فیزیک پزشکی

صفحه 1:
فیزیک پزشکی بیومکانیک عضله مخطط Biomechanics of Skeletal (Striated) Muscle 

صفحه 2:
کارکرد وانواع بافت های عضلانی عضله یکی از چهار بافت (1951:6) پایه ای در بدن انسان محسوب میشود ( سه بافت پایه ای دیگرعبارتند از عصبی یا 26170126 پوششی ‎(connective 4 ssy s epithelial b‏ بافت های عضلانی از سه نوع سلول عضلانی تشکیل ميشوند. سلول عضلانی قلبی ‎(cardiac muscle cell)‏ سلول عضلانی صاف (6611 ۳5016 001ع)» و سلول( يا رشته فایبر 061) عضلانی مخطط ‎(striated muscle cell)‏ کارکرد اساسی بافت های عضلانی تولید نیرو می باشد. تولید نیرو توسط بافت عضلانی با تبدیل انرژی شیمیایی و درقالب انجام کارمکانیکی صورت میگیرد و با تولید گرما همراه است. 

صفحه 3:
۶ این نوع عضله در تغییر مکان (000000110۳ و کنترل وضعیت اندامی ‎Se (posture)‏ اساسى ايفا ميكند و تقريبا 2650-9040 وزن بدن یک بزرگسال با وزنی عادی را تشکیل میدهد. + ظاهر مخطط فاییرهای اين نوع عضله که بوسیله میکروسکوپ قابل مشاهده است ناشی از وجود نوارهای روشن و تاریک بطور یک.-در-میان است. نوارهای روشن مشخصه فيلامانهاى نازك يروتتينى به نام اكتين ‎(Actin)‏ 5 نوارهای کلفت مشخصه فیلامانهای پروتئینی به نام مايوسين (1/13705111) ميباشند. ۰ خواص مکانیکی: 0)) كشش يذيرى (7612511111677©): طول فايبر قابل افزايش است 43 (resting length) Hs! ‏الاستيسيته يا كشسانىء قابليت بازيابى طول‎ )© (stretch) SxS 5) oy sald خواص کارکردی: + تحریک پذیری (60100[11]1ر6: قابلیت پاسخگویی به یک محرک شیمیایی (لنتقال دهنده عصبی ‎neurotransmitterl‏ برای مثال استیل کلین) بوسیله تولید یک سیگنال الکتریکی به نام پتانسیل عمل در امتداد غشاء سلولی. ) انقباض پذیری: قابلیت کوتاه شدن و در نتیجه تولید حرکت 

صفحه 4:


صفحه 5:
ساختار عضله مخطط ‎muscle) abe= ٠‏ ۲7۳016) از یکانهای جزئی به نام ذ (©52501016): كه طول آنها به 2500150 میرسدء ساخته شده است. یک فاسیکل از 150-100 فایبر تشکیل میشود که بوسیله یک بافت" کلاژنی فیبروزی ‎(collagenous fibrous tissue)‏ :64 پیرا ماهیچه ‎(perimysium)‏ احاطه شده است. ‎٠»‏ فاسیکل ها خود درمیان یک پوشش خارجی که از یک بافت بسیار زبر فییروزی به نام اپیمیسیوم (6۳011017511170) یا فاسیای عمیق (06610 ‎oad JS (fascia‏ است قرار میگیرند. اپیمیسیوم عضلات مجاور زا از بکنیگر جدا میازد و حزکت بدون اضطکاک را تسیل می کند: ‏۰ سلول يا فاييرعضلانى مخطط نمنيتا دراز (يا طولى برابر جند سانتیمتر) و استوانه ای شکل با قطری در محدوده 0.1722772-0.01 است و دارای چند هسته می با . سیتوپلاسم فایبر عضلانی سارکوپلاسم نامیده میشود. هر فایبر دارای المان های کوچکتر و موازی بنام مایوفیبریل که در طول سلول امتداد می یابند و جزء قابل انقباظط عضله مخطط را تشکیل میدهند. ‎ ‎ ‎ 

