Summary
이 연구는 보통 굽 높은 조깅 하 고 실행 하는 동안 낮은 사지 운동학 및 지상 반응 력 (GRF) 조사. 과목은 경험 있는 착용 자 및 미숙한 착용의 그룹으로 분할 되었다. 3 차원 동작 분석 시스템 구성 된 힘 플랫폼 낮은 사지 관절의 움직임 GRF 캡처한.
Abstract
연구의 제한 된 수 굽 높은 조깅 및 실행, 낮은 사지 역학 탐험 그리고 대부분 연구 과목의 착용 경험을 명확 하 게 실패 했습니다. 이 프로토콜 보통 굽 높은 조깅 하 고 실행 하는 동안 경험 있는 착용 (EW)와 경험이 착용 (IEW) 낮은 사지 운동학 및 지상 반응 력 (GRF) 차이점을 설명 합니다. 구성 된 힘 플랫폼 3 차원 (3D) 모션 분석 시스템 동기적으로 낮은 사지 관절의 움직임 및 GRF를 캡처하는 데 사용 되었다. 36 젊은 암컷이이 연구에 참여 하는 자원 봉사 하 고 굽 높은 신발 착용 경험, 주파수, 기간, 발뒤꿈치 유형, 그리고 뒤꿈치의 높이 포함 하 여에 대해 질문 했다. (적어도 2 년 동안 하루 6 h) 주당 3 일의 최소 3-6 cm 발뒤꿈치의 경험 했다 11 및 11 누가 한달에 두 번 미만 하이 힐을 입고 참가 했다. 과목 수행 조깅 하 고 편안 하 게 낮은 실행 하 고 높은 속도, 각각, 오른쪽 발 10 m 산책로 따라 지나가는 때 완전히 힘 플랫폼에 스테핑. 으 그리고 IEW 조깅 하 고 실행 하는 동안 다른 biomechanical 적응을 채택 했다. IEW EW 실행 동안 GRF의 극적으로 큰 로딩 속도 보여준 반면 일반적으로 더 큰 다양 한 관절 운동, 전시. 따라서, 높은 굽 걸음 걸이의 낮은 사지 역학에 대 한 더 연구 과목의 착용 경험을 제어 엄격 하 게 해야 합니다.
Introduction
복장 디자인은 언제나 여자의 신발 인기 있는 기능 중 하나. 수동 발바닥의 근육이 수축 상태로 발목을 강요, 굽 높은 신발 상당히 걷는 기구학 및 동역학을 변경 합니다. 보고 된 부작용 musculoskeletal 시스템1, 사회와 패션에도 불구 하 고 세관 굽 높은 신발2의 계속된 사용을 권장합니다.
광학 추적 시스템, 현재 둘 다 임상에 대 한 걸음 걸이 분석 실험실의 대부분에 사용 되 고 연구 목적, 줄 정확 하 고 안정적인 측정 3D 낮은 사지 관절 움직임3. 이 기술은 걸음 걸이 분석4"금 표준"을 제공합니다. 일관 된 결과 기술에 따라 높은 발뒤꿈치 높이 큰 무릎 굴곡과 발목 반전 플랫 슈즈5,,67에 비해 이어질 밝혀졌다. GRF 걸음 걸이 분석에 또 다른 일반적으로 사용 된 매개 변수입니다. 중간 앞 발, 중간 입장 동안 감소 된 GRF로 GRF의 변화 증가 세로 GRF 발뒤꿈치 파업, 및 증가 된 피크 이전 후부 GRF 또한 높은 굽 도보1,6, 에서 관찰 되었습니다. 7 , 8.
