دویدن تلقی شوند، بلکه می‌توانند به درک بهتر پاسخ نیروهای عکس‌العمل زمین به ساختار کفش در دوندگان دارای پای پرونیت کمک کنند. بنابراین، هدف پژوهش حاضر، مقایسه مؤلفه‌های نیروهای عکس‌العمل زمین و ویژگی‌های زمانی آن‌ها طی راه‌رفتن بین دوندگان تفریحی دارای پای پرونیت که از کفش دارای صفحه فیبر کربنی و کفش معمولی استفاده می‌کنند، بود. فرض شد که مؤلفه‌های نیروهای عکس‌العمل زمین و ویژگی‌های زمانی آن‌ها بین دو گروه تفاوت معناداری داشته باشند.

تحقیق حاضر، از نوع آزمایشگاهی نیمه‌تجربی، شامل 30 دونده تفریحی دارای پای پرونیت بود. بر اساس نتایج مطالعات مشابه، اندازه اثر 0/621 برای متغییر TTPFXHC در نظر گرفته شد. طبق محاسبات نرم‌افزار G-Power 3.1، با توان آزمون 0/8 و سطح معنی‌داری 0/05، حداقل حجم نمونه 23 نفر تعیین گردید (17). با این حال، جهت افزایش اعتبار، 30 دونده دارای پای پرونیت (با میانگین سنی 22/23 ± 2/93 سال، وزن 72/29 ± 10/68 کیلوگرم، قد 176/43 ± 9/61 سانتی‌متر، با سابقه‌ی حداقل 3 سال دویدن به صورت 3 جلسه در هفته) مطابق هماهنگیهای صورت گرفته با دانشگاه به مرکز سلامت دانشگاه محقق اردبیلی دعوت شدند (جدول1) و قبل از شرکت در مطالعه توسط پزشک متخصص مورد ارزیابی قرارگرفتند. آزمودنی‌ها به طور تصادفی ساده در دو گروه کفش‌کربن‌دار (15 نفر) و کفش معمولی (15 نفر) قرار گرفتند. روند آزمایش در دو گروه یکسان بود. جامعه‌ آماری در هر دو گروه دارای پای پرونیت بودند که با استفاده از تست شوت توپ فوتبال پای برتر آنان مشخص گردید (29). معیارهای ورود شامل تشخیص پرونیشن پا بر اساس شاخص FPI-6، با کسب نمره 6+ یا بالاتر (19, 28)، سن بین 18 تا 35 سال (جهت کنترل اثرات مخدوش‌کننده

جدول 1. مقادیر (میانگین ± انحراف استاندارد) سن، قد، وزن و شاخص توده بدنی

* 0/05>p به معنای سطح معناداری می‌باشد. نوع آزمون T مستقل تعریف شده ‌است.

بلوغ اسکلتی یا دژنراسیون مفصلی ناشی از سن)، داشتن حداقل سه سال سابقه دویدن منظم (حداقل سه جلسه در هفته) و مسافت هفتگی دست‌کم 20 کیلومتر و عدم سابقه آسیب‌دیدگی‌های اسکلتی-عضلانی در اندام تحتانی (مانند تندینوپاتی، پیچ‌خوردگی رباط یا کشیدگی عضلانی) در یکسال گذشته به‌گونه‌ای که نیاز به مراقبت‌های پزشکی داشته یا فعالیت بدنی را برای بیش از یک هفته محدود کرده باشد. از سوی دیگر، معیارهای خروج از پژوهش شامل: هرگونه سابقه جراحی ارتوپدی یا تروماهای شدید مفصلی در اندام‌های تحتانی، لگن یا ستون فقرات؛ وجود ناهنجاری‌های شدید تنه یا ستون فقرات (مانند اسکولیوز یا کایفوز) و اختلاف ساختاری طول پاها بیش از 1 سانتی‌متر، ابتلا به بیماری‌های همزمان عصبی، دهلیزی یا سیستمیک (نظیر دیابت یا آرتریت روماتوئید) که می‌توانند تعادل، راه رفتن یا کنترل حرکتی را مختل کنند و در نهایت، بروز هرگونه آسیب اسکلتی-عضلانی حاد در طول دوره پژوهش یا انصراف داوطلبانه از ادامه مراحل آزمایش بود. تمامی مراحل تحت نظارت پزشک متخصص و با رعایت بیانیه هلسینکی انجام شد. حریم خصوصی شرکت‌کنندگان حفظ و فرم رضایت‌نامه کتبی توسط تمامی آن‌ها امضا گردید.