صفحه 6:
ساختار عضله مخطط Muscle fibre Muscle Fibre Epimysium \ Sarcoplasmic reticulum ۳ Myofibril 1 او -_ Sarcomere Perimysium 

صفحه 7:
واحد کارکردی انقباض: سارکومر 

صفحه 8:
(Skeletal Muslce) bbs loc ‏دیدگاه بیومکانیکی‎ (force generator) 5) aie Sy: bhas lac * 4; 4kuly b (length-dependent) Jsb 4 ‏وابسته‎ ‎(velocity dependent) <<» sas aah s ‏استرس بيشینه (استرس‌عنیروی کشش بر‎ ٠ ‏به موازت محور رشته عضلانی تولید میشود.‎ 2 Sa sb: (Specific Tension) ‏کثش مخصوص‎ * ‏عضله مشخص یا گروهی از. عضلات (مانند عضلات‎ (KPa ‏آرنج) قابل اندازه گیری است (واحد‎ 

صفحه 9:
سطح مقطع فیزیولوژیکی عضله. 705/4 * نیرویی که یک عضله مخطط کامل مانند عضله دو سر بازویی (ظ 2220131 65م110. ) ميتواند توليد كند متناسب با مجموع سطح مقطع رشته هاى عضله در امتداد خط عمل مى باشد. * ۸ برلی‌عضله مخطط بصورتزیر تعریفمیشود: 199 9 p( gil cnt) -L,(cm) ‏که در آن ۸ چگالی جرمی عضله برابر با 023 1.05690 در‎ ‏بافت تازه » © زاويه بين خط عمل و محور رشته عضلانى وم‎ ‏طول رشته عضلانى ميباشند. در عمل» ۳05۸ ۰ مساحت موثر‎ ‏عمود بر جهت فايبر به هنكام انقباض را مدلسازى مى كند. لزوم‎ ‏اين مدلسازى از آنجا ناشى ميشود كه فايبرهاى عضلانى همه‎ ‏بموازات يكديكر نيستند.‎ 

صفحه 10:
روابط پایه ای در مکانیک عضلانی ‎٠‏ رابطه بین نیرو و طول: طول عضله روی اندازه نیروی تولید شده بوسیله انقباظ تاثیر می گذارد. ‏۰ رابطه بین نیرو و سرعت انقباظ: نیروی کشش به سرعت کوتاه شدن (یا دراز شدن) عضله وابسته است. ‎Neural Control ‏فعالسازی نیرو: کنترل عصبی (ارادی)»‎ ٠ ‏* رابطه بین نیرو و زمان: ‏خستكى (©1211011) کاهش قابلیت تولید نیرو ‏تقویت (61118110610610) افزايش قابلیت تولید نیرو 

صفحه 11:
رابطه بين نيرو و طول انقباض عضلانى به ايجاد نيرو در عضله اطلاق ميشود. سه نوع عمده انقباض عضلانی عبارتند از: انقباض هم-اندازه (1901061716) یا ایستا: ایجاد کثش در عضله بدون تغییر در طول کل عضله صورت می گیرد؛ مثال: نگاه داشتن دمبل در حالت سکون انقباض هم‌مرکز(60۳00601710): طول عضله به هنگام ایجاد کشش کاهش می یابد؛ مثال: بالا بردن دمبل انقباض خارج از مرکز (۵006017160): طول عضله به هنگام ایجاد کشش آفزایش می یابد؛ مثال: بابين | وردن دمبل از دیدگاه نظری انقباض هم‌مرکز و خارج از مرکز هر دو میتونند در کشش ثابت (ایزوتونیک) یا سرعت ثابت (ایزوسینتیک) صورت گیرند ولی در عمل بیشتر انقباض ها نه در کشش ثابت و ن در سرعت ثابت صورت میگيرند. 

