כוח אחיזה

כֹּחַ אֲחִיזָה (באנגלית: Grip Force או Grip Strength) - הכוח אשר מופעל על ידי כף היד על משטח אחיזה, ידית או עצם כלשהו. כוח זה מופעל למטרות שונות, כולל משיכת או דחיפת עצמים, אך גם למטרות חברתיות כגון ברכת שלום באמצעות לחיצת יד. קיימת הבחנה בין אחיזת כוח (power-grip) לבין אחיזת דיוק (precision-handling), כאשר אחיזת כוח מיועדת לתפעול יעיל במרחב של העצם האחוז ביד, בעוד שאחיזת דיוק מאפשרת לתפעול עדין של עצם סביב מערכת הצירים שלו-עצמו. הבחנה זו נתמכת על ידי ממצאים מדימות מוחי. הבחנה נוספת קיימת ביחס לשליטה המודעת על כוח האחיזה. על פי הבחנה זו, לכוח האחיזה קיימים רכיב רצוני ורכיב אוטומטי, שאינו רצוני, כאשר שני הרכיבים פועלים באופן עצמאי זה מזה. כוח האחיזה מושפע מגורמים שונים באדם, כולל הבדלים בין-אישיים (כגון מין, גיל, יד דומיננטית) וגורמים תלויי מצב (כגון חשיפה לגירויים שונים, עומס קוגניטיבי ודחק). כוח האחיזה משמש כמדד לכוח גופני בבעלי חיים ובאדם. משמעותי במיוחד עבור ספורטאים בתחומים שונים, כגון טיפוס, הרמת משקולות וסייף, כמו גם עבור אמנויות לחימה ועבור עבודה עם כלי יד. להבדלים בין-אישיים יש השפעה מכרעת על כוח האחיזה בבני אדם. בין גורמים אלה נכללים מין, גיל ויד דומיננטית. בדיקות של התפלגות כוח האחיזה המרבי באוכלוסייה הכללית גילו דפוסים של פונקציה מעריכית יורדת לאורך זמן הלחיצה. במחקרים אשר בדקו את התפלגות כוח האחיזה בקרב אוכלוסיות רבות ברחבי העולם נמצאה התפלגות נורמלית (סיכום המחקרים בטבלה). כוח אחיזה המרבי אצל גברים גדול יותר מאשר אצל נשים, מעבר לקוטר הידית ומעבר לגיל. נמצא כי כוח האחיזה המרבי, בכל אחת מהידיים, עולה עם הגיל עד לשיא סביב גילאי ה-30, אז מתחיל כוח האחיזה להחלש בהדרגה, עבור נשים וגברים כאחד. לדומיננטיות של היד יש השפעה על היחס בין כוח האחיזה המרבי בין היד הדומיננטית לבין היד שאינה דומיננטית. לבעלי יד ימין דומיננטית יתרון של כ-10% בכוח האחיזה ביד ימין ביחס ליד שמאל, אולם בקרב בעלי יד שמאל דומיננטית אין הבדל בכוח האחיזה המרבי בין שתי הידיים. מגוון גורמים חיצוניים לאדם נמצאו כבעלי פוטנציאל השפעה על כוח האחיזה. בין גורמים אלה נכללים גורמים הקשורים בעבודה באמצעות הידיים, פעולות הטרמה וכן משוב חזותי ועידוד. בנוסף, נמצאה השפעה על כוח האחיזה למצבים קוגניטיביים-רגשיים שונים ובייחוד לעומס קוגניטיבי ולדחק. להטרמה מסוגים שונים נמצאה השפעה על כוח האחיזה, כולל הטרמה של צבע (כולל השפעה של רמת הבהירות), מוזיקה (ממריצה / מרדימה) והצגת מספר. עבודה באמצעות כלים ואמצעים אחרים אשר נאחזים באמצעות הידיים מושפעת מכוח האחיזה, אך גם משפיעה עליו. עטיית כפפות עבודה מפחיתה את כוח האחיזה המרבי בכ-10%-29%. משימות חזרתיות (אשר מאפיינות עבודה בעזרת כלים באחיזה ידנית) מפחיתות את כוח האחיזה. לקוטר הידית ישנה השפעה על כוח האחיזה, אך אין הסכמה בנוגע לקוטר האופטימלי להפקת כוח האחיזה המרבי, כאשר טווח הקטרים נע בין 1.25 ס"מ ל־3.81 ס"מ. ממצאים מעידים על קשר בצורת U הפוך ביחס בין קוטר הידית ואורך כף היד, כאשר כוח האחיזה המרבי נמדד על גבי ידית בקוטר שגודלו 17.9% מאורך כף היד של האדם. שינויים ביוכימיים עשויים להשפיע על כוח האחיזה. בין שינויים אלה נמנים מתן טסטוסטרון (אשר מגביר כוח אחיזה אצל גברים), עוררות מינית (אשר מקטינה כוח אחיזה אצל גברים), ועוררות בעת התכוננות לפעולה (אשר מגבירה כוח אחיזה אצל שחיינים). עם זאת, בניגוד למצופה, לא נמצאו ראיות להשפעת קפאין על כוח האחיזה. לעומס קוגניטיבי וללחץ פסיכולוגי (דחק) יש השפעה על כוח האחיזה. ממצאים ממחקרים נוירוארגונומיים ופסיכופיזיולוגיים בסביבות שונות ותוך כדי ביצוע משימות מגוונות מעידים על קשר זה (המחקרים הרלוונטיים מופיעים בטבלה), אשר מניח את הבסיס המדעי למדד פיזיולוגי-התנהגותי לדחק ולעומס קוגניטיבי על פי כוח האחיזה. ישנו קשר בין כוח האחיזה לבין הביצוע במשימות שונות אשר מצריכות אחיזה ידנית. בחתירה, מתוך שמונה ממדי כוח גופני, נמצא מתאם רק בין כוח האחיזה לבין הביצוע במשימה. הפעלה ממושכת של כוח האחיזה גורמת לירידה