در این مطالعه، دو نوع کفش با ویژگی‌های ساختاری متمایز برای ارزیابی نیروهای عکس‌العمل زمین طی راه‌رفتن استفاده شد. کفش دارای صفحه فیبر کربنی، مدل Nike ZoomX Vaporfly NEXT% 2 (Nike, USA) بود؛ یک کفش مسابقه‌ای تجاری که دارای صفحه فیبر کربنی منحنی و تمام‌قد است و در لایه میانی فوم ZoomX بر پایه Pebax تعبیه شده است. این صفحه با افزایش سفتی خمشی طولی مجموعه پا–کفش، با هدف تقویت ویژگی‌های پیشرانش طراحی شده است. ارتفاع زیره این کفش در ناحیه پاشنه 6/38 میلی‌متر و در ناحیه پنجه 9/30 میلی‌متر بود و اختلاف ارتفاع پاشنه تا پنجه 7/7 میلی‌متر و وزن تقریبی آن در سایز استاندارد 196 گرم بود (شکل 1). برای ایجاد شرایط کنترل، از کفش دویدن خنثی و فاقد صفحه فیبر کربنی، مدل PUMA Morphic (PUMA SE, Herzogenaurach, Germany) استفاده شد. این کفش دارای لایه میانی از جنس EVA قالب‌گیری‌شده تحت فشار، زیره خارجی کاملاً لاستیکی و رویه مشبک بود. ارتفاع تقریبی زیره این کفش، بر اساس مشخصات اعلام‌شده توسط شرکت سازنده، 7/45 میلی‌متر (8/1 اینچ) بود. این امر امکان مقایسه مستقیم اثرات بیومکانیکی و کینتیکی (حرکتی) مداخله‌ی صفحه کربنی را بر روی شرکت‌کنندگان فراهم کرد. به منظور کنترل متغیرهای مخدوش‌کننده، هر دو جفت کفش پیش از شروع پروتکل آزمایش توسط پژوهشگر بررسی شدند تا از یکپارچگی کفی، عدم وجود ساییدگی و سلامت ساختاری آن‌ها اطمینان حاصل شود. علاوه بر این، برای از بین بردن اثر ناآشنایی با کفش، به همه آزمودنی‌ها فرصت کافی داده شد تا به مدت پنج دقیقه با هر یک از کفش‌ها راه بروند و با شرایط آن‌ها سازگار شوند (31).

شکل 1. نمایی از کفش کربن‌دار

از آزمودنی‌ها خواسته شد از 48 ساعت قبل از شروع آزمون فعالیت شدید بدنی نداشته باشند تا اثر خستگی که ممکن است روی راه رفتن آن‌ها تاثیر بگذارد به حداقل برسد. تمامی ازمودنی‌ها قبل از شروع آزمون با نحوه‌ کار وچگونگی تست‌گیری آشنا شدند (32). برای اندازه‌گیری نیروهای عکس‌العمل زمین از صفحه نیروی برتک (Bertec، ساخت آمریکا) با ابعاد 40×60 سانتی‌متر استفاده شد. داده‌های نیرو با نرخ نمونه‌برداری 1000 هرتز ثبت گردید. به منظور حذف نویز و پردازش سیگنال‌ها، داده‌های نیروهای عکس‌العمل زمین با استفاده از فیلتر پایین‌گذر باترورث با فرکانس قطع 20 هرتز فیلتر شدند. در طول جمع‌آوری داده‌ها، سرعت راه‌رفتن آزمودنی‌ها کنترل شد. از آزمودنی‌ها خواسته شد مسافت 18 متر را در مدت 7 ثانیه طی کنند که معادل سرعت تقریبی 2/57 متر بر ثانیه بود. همچنین، آزمودنی‌ها گام خود را به‌گونه‌ای تنظیم کردند که پای راست به‌طور کامل بر روی مرکز صفحه نیرو قرار گیرد؛ در غیر این صورت، آزمون تکرار می‌شد. به منظور افزایش پایایی اندازه‌گیری‌ها، هر آزمودنی سه بار پروتکل راه رفتن را اجرا کرد و در نهایت میانگین داده‌های حاصل از سه تکرار برای تحلیل‌های آماری مورد استفاده قرار گرفت (33). بلافاصله پس از ثبت داده‌ها، مولفه‌های نیروی عکس‌العمل زمین شامل نیروهای عمودی (Fz)، قدامی-خلفی (Fy) و داخلی-خارجی (Fx) استخراج شدند. برای محور عمودی، دو نقطه اوج عمودی در لحظه تماس پاشنه (FZHC) و جدا شدن پنجه (FZPO) محاسبه گردید. به همین ترتیب برای نیروهای قدامی-خلفی و داخلی-خارجی نیز نقاط اوج در دو فاز کلیدی برخورد پاشنه و جدا شدن پنجه مشخص شدند. جهت نرمال‌سازی داده‌ها و امکان مقایسه بین‌گروهی، تمامی مقادیر نیرو بر وزن بدن آزمودنی‌ها تقسیم گردید.