صفحه 12:
مدل ساده عضله مخطط ‎٠‏ یک مدل شماتیک ساده از عضله مخطط برای نمايش قسمت های کارکردی مختلف در زير نمایش داده شده است ‎ ‏۰ این مدل شامل المان قابل انقباض. المان الاستیک سری, و المان الاستیک موازی می باشد. المان قابل انقباض از پروتنین های تشکیل دهنده مایوفیبریل یعنی اکنین و مایوسین تشکیل شده و مکانیزم جفت شدن آنها در فرآیند انقباض را مدلسازی می کند. ‎ 

صفحه 13:
المانهای مدل عضله مخطط * المان الاستیک سری (اتصال سری با المان قابل انقباض) کشش تولید شده بوسیله المان قابل انقباض را به نقطه اتصال عضله به استخوان منتقل می کند. قسمت عمده الاستسیته سری ناشی از تاندون است و مابقی وابسته به ساختارهای الاستیک درون سلولهای عضلانی است ۰ المان الاستیک موازی (اتصال موازی با المان قابل انقباض) ناشی از اپیمیسیوم» پریمیسیوم (پیرا ماهیچه)» اندومیسیوم (بافت فیبروزی که هریک از فایبرهای عضلانی را احاطه می کند) و سارکولما می باشد (غشا سلولی سلولهای عضلانی را 587001610108 می نامند) ۶ کشیده شدن المانهای الاستیک (بخصوص المان الاستیک سری) سبب ذخیره شدن انرژی الاستیک در آنها میگردد؛ زمانی که عضله به حال نخستین بر دد اين انرژی آزاد می شود. اين المانها را میتوان بعنوان فنر در نظر گرفت و با استفاده از قانون هوک مدلسازی کرد ۰ اهمیت المانهای الاستیک آماده نگاه داشتن عضله برای انقباض, تولید و انتقال روان کشش هنگام انقباض بازگرداندن المان قابل انقباض به حال اولیه پس از انقباض کاهش احتمال آسیب دیدگی با جلوگیری از کشش غیرفعال (885170) بیش از حد عضله در حالت آزاد 

صفحه 14:
رابطه بين نيرو و طول ‎٠‏ براى عضله كامل رابطه بين نيروى كشش و طول بصورت زير ‏است: ‎Tora tension ‎ 

صفحه 15:
رابطه بین نیرو و سرعت انقباظ * انقباض هم اندازه متناظر با كشش بيشينه است و در اين حالت سرعت کوتاه شدن عضله برایر با صفر است. Eccentric |Concentric مو ۳ Velocity of lengthening 0 _Velocity of shortening Maximum * 2 99991900 ‏چا‎ 

صفحه 16:
رابطه بین نیرو و زمان نیروی کشش متناسب با زمان انقباض است. فراهم کردن زمان لازم برای انتقال کشش تولید شده در واحدهای کارکردی انقباض به تاندون از طریق المانهای سری الاستیک ((40 میلی ثانیه) و زمان لازم براى كشيده شدن تاندونها (میلی ثانیه) برای تولید کشش منجر به تولید نیروی کشش بیشتری ميشود. Tension 0 ۳ Onset of End of ‏ان‎ stimulus 

صفحه 17:
تک انقباض عضلانی (1100 10025616):پاسخ مکانیکی عضله به یک محرک کوتاه مدت الکتریکی با شدت کم؛ عضله منقبض شده و سپس سست ميشود. تک انقباض پاسخ ‎(gross response) ee‏ عضله به تحریک عصبی در محیط آزمایشگاه (خارج از بدن پا ۷670 2رز) است. دوره نهفتكى ‎Uy «(latency period)‏ از اعمال محرک الکتریکی؛ مدت زمان نسبتا کوتاهی در حدود یکی دو میلی ثانیه برای جفت شدن تحریک و انقباض لازم است و در این مدت نیروی کششی ایجاد نمیشود. اين زمان که به دوره نهفتگی موسوم است را میتوان زمان لازم برای غلبه بر سستی موجود در المانهای الاستیک محسوب کرد. زمان انقباض: زمان بین آغاز ایجاد نیروی کشش تا رسیدن به کشش بيشينه كه در گستره ده تا صد میلی ثانیه قرار دارد؛ در این مدت اگر نیروی کشش ایجاد شده از بار مقاومتی تجاوز کند طول عضله کاهش خواهد یافت. زمان آسایش: زمانی که در طول آن نیروی کشش مجددا به مقدار صفر افت می کند. اگر انقباض منجر به کاهش طول عضله شده باشد» عضله در اين مدت به طول اوليه خود باز می گردد. 