위에 참조 된 이전 연구 레벨 걷고 주로 기반으로 하는 방법을 사용 합니다. 현대 사회, 버스에 대 한 실행, 바쁜 거리의 맞은편에 다트 또는 도망가 마지막 기차 푸시 때때로 더 높은 속도 사용 하 여 점점 더 많은 여자를 잡으려고. 굽 높은 조깅 하 고 실행 하는 동안 낮은 사지 역학에 관한 제한 된 연구 들이 있다. 번 외. 무릎 납치 예증과 엉덩이 굴곡-확장의 관절 동작 범위9조깅 하는 동안 증가 발뒤꿈치 높이 크게 증가 지적 했다. 이 연구의 한계는 그들은 단지 습관적 복장 착용 자 모집. 굽 높은 신발을 자주 사용 가능성이 낮은 다리 근육에 구조적 적응을 유도할 수 있다. Zöllner 외. 근육이 점차 sarcomeres 시리즈10의 만성 손실 후에 하이 힐의 사용의 새로운 기능 길이를 조정할 수 공개 multiscale 전산 모델을 만들었습니다. 증거는 굽 높은 신발으로 인 한 보 행의 운동학 숙박 경험과 경험이 착용11사이 변화를 보여 줍니다. 모두 경험과 경험이 없는 과목에서 수집 된 데이터는 통계 결과12마스크 수 있습니다. 그것은 경험과 경험이 사용자에 유사 하 게 명백한 biomechanical 변경 인지 탐구 하는 것이 중요입니다.
이 연구의 목적은 보통 굽 높은 조깅 하 고 실행 하는 동안 경험 있는 착용 (EW)와 경험이 착용 (IEW) 낮은 사지 운동학 및 수직 GRF에서 차이점을 조사 했다. 그것은 이었다 가설 조깅 조깅 하 고 실행 하는 동안 속도, 적은 관절 운동을, 그리고 더 큰 수직 GRF를 실행 하 고 선호 자기으 빨리 보여줄 것 이다.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
이 연구는 인간의 윤리 위원회의 닝 보 대학 (ARGH20150356)에 의해 승인 되었습니다. 모든 과목 연구에 포함에 대 한 그들의 동의 했다 그리고 그들은 목표, 요구 사항, 및 연구의 실험 절차의 통보 했다.
1. 걸음 걸이 실험실 준비
- 스위치 모든 백열등 고 실험실에서 합리적인 형광 조명 레벨을 떠나. 모든 마커 및 캡처 볼륨에서 수동 역 반사 표식으로 잘못 해석 될 수 있습니다 반사의 원치 않는 개체 제거.
- 는 적절 한 동글 컴퓨터의 병렬 포트에 연결합니다. 모션 캡쳐 카메라, 독점 추적 소프트웨어, 플랫폼 증폭기 및 외부 아날로그-디지털 컨버터 (ADC).
- 허용 시간 초기화 8 카메라. 클릭은 " 로컬 시스템 "에 노드는 " 시스템 "의 탭은 " 리소스 " 창. 에 " 속성 "의 창은 " 로컬 시스템 " 노드, 유형 " 100 "에 " 요청 프레임 속도 " 속성에는 " 시스템 " 100 Hz에서 샘플 속도 설정 하려면 섹션.
- 선택 " 카메라 "에 있는 보기 목록에서는 " 보기 " 창. 장소 T 프레임 5 마커를 이루어져 있는 힘 플랫폼에 서로 다른 고정된 거리.
- 에는 " 시스템 리소스 " 나무, 확장은 " 카메라 " 노드 및 누르고 노드에 나열 된 각 카메라를 클릭 하는 동안 CTRL 키. 에 " 속성 "의 창은 " 카메라 " 노드를 이동은 " 스트로브 강도 "에 바는 " 설정 " 섹션 왼쪽 또는 되도록 각 카메라에서 데이터 완전 하 게, 명확 하 게, 각 카메라에 대 한 오른쪽 및에 꾸준히 볼 수는 " 보기 " 창.
2. 주제 준비
- 구성 높은 뒤꿈치 신발 착용에 대 한 설문 조사 결과, 주파수, 기간, 발뒤꿈치 종류를 포함 하 여 경험과 발뒤꿈치 높이, 각 자원 봉사에 주어져야 한다.
참고: 설문 조사에서 질문: (i) 얼마나 자주 굽 높은 신발을 착용 할? (ii) 얼마나 많은 h/min 할 때마다 굽 높은 구두를 착용? (iii) 어떤 종류의 굽 높은 신발 당신이 일반적으로 착용 할? 쐐기 발뒤꿈치 또는 스틸 레 토 힐? (4) 높은 일반적으로 착용 하는 신발은? 여기, 36 젊은 암컷이이 테스트에 참여 하지만 그들의 14는 여러 이유로 제외 됐다: 실험 단 (4) 불편 한 느낌, hallux valgus (3), 쐐기 발뒤꿈치만 데 경험 (3) 실험에서 비정상적인 걸음 걸이 환경 (2), 그리고 테스트 당일 (2) 부재. - 포함 기준을 충족 하는 주제에서 서 면된 동의 얻기.
