ניתוח תנועה בספורט עוסק בחקר התנועה של גוף האדם. בתחומים כמו הרפואה והספורט שילובם של ממצאים קליניים, הערכה ביו-מכאנית וזיהוי סטיות התנועה מאפשרים את חשיפת הגורמים לכאבים ופציעות חוזרות. המטרות הן אבחון הפרעות ביו-מכאניות בזמן תנועה, אופטימיזציה ושיפור הביצועים של האתלטים. אז איך זה עובד?
מאת:סאם חמיס
ניתוח תנועה (Motion Analysis) עוסק בחקר הניידות של גוף האדם. זהו תהליך של כימות ופירוש פרמטרים הניתנים למדידה בתחום הניידות האנושית. שילובם של ממצאים קליניים, הערכה ביו-מכאנית וזיהוי סטיות התנועה מאפשרים את חשיפת הפתולוגיות הגורמות לסימנים ולסימפטומים. בתחומים כמו הרפואה והספורט המטרות הן אבחון הפרעות ביו-מכאניות אשר גורמות לסימפטומים, אופטימיזציה ושיפור הביצועים של האתלטים. כמו כן, תחום ניתוח התנועה משתלב בתעשיית הקולנוע, באנימציית דמויות ממוחשבת וביישומי מציאות מדומה. בנוסף, נעשה בו שימוש נרחב בחקר התנועה של בעלי חיים.
היכן הכל התחיל?
עם התפתחות הצילום התאפשרה לכידת רצפים של תמונות, אשר חשפה פרטים בניידות של בני האדם ובעלי החיים אשר לא ניתן היה להבחין בהם בהתבוננות בתנועה בעין הבלתי מזוינת.
לכידת רצפים של תמונות על ידי אדווארד מויברידג’ לתיעוד תנועת סוס דוהר. אדווארד מויברידג’ גילה שארבע
פרסותיו של סוס דוהר נתקות מהקרקע לזמן קצר, בניגוד לאופן המוטעה בו הוצגה דהירת הסוסים בציורים
בשנות ה-70, עם פיתוח מערכות צילום וידאו, חקר של תנועות מפורטות של חולים איפשר את היישום הנרחב של ניתוח הליכה. פיתוח מצלמות וידאו דיגיטליות אופטיות, תוכנות, מודלים ביו-מכאניים ומחשבים קידמו את חקר ההליכה באופן משמעותי בשנות ה-80. כיום, קיימות מעבדות הליכה ותנועה להערכת תנועת ספורטאים ומטופלים בבתי חולים מובילים ובמרכזי ספורט רבים ברחבי העולם. המעבדות משרתות את הצורך בקבלת החלטות לגבי טיפול, תיקון תנועות אבורמאליות, שינוי טכניקה וייעול מערכת השרירים והמפרקים של הנבדקים.
איך זה נראה?
מעבדות הליכה ותנועה מודרניות נראות כמו סטודיו לצילום עם טכנולוגיה מתקדמת. בדרך כלל יש במעבדה 2 מצלמות וידאו דיגיטאליות ולפחות 6 מצלמות וידאו אופטיות שכולן מכוונות אל מסלול ההליכה. הגוף האנושי מצטייר כמערכת של מקטעים קשיחים אשר מחוברים אחד לשני באמצעות מפרקים. איברי הגוף האנושי אינם באמת מבנים קשיחים, אבל בדרך כלל מתייחסים אליהם כך בבדיקת תנועה אנושית. בבדיקה, מדביקים סמנים על נקודות ציון אנטומיות של הנבדק והמצלמות לוכדות אותם על מנת להגדיר את מקטעי הגוף. המקטעים השונים הם: ראש, גוו, גפיים עליונות (זרוע, אמה, כף היד), אגן, וגפיים תחתונות (ירך, שוק, כף רגל). תנועה בין כל שני מקטעים סמוכים מאפשרת את חישוב היחס ביניהם ובכך מתהווה תנועת המפרק. למשל, התנועה בין מקטע הירך למקטע השוק מתעדת את תנועת הברך. תהליך זה מכונה קינמאטיקה.