صفحه 18:
عصب رسانی به هر فایبر عضله مخطط بوسیله اعصاب جمجمه ای یا فقرانی اين نوع عضله را تحت کنترل ارادی (داوطلبانه( قرار میدهد. شاخه پایانه ای تارهای عصبي (0675 6776) در نقطه اتصال عصبی- عضلانی ‎E5> kil «ao | (Neuromuscular junction)‏ موسوم به 0116 6۳0 10010۲۳ با فایبر عضلانی تماس پیدا میکند. که از طریق آن تکانه عصبی (1۳0012166 121617۷76 از عصب به عضله انتقال می ابد. هر عضله از سیستم عصبی مرکزی اعصابی که هم دارای تارهای حرکتی (100[:0۳ ‎“fibers‏ وهم هم رای تارهای حسی (0675 56125017) هستند دریافت می کند. تارهای حرکتی متعلق به سلولهای عصبی حرکتی ‎motor NEUFONS)‏ میباشند- یک سلول عصبی حرکتی و تمام فایبرهای عضلائی که عصب رسانی ازطریق این سلول صورت می گیرد یک واحد حرکتی ‎“motor unity‏ 3 تشکیل میدهند. واحد حرکتی واحد کارکردی پایه ای کنترل عصبی-عضلانی محسوب ميشود. هر ‎OS‏ و كه ‎als Pile i‏ “حركتى بطور كامل و تقريا همزمان منقبض شوند. فعال سازی عضله به دو طره یل میشود: 1. تنظیم تعداد واحد های حرکتی بکار گرفته شده . ‎motor unit récrui ment‏ 2 تنظیم نرخ تحریک واحد حرکتی. ۲16 طمناعتاصتای تصتا ‎motor‏ 

صفحه 19:
پاسخ عضله به تحریک عصبی در بدن انسان ‎(in Vivo)‏ ‎٠»‏ در حرکت بدن انسان انقباض عضلانی طولانی مدت و روان است و پاسخ مکانیکی عضله به تحریک عصبی پاسخ مدرج نام دارد. + همانطور که اشاره شد تعدیل فعالسازی عضله بوسیله دو مکانیسم کنترل عصبی یعنی افزایش نرخ تحریک و افزایش استخدام ‎cles, (recruitment)‏ حركتى صورت مى كيرد. ‎٠»‏ اين دو مكانيسم به ترتيب سبب تعديل ياسخ عضلانى مدرج بوسيله جمع بندى امواج (511111111211011 17356 و جمع بندى واحدهاى حركتى متعدد (511111111311011 ‎(multiple motor unit‏ 254 ‎ 

صفحه 20:
(wave summation) ¢1 54) say ee (tetanus) (33 * پاسخ مدرج عضلانی mmr Ty ttt ۱۱۱ 6 0 © 6 

صفحه 21:
دستگاه اسکلتی-ماهیچه ای ‎(MusculoskeletalSystem)‏ شامل دستگاه اسکلتی و دستگاه ماهیچه ای است. دستگاه ماهیچه ای از عضلات مخطط (عضلاتی که بطور ارادی کنترل میشوند) تشکیل میشود و دستگاه اسکلتی شامل استخوان و غضروف است. در بدن انسان 0000 قطعه استخوان وجود دارد که از این میان ‎IPP‏ قطعه در حرکت ارادی نقش دارند. از دیدگاه بیومکانیکی سیستم اسکلتی محلی برای اتصال عضلات فراهم ميكند و بهمراه ماهيجه ها يك سيستم اهرمى تشكيل ميدهد و بدينوسيله امكان حركت استخوان ها بوسيله عضلات حول مفصل ها فراهم ميشود. 