참고: 포함 기준은 다음과 같습니다: 일반 조깅 하 고 실행에 영향을 미칠 수 없는 근 골격 계 질환 걸음 걸이; 제공; 실험 화 편안한 느낌 오른쪽 발 지배; 37 (EUR) EW 크기 (나이: 24.2 ± 1.2 년; 높이: 160 ± 2.2 c m, 질량: 51.6 ± 2.6 k g) 착용 좁은 신발 발뒤꿈치 3-6 cm-높은 IEW (시대 동안 적어도 2 년 동안 (하루 6 h) 주당 3 일의 최소 : 23.7 ± 1.3 년; 높이: 162.3 ± 2.3 c m; 질량: 52.6 ± 4.5 k g) 미만 두번 달 당 굽 높은 구두를 착용. - 꽉 끼는 바지와 티셔츠로 변경 과목 질문.
- 측정 과목 ' 서 높이 (mm)와 신체 질량 (kg). 다리 길이 (즉, 우량한 장 골 등뼈와는 발목 내부 관절 돌기, m m에서 사이의 거리)를 측정, 무릎 너비 (즉,에서 m m에서 중간과 측면 무릎 관절 돌기 사이의 거리) 및 발목 폭 (즉,는 mm에서 중간과 측면 발목 관절 돌기 사이의 거리)를 사용 하 여 측정 하는 캘리퍼스.
- 마커 배치에 대 한 해 부 뼈 랜드마크의 준비 피부 영역.
적절 하 고 알코올을 사용 하 여
- 면도 체 모 제거 초과 땀과 로션 물티슈.
참고: 마커 위치 포함: 앞쪽 등 장 골 척추 (야 자/RASI), 후부 등 장 골 척추 (LPSI/RPSI), 측면 중반 허벅지 (LTHI/RTHI), 무릎 관절 돌기 (LKNE/RKNE), 측면 중간 생크 (LTIB/RTIB), 옆 malleolus (LANK/순위), 측면 중간 발 뼈 머리 (LTOE/RTOE), 그리고 calcaneus (LHEE/이), L과 R 접두사 왼쪽 표시 하 고 각각 다리를 타고 2.
- 면도 체 모 제거 초과 땀과 로션 물티슈.
- 해부학 적 랜드마크를 식별 하는 Palpate. 마킹 펜을 사용 하 여 피부에 각 랜드마크 일주. 양면 접착 테이프를 가진 더 낮은 사지의 양쪽 모두의 아 16 수동 역 반사 마커를 부착.
- 물어 실험 신발으로 변경 하는 과목 (뒤꿈치 높이: 4.5 cm) 고 후 산책, 조깅, 그리고 순수 하 고 심리적으로 편안 하 게 카메라와 그들의 더 낮은 사지에 표시 될 때까지 활주로 따라 자유롭게 실행 (즉, 없음 참가자에 영향) 그들은 산책, 조깅, 그리고 자연스럽 게 실행 하는 처럼 그들은 느낀다.
- 게 활주로 따라 조깅 하는 연습 과목 에 편안한 낮은 속도 꾸준히 조깅을 수 있습니다. 일부 진보적인 훈련 (예를 들어, 안전 하 고 편안한 범위 내에서 디딜 방 아에 점차적으로 증가 속도에 조깅 하는 노력)을 수행 하기 위해 주제를 지시.
- 꾸준히이 속도에서 실행할 수 있을 때까지 편안 하 게 빠른 속도로 활주로 따라 땅에서 실행 하는 연습을 그들에 게.
- 지시 조깅/실행 시작 영역 내에서 다른 시작 라인에서 오른쪽 발을 되도록 적절 한 시작 위치를 찾을 수 여러 번 자연스럽 게 공격 힘 플랫폼을 완전히 연결을 시작 하려고 하는 과목 통과 하는 때.