تمامی داده‌های مربوط به نیرو جهت حذف اثر وزن، بر وزن بدن آزمودنی‌ها تقسیم و نرمال‌سازی شدند (34). نرمال بودن توزیع داده‌ها با استفاده از آزمون شاپیرو-ویلک تایید شد. هر شرکت‌کننده سه تکرار را در شرایط کفش تخصیص‌یافته به خود انجام داد و از میانگین مقادیر این سه تکرار برای تحلیل آماری استفاده شد. شرکت‌کنندگان به یکی از این دو گروه مستقل تقسیم شدند: گروه کفش دارای صفحه کربنی و گروه کفش دویدن کنترل . تفاوت‌های بین گروه کفش دارای صفحه کربنی و گروه کفش دویدن معمولی با استفاده از آزمون تی مستقل (Independent samples t-test) مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. تمامی تحلیل‌های آماری در سطح معنی‌داری 0/05 > p و با استفاده از نرم‌افزار SPSS (نسخه 26) انجام شد. علاوه بر این، اندازه اثر با استفاده از شاخص d کوهن محاسبه گردید (35).

مطابق جدول 1، نتایج پژوهش حاضر نشان داد تفاوت معناداری بین مشخصات دموگرافیگ گروه‌ها وجود ندارد. بر اساس جدول 2 نتایج نشان داد که میانگین اوج نیروهای داخلی- خارجی (p =0.04, d = 1.16) و قدامی-خلفی (p=0.01, d = 0.99) در هنگام استفاده از کفش‌های کربن‌دار در فاز تماس پاشنه به‌طور معناداری بیشتر از کفش‌های معمولی بود. همچنین، زمان رسیدن به اوج نیروی قدامی‌ـ‌خلفی در فاز تماس پاشنه، در کفش‌های کربن‌دار افزایش معناداری را نسبت به کفش‌های متداول نشان داد (p = 0.02, d = 0.872). در مقابل، نتایج تحلیل آماری در فاز هل‌دادن حاکی از افزایش معنادار اوج نیروی عمودی (p = 0.02, d = 0.906)، زمان رسیدن به اوج مؤلفه قدامی‌ـ‌خلفی (p = 0.009, d = 1.027) و زمان رسیدن به اوج مؤلفه عمودی (p = 0.006, d = 1.098) در کفش‌های کربن‌دار در مقایسه با کفش‌های متداول بود (شکل 2).

جدول 2. میانگین و انحراف استاندارد مؤلفه‌های نیروهای عکس‌العمل زمین، زمان رسیدن به اوج نیروها در دو وضعیت کفش کربن‌دار و کفش کنترل در دوندگان دارای پای پرونیت.