זמנית בטווח התנועה האפשרי של שורש כף היד והזרוע, אשר עלולה להוביל לירידה בביצועים במשימות פסיכומוטוריות מורכבות. עם זאת, במטלות של עקיבה אחר מטרה נמצא קשר חיובי בין הביצוע לבין כוח האחיזה. שימוש במידע על רמת הדחק, על פי מדידת כוח האחיזה, נמצא כיעיל בשיפור ביצועי למידה, כיישום בתחום האוטומציה האדפטיבית. יד דומיננטית פעולה פסיכומוטורית נוירוארגונומיה אוטומציה אדפטיבית פסיכופיזיולוגיה מדיה וקבצים בנושא כוח אחיזה בוויקישיתוף J. R. Napier, THE PREHENSILE MOVEMENTS OF THE HUMAN HAND, The Journal of Bone and Joint Surgery. British volume 38-B, 1956-11, עמ' 902–913 doi: 10.1302/0301-620x.38b4.902 J. M. F. Landsmeer, Power Grip and Precision Handling, Annals of the Rheumatic Diseases 21, 1962-06-01, עמ' 164–170 doi: 10.1136/ard.21.2.164 H. Henrik Ehrsson, Anders Fagergren, Tomas Jonsson, Göran Westling, Roland S. Johansson, Hans Forssberg, Cortical Activity in Precision- Versus Power-Grip Tasks: An fMRI Study, Journal of Neurophysiology 83, 2000-01-01, עמ' 528–536 doi: 10.1152/jn.2000.83.1.528 Frederic Danion, Superposition of Automatic and Voluntary Aspects of Grip Force Control in Humans during Object Manipulation, PLoS ONE 8, 2013-11-11, עמ' e79341 doi: 10.1371/journal.pone.0079341 Xuan Ge, Anthony Cho, Marcia A. Ciol, Christina Pettan-Brewer, Jessica Snyder, Peter Rabinovitch, Warren Ladiges, Grip strength is potentially an early indicator of age-related decline in mice, Pathobiology of Aging & Age-related Diseases 6, 2016-01-01 doi: 10.3402/pba.v6.32981 Joseph C. Stevens, Joel D. Mack, Scales of apparent force., Journal of Experimental Psychology 58, 1959-11, עמ' 405–413 doi: 10.1037/h0046906 J. T. VIITASALO, P. ERA, A.-L. LESKINEN, E. HEIKKINEN, Muscular strength profiles and anthropometry in random samples of men aged 31–35, 51–55 and 71–75 years, Ergonomics 28, 1985-11, עמ' 1563–1574 doi: 10.1080/00140138508963288 E. J. Bassey, U. J. Harries, Normal values for handgrip strength in 920 men and women aged over 65 years, and longitudinal changes over 4 years in 620 survivors, Clinical Science 84, 1993-03-01, עמ' 331–337 doi: 10.1042/cs0840331 Nag, A., Nag, P. K., & Desai, H., Hand anthropometry of Indian women, Indian Journal of Medical Research 117, 2003, עמ' 260-269 Kelli L. Dominick, Joanne M. Jordan, Jordan B. Renner, Virginia B. Kraus, Relationship of radiographic and clinical variables to pinch and grip strength among individuals with osteoarthritis, Arthritis & Rheumatism 52, 2005-05, עמ' 1424–1430 doi: 10.1002/art.21035 L C Matos, M M Tavares, T F Amaral, Handgrip strength as a hospital admission nutritional risk screening method, European Journal of Clinical Nutrition 61, 2007-01-31, עמ' 1128–1135 doi: 10.1038/sj.ejcn.1602627 Mark Tarnopolsky, Andrew Zimmer, Jeremy Paikin, Adeel Safdar, Alissa Aboud, Erin Pearce, Brian Roy, Timothy Doherty, Creatine Monohydrate and Conjugated Linoleic Acid Improve Strength and Body Composition Following Resistance Exercise in Older Adults, PLoS ONE 2, 2007-10-03, עמ' e991 doi: 10.1371/journal.pone.0000991 Karri Silventoinen, Patrik K. E. Magnusson, Per Tynelius, Jaakko Kaprio, Finn Rasmussen, Heritability of body size and muscle strength in young adulthood: a study of one million Swedish men, Genetic Epidemiology 32, 2008-02-12, עמ' 341–349 doi: 10.1002/gepi.20308 Nicola M Massy-Westropp, Tiffany K Gill, Anne W Taylor, Richard W Bohannon, Catherine L Hill, Hand Grip Strength: age and gender stratified normative data in a population-based study, BMC Research Notes 4, 2011-04-14 doi: 10.1186/1756-0500-4-127 