صفحه 22:
طبقه بندی استخوان براساس ویژگی های هندسی ۰ استخوانهای بلند استخوانهای +“ 5 & ‎(appendicular skeleton)‏ را تشکیل میدهند وکارکرد آنها در تحمل وزن بدن و ایجاد حرکت مکانیکی است. مثال: استخوان بازو ‎(humerus)‏ زند اعلی (۰)۲6016 زند زبرین (11122)» استخوان ‎ol Ads) (femur) ol‏ درشت نی (fibula) 2 S36 ol Atul 5 «(tibia) ۰ استخوانهای کوتاه مانند استخوانهای مچی (0165 ‎(Carpal‏ » استخوانهای مربوط به ‎ctarsal bones) vss‏ * استخوانهای ‎(flat bones) cas‏ سطوح نخت و نسبتا وسیعی برای اتصال عضله فراهم می کنند. مانند دنده ها ‎ibs)‏ و جناغ سینه ‎(sternum)‏ * استخوانهاى ‎bones) plc b‏ 61117601181 مانند استخوان خاجی ‎(vertebrae, vertebras is) ls o¢0 5 (Sacrum)‏ * استخوانهای کنجدی (569810010) مانند کشگک زانو ‎(patella)‏ 

صفحه 23:
(Joints, Articulations) ‏مفصل ها‎ * مفصل ها بین استخوانها و یا بین استخوان و غضروف واقع میشوند. از دیدگاه بیومکانیکی اهمیت مفاصل در فراهم کردن امکان حرکت آزاد قسمتهای مختلف بدن می باشد * ساختارهای دیگری که در مفاصل وجود دارند شامل غشاء سینویال ‎GislS 52 4S (Synovial membrane)‏ اصطکاک ‎Oy‏ ‎Grade ( lubrication) bal sis!‏ نقش دارد ولیگامنت که از بافت پیوندی فیبروزی انبوه ‎dense fibrous)‏ ‎Cul oad Ji (connective‏ و با متصل کردن استخوانها به پایداری مفصل کمک میکند. 

صفحه 24:
تحرک و استحکام مفاصل پایداری یا عدم تحرک مفصل نمایانگر مقاومت مفصل در برابر حرکت است. پاره ای از عواملی که پایداری به آنها بستگی دارد عبارتند از: آرایش لیگمانی (رباط ها» 066ع110): در مفصل زانو اهمیت دارد. (رباط نوار یا باند نیرومندی از بافت پیوندی لیفی است که استخوانها را بهم پیوند میدهد) فشار اتمسفر: بشرط آنکه از فشار درون مفصل تجاوز ‎US‏ ‏مانند مفصل لگن خاصره 

صفحه 25:
مرور اهرم ها © اهرم نوع اول: تكيه كاه بین نیروی مقاوم و نیروی محرک قرار دارد؛ مثال: قیچی * اهرم نوع دوم: نیروی مقاوم بین تکیه گاه و نیروی محرک قرار دارد؛ مثال: بلند کردن چرخ خاک کش حمایت از وزن بدن روی ياشنه يا 5 © اهرم نوع سوم: نیروی محرک مابین تکیه گاه (مفصل) و نيروى مقاوم عمل میکند. 

صفحه 26:
۰ موقعیت نسبی نیروی محرک» تکیه گاه» و نیروی مقاوم در اهرم ها First Class Lever Second Class Lever Fulcrum Etortor uc ‏مس یی‎ scaler Applied Force Resistance Applied Force Resistance Third Class Lever Effort or Applied Force Load or Fulerum Resistance 

صفحه 27:
سیستم اسکلتی-ماهیچه ای: یک سیستم اهرمی ‎٠‏ عضلات و استخوانها در بدن یک سیستم اهرمی بوجود می آورند وبدینوسیله امکان حرکت استخوان ها بوسیله عضلات حول مفاصل فراهم میشود. ‎ait, 5‏ بيشتر اهرمها در بدن به نوع سوم متعلق می باشند که در آن نیروی محرک مابین مفصل (تکیه گام ‎(fulcrum‏ و نیروی مقاوم (وزن) اعمال 