نکته: FXHC مؤلفه داخلی–خارجی نیروی عکس‌العمل زمین در مرحله برخورد پاشنه؛ FYHC: مؤلفه قدامی–خلفی نیروی عکس‌العمل زمین در مرحله برخورد پاشنه؛ FZHC: مؤلفه عمودی نیروی عکس‌العمل زمین در مرحله برخورد پاشنه؛ TTPFXHC: زمان رسیدن به اوج مؤلفه داخلی–خارجی نیرو در مرحله برخورد پاشنه؛ TTPFYHC: زمان رسیدن به اوج مؤلفه قدامی–خلفی نیرو در مرحله برخورد پاشنه؛ TTPFZHC: زمان رسیدن به اوج مؤلفه عمودی نیرو در مرحله برخورد پاشنه؛ FXPO: مؤلفه داخلی–خارجی نیروی عکس‌العمل زمین در مرحله هل‌دادن؛ FYPO: مؤلفه قدامی–خلفی نیروی عکس‌العمل زمین در مرحله هل‌دادن؛ FZPO: مؤلفه عمودی نیروی عکس‌العمل زمین در مرحله هل‌دادن؛ TTPFXPO: زمان رسیدن به اوج مؤلفه داخلی–خارجی نیرو در مرحله هل‌دادن؛ TTPFYPO: زمان رسیدن به اوج مؤلفه قدامی–خلفی نیرو در مرحله هل‌دادن؛ TTPFZPO: زمان رسیدن به اوج مؤلفه عمودی نیرو در مرحله هل‌دادن؛ IMPFX: ایمپالس مؤلفه داخلی–خارجی نیروی عکس‌العمل زمین. HC: برخورد پاشنه؛ PO: هل‌دادن؛ TTP: زمان رسیدن به اوج؛ IMP: ایمپالس.

هدف پژوهش حاضر بررسی تاثیر کفش‌ دارای صفحه فیبر کربنی بر مؤلفه‌های نیروی عکس‌العمل زمین در دوندگان دارای ناهنجاری پرونیشن بود. یافته‌های این پژوهش نشان داد که استفاده از کفش‌ کربنی موجب تغییر معنادار در الگوهای کینتیکی راه‌رفتن شده و

شکل 2. مقایسه زمان رسیدن به اوج مؤلفه‌های نیروی عکس‌العمل زمین (میلی‌ثانیه) در فازهای برخورد پاشنه و جدا شدن پنجه بین کفش صفحه کربنی و کفش کنترل.

بر متغیرهای مرتبط با بارگذاری و هل دادن تأثیرگذار است. به طور مشخص، افزایش زمان رسیدن به اوج نیرو قدامی-خلفی در فاز تماس پاشنه، افزایش نیروهای داخلی-جانبی، قذامی-خلفی و همچنین در فاز هل دادن افزایش نیروی عمودی، افزایش زمان رسیدن به اوج نیروهای قدامی-خلفی و زمان رسیدن به اوج نیروهای عمودی از مهم‌ترین نتایج این مطالعه بودند. یکی از یافته‌های اصلی پژوهش حاضر افزایش زمان رسیدن به اوج نیروی قدامی-خلفی در فاز تماس پاشنه بود. این متغیر به عنوان یکی از شاخص‌های مهم توصیف‌کننده نحوه توزیع بار در هنگام برخورد پا با زمین شناخته می‌شود. افزایش زمان رسیدن به اوج نیرو نشان می‌دهد نیرو در مرحله تماس، دیرتر به مقدار بیشینه خود می‌رسد؛ بااین‌حال، این یافته به‌تنهایی اثبات نمی‌کند که بارگذاری به‌صورت تدریجی‌تری انجام می‌شود یا تنش مکانیکی وارد بر اندام تحتانی کاهش می‌یابد (36). یافته مربوط به افزایش زمان رسیدن به اوج نیروی قدامی–خلفی در فاز تماس پاشنه با پژوهش‌های پیشین درباره تأثیر طراحی کفش بر انتقال نیرو و بیومکانیک اندام تحتانی هم‌راستا است (37). ازآنجاکه دوندگان دارای ناهنجاری پرونیشن ممکن است تفاوت‌هایی در مکانیک اندام تحتانی داشته باشند، تغییرات زمانی مشاهده‌شده هنگام استفاده از کفش‌های دارای صفحه فیبر کربنی می‌توانند به درک بهتر الگوهای بارگذاری مرتبط با کفش کمک کنند. بااین‌حال، برای مشخص‌شدن اینکه آیا این تغییرات با کاهش تنش مکانیکی وارد بر بافت‌های اندام تحتانی همراه هستند یا خیر، به پژوهش‌های بیشتری نیاز است (38).