מצד ימין, נבדק הולך על הליכון בזמן בדיקה. מצד שמאל, ייצוג תלת מימדי של תנועות הגוף על ידי
מקטעים קשיחים אשר מחוברים באמצעות מפרקים
טכנולוגיה
אפשר לקלוט נתונים קינמטים תוך שימוש במספר מערכות ושיטות:
ניתוח תנועה דו מימדי, 2D, באמצעות מצלמות וידאו: השיטה הבסיסית ביותר בשימוש הינה ניתוח תנועה בעזרת מצלמות וידאו. בשיטה זו מצלמות הווידיאו מצלמות את התנועה כאשר ניתן להשתמש במספר קטן של מצלמות (עד ארבע מצלמות). כל מצלמה מכוונת בזווית שונה ומודדת את התנועה במישור שונה (מלפנים, מאחור ומהצד). מספר קטן של סמנים מוצמדים לגוף ומתקבל בעיקר מבט צידי של תנועת הגוף בכל צילום ללא יכולת הסתכלות על שני צידי הגוף בו זמנית המאפשרת לאבחן את האינטראקציה בין הצדדים. תדירות קליטת התמונה נמוכה במערכות אלו ,הדיוק בשיטה מוגבל ותלוי בהצבת המצלמות ובכיולן המדויק. בנוסף, לא קיימת מדידה של התנועה הסיבובית של המפרקים במישור האופקי כאשר זהו מרכיב תנועה בעל חשיבות רבה בתנועה הפיזיולוגית של המפרקים. שיטה זו עברה שדרוג על ידי שילוב של תוכנת ניתוח תוצאות הנותנת מענה סביר, במסגרת ההגבלות של ניתוח תנועה דו מימדי בהדירות ובתוקף המדידה. דוגמא לחברות הטובות בייצור מערכות דו מימדיות DARTFISH, RETUL, QUINTIC. חשוב לציין שחלק מהחברות המספקות מידע דו מימדי טוענות שיש להם את היכולת למדידה תלת מימדית.
המישורים השונים אותן קולטת מערכת ניתוח תנועה דו מימדית באמצעות מצלמות וידאו
ניתוח תנועה תלת מימדי 3D באמצעות מצלמת וידאו דיגיטאלית אופטיות: אלו הן מערכות ניתוח התנועה המדויקות ביותר כיום בשוק. המערכות מבוססות על סמנים פסיביים מחזירי אור או סמנים אקטיביים, ובמספר מצלמות אינפרא-אדום (לפחות 6 מצלמות) על מנת להבחין במקטעי הגוף בתנועה בשלושת המישורים. תדירות הקליטה במערכת גבוהה (עד 240 הרץ). דמות מקלות תלת-ממדית המייצגת את הגוף יוצאת כפלט מסונכרן עם מצלמות הווידיאו הדיגיטאליות. גרפים ומספרים המייצגים את התנועה מתקבלים כתיאור מדויק של התנועה. חסרון המערכות התלת מימד כגון VICONו- Motion Analysis, הינו מחירן הגבוה והצורך במיומנות כח האדם המתפעל אותן ומפענח את תוצאותיהן.
ניתוח תנועה תלת מימדי על ידי מערכת מצלמות אופטיות אינפרא אדום. מצד שמאל: מצלמות אינפרא אדום.
בצד ימין דמות המייצגת את הנבדק ומיקום מצלמות האינפרא אדום בזמן הבדיקה
מדידת לחצים ממוחשבת של כף הרגל
מדידת הלחצים של כפות הרגליים בעת הליכה מתבצעת באמצעות חיישנים רגישים ללחץ ומשטח דריכה מיוחד המודדים את הלחצים בין כף הרגל למשטח הדריכה. בדיקה זו מייצגת את התפקוד הביו-מכאני של כף הרגל על ידי תמונת הלחצים ומיקום מרכז הלחצים ביחס לציר כף הרגל. הבדיקה מתבצעת בשני מצבים, במצב סטטי של עמידה ובמצב דינאמי בהליכה. על סמך נתונים אלו ניתנות הנחיות רפואיות לטיפול כירורגי ושמרני, ניתן לתכנן מדרסים ולהמליץ על נעליים מתאימות. מערכת נוספת בעלת אופי דומה הינה מערכת הבנויה ממדרס המכיל חיישנים המודדת את הלחצים והתפקוד הביו-מכאני של כף הרגל בתוך הנעל, ובכך מאפשרת להעריך את השינויים הנובעים כתוצאה מהשימוש בנעליים או במדרסים.
מדידת לחצים דינמית וממוחשבת של כף הרגל. איזורי לחץ מוגברים מתועדים בצבעים צהוב,
אדום וורוד. קו במרכז כף הרגל כמדד לתקינות תנועת כף הרגל
ניתוח תנועה בספורט
מלבד היישומים הרפואיים של מערכת ניתוח התנועה,קיימים יישומים בעת הליכה, ריצה, משחק גולף, רכיבת אופניים ואפילו שחיה. יציבה אבנורמאלית ועוד.אלו מיושמים באופן נרחב באימון ספורט מקצועי על מנת ליצור אופטימיזציה ולשפר את הביצועים האתלטיים תוך הימנעות מפציעה. השימוש בניתוח תנועה בספורט מיועד לזהות תנועות ביו-מכאניות חריגות ומבנה אנטומי שאינו תקין אשר יכולים לגרום להופעת סימפטומים ולהוביל לתפקוד לקוי של מפרקים ושרירים. לאחר זיהוי חריגות אלו ניתן להמליץ על טיפול, כולל תוכנית שיקום פיזיותרפי ספציפי, מכשירים אורטופדיים חיצוניים (כמו אורטוטיקה ומדרסים), נעליים מתאימות ואימון תוך מתן משוב (ביופידבק). אימון תנועתי תוך מתן משוב נעשה כאשר האתלט מקבל משוב בזמן אמת כשהוא מתרגל את התנועה הרצויה (ריצה, קפיצה, רכיבה) ומנסה לשפר ולתקן את הטכניקה תוך כדי צפייה בתנועותיו המשודרות בשידור חי למסך.