صفحه 28:
مزیت و کاستی اهرم نوع سوم * مزیت: قابلیت انجام کار با توان بالا (حرکت سریع بر علیه نیروی مقاوم مانند بلند کردن فنجان با سرعت زیاد» شکل صفحه قبل) » کاستی: اهرم نوع سوم مستلزم اعمال نیروهایی بزرگتر. از ون جسمی است که سعی در حرکت دادن آن داریم و این امر میتواند منجر به آسیب دیدگی شود * سیستم عضلانی-استخوانی بیشتر برای حرکت سریع تکامل يافته است تا براى اعمال نيروى زياد 

صفحه 29:
مولفه های نیروی عضلانی نیروی کل وارد بر استخوان توسط عضله را میتوان به سه مولفه تجزیی کرد مولفه 7موجب تمایل استخوان به دوران حول محور طولی آن است مولفه چرخشی 7 امکان ایجاد حرکت در صفحه سهمی ‎Sagittal)‏ ‏6 و همچنین در صفحه تاجى ‎dan Gun |) (frontal plane)‏ ‎FCU (Flexor Carpi ulnaris) shee 55 2 F ilye :Jtie‏ که امكان تا كردن مج را را در صفحه سهمی و عمل نزديك كردن مج به داخل رادر صفحه تاجى فراهم ميكند مولفه / در امتداد محور طولى استخوان كه معمولا موجب يايدارى مفصل ميشود. 

صفحه 30:
زاویه کشش بنا بر تعریف زاویه کشش زاویه بین امتداد نیروی کشش بموازات تاندون و محور مکانیکی استخوان است. اين زاویه اهمیت نسبی مولفه های ۲ و 7 را معین میکند و مقدار بهینه (مطلوب) آن برابر با 000 درجه است. مقدار اين زاویه در شروع حرکت کوچک است و اندازه آن با با حرکت استخوان از موقعیت مرجع آن افزایش می یابد. 

صفحه 31:
مقدمه ای بر الکترومایوگرافی ‎(EMG)‏ ۶ ۳:[۷]0: بررسیف عالت‌عضله مخطط * روشی برای ثبت تغییرات کلی در پتانسیل غشاء سلولهای عضلانی هنگامیکه عضله بوسیله یک تکانه عصبی حرکتی تحریک ميشود. ۰ تحریک عصبی فایبر عضلانی در در نقطه اتصال عصبی-عضلانی یا صفحه انتهایی حرکتی منجر به کاهش پتانسیل غشاء که به پتانسیل تحریکی پس سیناپسی(0 5۱۳۵10 005۲ ‎Excitatory‏ ‎optus (potential, EPSP‏ که به نوبه خود سبب انتشار پتانسیل عمل حرکتی ‎motor action potential, MAP)‏ در فایبر عضلانی میشود- حاصل جمع ۳/۳ [های ناشی از فایبرهای عضلانی وابسته به یک واحد حرکتی در زمان و مکان ن به موسوم ۷178۳[ است. * یک رشته متوالی 1۷]17۳ ها ناشی از تحریک عصبی مکرر نامیده ‎MUAPT‏ ميشود. سیگنال الکترومایوگرام یا 262 حاصل جمع 7 های ناشی از چندین واحد حرکتی در زمان و مکان ات 

صفحه 32:
الکترومایوگرافی (17[/]6) نمایشی از تولید سیگنال ‎EMG‏ Moto? unit accion potenvals (MUAPSS) (MUAPTS) a Me ystem noise Observed Physiological ‏اس[‎ "Bi sara EMG signal ‎Electrode and‏ / “لا ‎a! Detection site oe‏ ‏* 1710 تنها روشولستکه به کمکلنمیتطرف عا نی کعضله یا كروهي|يعضلاترا ارذيابوكرد. ‏* با تعيين زمان بندى و ترتيب انقباض عضلانى ميتوان كاركرد عضله را در انجام حركات معين مشخص نمود. ‎ ‎ ‎