همچنین، نتایج نشان داد که قدر مطلق نیروی قدامی–خلفی در فاز تماس پاشنه در گروه کفش دارای صفحه فیبر کربنی کمتر بود. این مؤلفه بیانگر نیروی ترمزی وارد بر بدن هنگام تماس پا با زمین است و کمتر منفی بودن مقادیر مشاهده‌شده نشان‌دهنده کاهش بزرگی این نیرو بود. این تفاوت ممکن است بازتاب‌دهنده تغییر در تعامل میان پا، کفش و زمین هنگام تماس اولیه باشد. بااین‌حال، ازآنجاکه کارایی حرکتی و مصرف انرژی در پژوهش حاضر مستقیماً اندازه‌گیری نشدند، نمی‌توان نتیجه گرفت که کاهش نیروی ترمزی موجب بهبود انتقال مرکز جرم به جلو، افزایش کارایی حرکتی، کاهش اتلاف انرژی یا کاهش بار مکانیکی وارد بر ساختارهای اسکلتی‌عضلانی اندام تحتانی شده است. اگرچه پژوهش‌های پیشین ارتباط میان ویژگی‌های کفش، بارگذاری مکانیکی و اقتصاد دویدن را بررسی کرده‌اند، پیامدهای این یافته‌ها برای راه‌رفتن همچنان نامشخص است (2, 27). یافته دیگر، تفاوت در نیروی عمودی طی فاز تماس پاشنه بود. اگرچه میانگین نیروی عمودی در گروه کفش دارای صفحه فیبر کربنی از نظر عددی بیشتر بود، این تفاوت به سطح معناداری آماری نرسید (0/05 = p). بنابراین، این نتیجه نباید به‌عنوان شواهدی مبنی بر افزایش معنادار نیروی عمودی در فاز تماس پاشنه تفسیر شود. به‌طور کلی، بزرگی نیرو و زمان رسیدن به اوج نیرو، دو جنبه متفاوت از رفتار نیروی عکس‌العمل زمین را نشان می‌دهند و هیچ‌یک به‌تنهایی برای تعیین بارگذاری مکانیکی تجربه‌شده توسط بافت‌های مشخص کافی نیستند. درنتیجه، نتیجه‌گیری درباره جذب نیرو، بازتوزیع بار یا خطر آسیب به شواهد بیومکانیکی بیشتری نیاز دارد (2, 6). نتایج مربوط به فاز هل دادن نیز نشان داد که زمان رسیدن به اوج نیروهای قدامی-خلفی و عمودی در کفش کربنی به طور معناداری افزایش یافته است. این یافته احتمالاً ناشی از افزایش سختی خمشی کفش و عملکرد صفحه فیبر کربنی در ذخیره و بازگشت انرژی است چرا که نتایج حاضر با یافته‌های هوگ‌کامر و همکاران (2019) همسو است که نشان دادند کفش‌های دارای صفحه کربنی با تغییر الگوهای بیومکانیکی دویدن و ویژگی‌های مکانیکی سیستم کفش–پا می‌توانند عملکرد حرکتی را تحت تأثیر قرار دهند (39). بااین‌حال، ازآنجاکه ذخیره و بازگشت انرژی در پژوهش حاضر به‌طور مستقیم اندازه‌گیری نشد، طولانی‌تر شدن زمان رسیدن به اوج نیرو را نمی‌توان شواهد مستقیمی از استفاده مؤثرتر از انرژی یا بهبود عملکرد حرکتی دانست. برای روشن‌شدن سازوکارهای زیربنایی این تفاوت‌ها، به پژوهش‌های بیشتری نیاز است که اندازه‌گیری مستقیم مصرف انرژی و ویژگی‌های مکانیکی سیستم پا–کفش را دربرگیرند.

در فاز هل دادن، زمان رسیدن به اوج نیروهای قدامی–خلفی و عمودی در گروه کفش دارای صفحه فیبر کربنی به‌طور معناداری طولانی‌تر بود. این تفاوت‌ها نشان می‌دهند که زمان‌بندی رسیدن نیروها به مقادیر اوج در این فاز بین دو وضعیت کفش متفاوت بوده است. این تفاوت ممکن است با ویژگی‌های مکانیکی کفش‌ها، از جمله سفتی خمشی طولی و ساختار لایه میانی، مرتبط باشد. پژوهش‌های پیشین نیز تأثیر کفش‌های دارای صفحه فیبر کربنی بر بیومکانیک دویدن و ویژگی‌های مکانیکی سیستم پا–کفش را بررسی کرده‌اند (39). بااین‌حال، ازآنجاکه ذخیره و بازگشت انرژی در پژوهش حاضر مستقیماً اندازه‌گیری نشد، نمی‌توان طولانی‌تر شدن زمان رسیدن به اوج نیرو را به‌عنوان شواهد مستقیمی از استفاده مؤثرتر از انرژی ذخیره‌شده یا بهبود عملکرد حرکتی تفسیر کرد.