Erman Cakit, Behice Durgun, Oya Cetik, Oguz Yoldas, A Survey of Hand Anthropometry and Biomechanical Measurements of Dentistry Students in Turkey, Human Factors and Ergonomics in Manufacturing & Service Industries 24, 2012-06-06, עמ' 739–753 doi: 10.1002/hfm.20401 Sanders, M. S., & McCormick, E. J., Human Factors in Engineering and Design., New York: McGraw-Hill, 1993 Soo- Hong Han, Ki- Shik Nam, Yong -Suk Cho, Normative Data on Hand Grip Strength, Journal of Novel Physiotherapies 01, 2011 doi: 10.4172/2165-7025.1000102 Paul Petersen, Monica Petrick, Heather Connor, Deborah Conklin, Grip Strength and Hand Dominance: Challenging the 10% Rule, The American Journal of Occupational Therapy 43, 1989-07-01, עמ' 444–447 doi: 10.5014/ajot.43.7.444 Myung-Chul Jung, M.Susan Hallbeck, Quantification of the effects of instruction type, verbal encouragement, and visual feedback on static and peak handgrip strength, International Journal of Industrial Ergonomics 34, 2004-11, עמ' 367–374 doi: 10.1016/j.ergon.2004.03.008 Bernard J. O'Connell, Robert S. Harper, Francis T. McAndrew, Grip Strength as a Function of Exposure to Red or Green Visual Stimulation, Perceptual and Motor Skills 61, 1985-12, עמ' 1157–1158 doi: 10.2466/pms.1985.61.3f.1157 Lynn Dunwoody, Color or Brightness Effects on Grip Strength?, Perceptual and Motor Skills 87, 1998-08, עמ' 275–278 doi: 10.2466/pms.1998.87.1.275 Costas I. Karageorghis, Kevin M. Drew, Peter C. Terry, Effects of Pretest Stimulative and Sedative Music on Grip Strength, Perceptual and Motor Skills 83, 1996-12, עמ' 1347–1352 doi: 10.2466/pms.1996.83.3f.1347 Oliver Lindemann, Juan M. Abolafia, Giovanna Girardi, Harold Bekkering, Getting a grip on numbers: Numerical magnitude priming in object grasping., Journal of Experimental Psychology: Human Perception and Performance 33, 2007, עמ' 1400–1409 doi: 10.1037/0096-1523.33.6.1400 Bryan Wimer, Thomas W. McDowell, Xueyan S. Xu, Daniel E. Welcome, Christopher Warren, Ren G. Dong, Effects of gloves on the total grip strength applied to cylindrical handles, International Journal of Industrial Ergonomics 40, 2010-09, עמ' 574–583 doi: 10.1016/j.ergon.2010.05.004 Samir M. Abdelmagid, Ann E. Barr, Mario Rico, Mamta Amin, Judith Litvin, Steven N. Popoff, Fayez F. Safadi, Mary F. Barbe, Performance of Repetitive Tasks Induces Decreased Grip Strength and Increased Fibrogenic Proteins in Skeletal Muscle: Role of Force and Inflammation, PLoS ONE 7, 2012-05-31, עמ' e38359 doi: 10.1371/journal.pone.0038359 Page, G. B., & Chaffin, D. B., Functional grip strength: A preliminary study on the comparative effects of fine and gross handle shape attributes, 23rd Annual Meeting of the American Society of Biomechanics, עמ' 21-23 Cally S. Edgren, Robert G. Radwin, Curtis B. Irwin, Grip Force Vectors for Varying Handle Diameters and Hand Sizes, Human Factors: The Journal of the Human Factors and Ergonomics Society 46, 2004-06, עמ' 244–251 doi: 10.1518/hfes.46.2.244.37337 Jérémy Rossi, Eric Berton, Laurent Grélot, Charlie Barla, Laurent Vigouroux, Characterisation of forces exerted by the entire hand during the power grip: effect of the handle diameter, Ergonomics 55, 2012-03-29, עמ' 682–692 doi: 10.1080/00140139.2011.652195 Stephanie T. Page, John K. Amory, F. DuBois Bowman, Bradley D. Anawalt, Alvin M. Matsumoto, William J. Bremner, J. Lisa Tenover, Exogenous Testosterone (T) Alone or with Finasteride Increases Physical Performance, Grip Strength, and Lean Body Mass in Older Men with