ניתוח תנועה בזמן רכיבת אופניים
יצוג תלת מימדי ויצוג גרפי מדוייק של טכניקת הרכיבה, לזיהוי תנועוות ביו-מכאניות בלתי תקינות
אשר יכולות לגרום להופעת סימפטומים, לאופטימיזציה ולשיפור ביצועים
דיאגנוסטיקה רפואית
יישום של ניתוח הליכה בתחום הרפואה הינו שכיח. דוגמה שכיחה לשימוש בו היא כדי לאפשר ניתוח מדויק של סטיות ההליכה של הנבדק וכדי להבחין בין גורמים פתולוגיים ראשוניים (כמו שריר חלש, גידים קצרים ותנועת מפרקים מוגבלת) לבין גורמים פתולוגיים משניים לסטיות הליכה. גורמים משניים הינם אסטרטגיות פיצוי בהן משתמש המטופל בכדי להמשיך ללכת. כאשר מבחינים בגורמים הראשוניים יש לטפל בהם באופן שמרני (לדוגמא; פיזיותרפיה, אורטוטיקה, מדרסים, זריקות, תרופות) או כירורגיה (לדוגמא; הארכת גידים, תיקון ציר העצמות, העברת גידים וכו’). בדרך כלל, אין צורך לטפל בגורמים משניים שכן הם ישתפרו יחד עם הטיפול בגורמים הראשוניים. גורמים אלו עשויים להיות הסיבה לצליעה, יכולת תפקודית מוגבלת, נפילות, שיווי משקל לקוי, כאב, יציבה אבנורמאלית ועוד.
מצד ימין, נבדק בזמן בדיקה. בשמאל, יצוג תלת מימדי של מקטעי הגוף
תיעוד התנועה על ידי תצוגה גרפית לאבחון וזיהוי סטיות הליכה
למי מיועדת הבדיקה
- בריאים העוסקים בפעילות ספורטיבית: להערכת תפקוד מערכת השרירים והמפרקים, לשיפור הביצוע ומניעת פציעות.
- פגיעות ספורט: לאבחון ביומכאני מדוייק של הגורם לפגיעה במערכת שריר-שלד בפציעות הספורט השונות, הבנה של הגורמים לפציעות חוזרות והרקע להישנותן, ובנית פרוטוקול טיפולי. להרחבה בנושא לחץ כאן
- כאבים שכיחים במערכת התנועה: כאבי גב תחתון, כאב ברכיים, ירכיים וכפות רגליים.
- הסובלים מצליעה: לאבחון הסיבה לצליעה ,מתן המלצות לטיפול והתאמת עזרים אשר ישפרו את הניידות ואת איכות החיים.
- כפות רגליים סימפטומטיות או דפורמטביות: למתן המלצות לטיפול שמרני או כירורגי, התאמת מדרסים, נעליים ומכשור אורטופדי.
- יציבה: בדיקת היציבה באופן סטטי ודינמי.
- הבדל באורך רגליים: בעזרת ניתוח התנועה הממוחשב בתלת מימד, ניתן למדוד הבדל באורך הרגליים, ברמת דיוק של 0.16 מעלה באופן פונקציונלי בזמן עמידה, הליכה ריצה ורכיבת אופניים.
להרחבה בנושא לחץ כאן - החלפת מפרקים: באחוז מסוים מניתוחי החלפות מפרקים נוצר הבדל באורך רגליים, הגבלה מפרקית וחולשה שרירית, אשר גורמים לצליעה ולכאב.
- נפילות חוזרות: ניתן לזהות אלמנטים בתבנית ההליכה אשר עשויים לגרום לנפילה ולנטרלם.
- ליקויי הליכה על רקע נוירולוגי, ואורטופדי.
- מבוגרים וילדים עם מחלות מולדות ומחלות נוירומוסקולריות נרכשות כגון: שיתוק מוחין (CP), פגיעות ראש, Parkinson’s Disease, Multiple Sclerosis, CVA (אירוע מוחי).
סאם ח’מיס M.Sc.P.T
מנכ"ל איימקס המרכז הישראלי לניתוח תנועה וספורט
ומנהל המעבדה לחקר ההליכה והתנועה, המרכז הרפואי ת"א (איכילוב)
איימקס המרכז הישראלי לניתוח תנועה וספורט
כתובת: ריינס 35
טל: 03-5222583