همچنین، اوج نیروی عمودی در فاز هل دادن در گروه کفش دارای صفحه فیبر کربنی به‌طور معناداری بیشتر بود. این یافته نشان می‌دهد که دو وضعیت کفش از نظر بزرگی اوج نیروی عمودی در این فاز تفاوت داشتند. افزایش سفتی خمشی طولی و تغییر در عملکرد اهرمی پا به‌عنوان سازوکارهای بالقوه‌ای مطرح شده‌اند که ممکن است از طریق آن‌ها کفش‌های دارای صفحه فیبر کربنی بر مکانیک اندام تحتانی تأثیر بگذارند (7). بااین‌حال، افزایش اوج نیروی عمودی لزوماً به معنای بهبود نیروی پیشران یا افزایش خطر آسیب نیست. افزون بر این، مطالعات پیشین نتایج یکسانی درباره اوج نیروی عمودی و سایر پیامدهای بیومکانیکی کفش‌های دارای صفحه فیبر کربنی گزارش نکرده‌اند (6, 7, 26). این ناهمگونی ممکن است با تفاوت در سرعت حرکت، طراحی کفش، ویژگی‌های شرکت‌کنندگان و ساختار پا مرتبط باشد. ازآنجاکه تمام شرکت‌کنندگان پژوهش حاضر دارای ناهنجاری پرونیشن بودند، یافته‌ها باید با توجه به ویژگی‌های این جمعیت تفسیر شوند. بااین‌حال، چون گروهی با وضعیت طبیعی پا در مطالعه حضور نداشت، نمی‌توان مشخص کرد که آیا پرونیشن پاسخ مشاهده‌شده به کفش را تعدیل کرده است یا خیر. با این حال، افزایش همزمان نیروهای برشی مشاهده‌شده در پژوهش حاضر با همه مطالعات پیشین همسو نیست. بخش قابل توجهی از پژوهش‌های اولیه در زمینه کفش‌های کربنی عمدتاً بر بهبود اقتصاد دویدن و افزایش عملکرد تمرکز داشته‌اند و تغییرات نیروهای برشی را به صورت محدود گزارش کرده‌اند (2, 4, 6). در مقابل، نتایج حاضر با یافته‌های ژو و همکاران (2025) همسو است که افزایش برخی بارگذاری‌های جانبی و تغییرات بیومکانیکی مرتبط با سفتی بیشتر کفش‌های دارای صفحه کربنی را گزارش کردند (3). پژوهش حاضر همچنین تفاوت معناداری را در اوج نیروی مدیولترال (جانبی–داخلی) در فاز تماس پاشنه نشان داد. این یافته بیانگر آن است که مؤلفه مدیولترال نیروی عکس‌العمل زمین هنگام تماس اولیه، بین دو گروه کفش متفاوت بوده است. بااین‌حال، اهمیت بالینی این تفاوت همچنان نامشخص است. پژوهش‌های پیشین ارتباط میان وضعیت پا، مکانیک اندام تحتانی و ویژگی‌های نیروی عکس‌العمل زمین طی راه‌رفتن و همچنین تأثیر مداخلات با هدف اصلاح عملکرد مکانیکی پا را بررسی کرده‌اند (40, 41). تفاوت در ویژگی‌های شرکت‌کنندگان و پروتکل‌های آزمایشی ممکن است در ایجاد ناهمگونی میان نتایج مطالعات نقش داشته باشد. ویژگی‌های بیومکانیکی مرتبط با پرونیشن ممکن است برای تفسیر پاسخ به کفش اهمیت داشته باشند؛ بااین‌حال، در پژوهش حاضر شرکت‌کنندگانی با وضعیت طبیعی پا حضور نداشتند. بنابراین، نمی‌توان مشخص کرد که آیا یافته‌های مشاهده‌شده مختص دوندگان دارای پای پرونیت هستند یا وضعیت پا پاسخ به طراحی کفش را تعدیل می‌کند. این تفاوت احتمالاً ناشی از ویژگی‌های نمونه‌های مورد بررسی است؛ زیرا بیشتر مطالعات پیشین بر دوندگان سالم با الگوی حرکتی طبیعی انجام شده‌اند، در حالی که پژوهش حاضر بر دوندگان دارای پرونیشن متمرکز بوده است. وجود ناهنجاری پرونیشن می‌تواند نحوه پاسخ سیستم اسکلتی–عضلانی به تغییرات مکانیکی کفش را تحت تأثیر قرار دهد و موجب بروز الگوهایی شود که در افراد سالم مشاهده نمی‌شوند . این مطالعه دارای چند محدودیت است. نخست، شرکت‌کنندگان پژوهش را دوندگان تفریحی دارای پای پرونیت تشکیل دادند؛ بنابراین، تعمیم یافته‌ها به دوندگان حرفه‌ای، افراد فاقد پرونیشن یا سایر جمعیت‌ها باید با احتیاط انجام شود. دوم، تنها یک مدل کفش دارای صفحه فیبر کربنی و یک مدل کفش متداول بدون صفحه مورد بررسی قرار گرفت؛ ازاین‌رو، یافته‌ها را نمی‌توان به تمامی کفش‌های دارای صفحه فیبر کربنی تعمیم داد، زیرا تفاوت در هندسه کفش، ساختار لایه میانی، سفتی خمشی و سایر ویژگی‌های طراحی می‌تواند بر پاسخ‌های بیومکانیکی اثرگذار باشد. سوم، ارزیابی در شرایط آزمایشگاهی و طی راه‌رفتن انجام شد و بنابراین، نتایج ممکن است بیانگر پاسخ بیومکانیکی افراد در شرایط طبیعی دویدن یا فعالیت‌های طولانی‌مدت نباشد. همچنین، مطالعه حاضر پاسخ‌های حاد به کفش را بررسی کرد و اثرات سازگاری طولانی‌مدت با کفش مورد ارزیابی قرار نگرفت.