Low Serum T, The Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism 90, 2005-03, עמ' 1502–1510 doi: 10.1210/jc.2004-1933 C Jiao, B Turman, P Weerakoon, P Knight, Alterations in grip strength during male sexual arousal, International Journal of Impotence Research 18, 2005-10-27, עמ' 206–209 doi: 10.1038/sj.ijir.3901399 Parker, L., Sealey, R. M., & Swinbourne, A., The Effect of Preparatory Arousal on Hand Grip Strength and 50 Metre Freestyle Swim Performance, International Journal of Exercise Science: Conference Abstract Submissions 5(2), 2011, עמ' 10 Melvin H. Williams, Effect of Selected Doses of Alcohol on Fatigue Parameters of the Forearm Flexor Muscles, Research Quarterly. American Association for Health, Physical Education and Recreation 40, 1969-12-01, עמ' 832–840 doi: 10.1080/10671188.1969.10614926 Williams, J. H., Barnes, W. S., & Gadberry, W. L., Influence of caffeine on force and EMG in rested and fatigued muscle., American Journal of Physical Medicine & Rehabilitation 66(4), 1987, עמ' 169-183 Wahlström J., Hagberg M., Johnson P., Svensson J., Rempel D., Influence of time pressure and verbal provocation on physiological and psychological reactions during work with a computer mouse, European Journal of Applied Physiology 87, 2002-07-01, עמ' 257–263 doi: 10.1007/s00421-002-0611-7 Bart Visser, Michiel P De Looze, Matthijs P De Graaff, Jaap H Van Dieën, Effects of precision demands and mental pressure on muscle activation and hand forces in computer mouse tasks, Ergonomics 47, 2004-02-05, עמ' 202–217 doi: 10.1080/00140130310001617967 Wenhui Liao, Weihong Zhang, Zhiwei Zhu, Qiang Ji, Wayne D. Gray, Toward a decision-theoretic framework for affect recognition and user assistance, International Journal of Human-Computer Studies 64, 2006-09, עמ' 847–873 doi: 10.1016/j.ijhcs.2006.04.001 Michael Wagner, Yotam Sahar, Tomer Elbaum, Assaf Botzer, Eyal Berliner, Grip Force as a Measure of Stress in Aviation, The International Journal of Aviation Psychology 25, 2015-10-02, עמ' 157–170 doi: 10.1080/10508414.2015.1162632 Assaf Botzer, Yotam Sahar, Michael Wagner, Tomer Elbaum, Analyzing individuals’ grip force over short intervals in a joystick-controlled task with and without a stress manipulation, Behaviour & Information Technology 40, 2021-04-04, עמ' 476–482 doi: 10.1080/0144929X.2021.1912184 Yotam Sahar, Tomer Elbaum, Michael Wagner, Oren Musicant, Tehila Hirsh, Shraga Shoval, Grip Force on Steering Wheel as a Measure of Stress, Frontiers in Psychology 12, 2021-06-07 doi: 10.3389/fpsyg.2021.617889 Yotam Sahar, Michael Wagner, Ariel Barel, Shraga Shoval, Stress-Adaptive Training: An Adaptive Psychomotor Training According to Stress Measured by Grip Force, Sensors 22, 2022-11-01, עמ' 8368 doi: 10.3390/s22218368 Yotam Sahar, Tomer Elbaum, Oren Musicant, Michael Wagner, Leon Altarac, Shraga Shoval, Mapping Grip Force Characteristics in the Measurement of Stress in Driving, International Journal of Environmental Research and Public Health 20, 2023-02-23, עמ' 4005 doi: 10.3390/ijerph20054005 NIELS H. SECHER, Isometric rowing strength of experienced and inexperienced oarsmen, Medicine and Science in Sports and Exercise 7, 1975, עמ' 280???283 doi: 10.1249/00005768-197500740-00006 Allison DiMartino, Kathryn Doné, Timothy Judkins, M. Susan Hallbeck, Gregory Bashford, Effect of Grip Force on Wrist Range of Motion, Proceedings of the Human Factors and Ergonomics Society Annual Meeting 48, 2004-09, עמ' 1315–1318 doi: 10.1177/154193120404801209