به طور کلی، نتایج پژوهش حاضر نشان داد که استفاده از کفش‌های دارای صفحه فیبر کربنی در دوندگان دارای پرونیشن موجب تغییر در الگوی نیروهای عکس‌العمل زمین می‌شود. افزایش زمان رسیدن به اوج نیرو در مرحله تماس پاشنه بیانگر توزیع تدریجی‌تر بار و احتمال کاهش شدت بارگذاری لحظه‌ای است. در مقابل، افزایش نیروهای برشی و نیروی عمودی در فاز هل‌دادن نشان می‌دهد که این تغییرات ممکن است با افزایش تقاضای مکانیکی از ساختارهای تثبیت‌کننده پا و مچ پا همراه باشد. بنابراین، به نظر می‌رسد اثر کفش‌های دارای صفحه فیبر کربنی در افراد دارای پرونیشن ماهیتی دوگانه دارد؛ به گونه‌ای که در کنار تعدیل برخی شاخص‌های بارگذاری، می‌تواند الگوی انتقال نیرو در اندام تحتانی را نیز تغییر دهد. این یافته‌ها نشان می‌دهد که پاسخ بیومکانیکی دوندگان دارای پرونیشن به کفش‌های کربنی ممکن است با افراد دارای الگوی حرکتی طبیعی متفاوت باشد و در تجویز و استفاده از این کفش‌ها باید ویژگی‌های فردی و وضعیت بیومکانیکی پا مورد توجه قرار گیرد.

این پژوهش به تأیید کمیته اخلاق دانشگاه محقق اردبیلی رسیده است (IR.UMA.REC.1401.081). پیش از شرکت در پژوهش، رضایت‌نامه آگاهانه کتبی از تمامی شرکت‌کنندگان دریافت شد.

این پژوهش هیچ‌گونه حمایت مالی اختصاصی از سوی سازمان‌های تأمین‌کننده بودجه در بخش‌های دولتی، تجاری یا غیرانتفاعی دریافت نکرده است.

محسن برغمدی: مفهوم‌پردازی، روش‌شناسی، تحلیل، نظارت، نگارش پیش‌نویس اولیه، بازبینی و ویرایش متن.

لادن برزگرفر و ابراهیم پیری: مفهوم‌پردازی، روش‌شناسی، نگارش پیش‌نویس اولیه، بازبینی و ویرایش متن.

صالح برغمدی: انجام پژوهش، مدیریت اجرایی پروژه، بازبینی و ویرایش متن.

تمامی نویسندگان نسخه نهایی مقاله را مطالعه و تأیید کردند.

نویسندگان اعلام می‌کنند که در ارتباط با انتشار این مقاله هیچ‌گونه تعارض منافعی وجود ندارد.