그림 1: 실험 프로토콜. 8 적외선 카메라 제목과 jogs 활주로 따라 실행 하는 동안 낮은 사지 모션 캡처. 오른쪽 다리는 자연스럽 게 파업 그리고 완전히 힘 플랫폼을 연결 하 전달할 때. 운동학과 운동 데이터 synchronically 수집 했다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
3. 정적 교정
- 는 " 새로운 데이터베이스 "는 새 데이터베이스를 만들려면 도구 모음에서 단추. 클릭은 " 데이터 관리 "를 열고 도구 모음에서 단추는 " 데이터 관리 " 창. 에 " 데이터 관리 " 창 클릭는 " 새로운 환자 분류, " " 새로운 환자, " 및 " 새 세션 " 순서로 단추. 반환 하는 " 리소스 " 창 클릭는 " 새로운 주제를 만드는 " 새로운 주제를 만들 단추 및 모든 인체 측정 (예를 들어, 높이, 무게, 다리 길이, 무릎 너비 및 발목 폭)에 값을 입력는 " 속성 " 새로 만든된 주제에 대 한 창.
- 확인 표식에의 수는 " 그래프 " 보기 창 16 이며 마커 동일한 수에 표시 되는 " 3D 관점 " 더 낮은 사지에 아무런 표식 캡처 못했다 의미 보기 창.
- 는 " 시작 " 주제 캡처 섹션에서 단추, 대략 150 프레임을 캡처하고 클릭는 " 중지 " 단추.
참고: 있는 " 시작 " 버튼 스위치를 " 중지 " 그것을 클릭 하면 자동으로
4. 동적 시험
- 적절 한 시작 하는 위치에 서 서 주제 요청.
- 클릭은 " 라이브가 "에 단추는 " 리소스 " 창. 클릭은 " 캡처 " 단추는 " 도구 " 창. 편집은 " 재판 이름 "에 " 다음 평가판 설치 " 섹션.
- 클릭는 " 시작 " 단추는 " 캡처 "를 캡처 시작 후 즉시 주제에 구두 명령 섹션 "가 조깅/이동 실행 합니다. " 오른쪽 발 파업 자연스럽 게 보장 완전히 ( 그림 1)에 의해 전달할 때 힘 플랫폼을 연결.
- 재판 조깅, 그들이 준비 하는 동안 익숙한 편안 하 게 낮은 속도에서 조깅을 과목을 요청, 재판을 실행에 대 한 주제를 그들은 잘 알고 준비 하는 동안 편안 하 게 높은 속도에서 실행 하 게. 두 실험 사이 2 분 휴식 허용.
- 캡처 힘 플랫폼에 단계를 포함 하 여 적어도 3 완전 한 연속 단계.
참고: 조깅 및 실행 재판 수행 됩니다 무작위로. 각 속도, 반복 5 시험 과목 문의. 취소 마커 이동/떨어지는 경우 캡처 또는 비정상적인 걸음 걸이 발생 합니다. 이벤트에 마커 이동/떨어지고, 다시 연결할 미리 피부 마크.
그림 2 : 사용자 인터페이스 동적 데이터 컬렉션. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
- 클릭은 " 중지 " 단추는 " 캡처 " 후 주제 조그/실행 활주로의 끝에 섹션. 그림 2를 참조 하십시오.
참고: 있는 " 시작 " 단추는 " 캡처 " 섹션 전환 " 중지 " 그것을 클릭 하면 자동으로
5. 독점 추적 소프트웨어를 사용 하 여 후 처리
- 클릭에 " 데이터 관리 " 도구 모음에서 단추. 에 " 데이터 관리 " 창 재판 이름을 두 번 클릭. 클릭은 " 재구성 " 및 " 레이블 " 3D 동적 모델을 재구성 하 고 촬영된 데이터 도구 모음에서 단추.
- 시간 표시줄에 왼쪽 범위 표시기 (파란색 삼각형) 타임 라인에서 프레임 이동 오른발 힘 플랫폼을 친다. 보기 창에서 수직 힘 벡터 발생 하면 즉시 따라이 프레임을 선택 합니다.
오른쪽 발의 다음 발뒤꿈치 파업 이벤트 발생 하는 프레임에 타임 라인에
- 이동 오른쪽 범위 표시기 (파란색 삼각형).
참고:이 프레임의 선택에 따라 달라 집니다 인스턴트에 따라 연구원의 길게 주관적인 예상 때 오른쪽 발뒤꿈치 마커의 없는 우수한 열 등 변위.
- 이동 오른쪽 범위 표시기 (파란색 삼각형).
- 시간 표시줄을 마우스 오른쪽 단추로 클릭 하 고 선택 " 관심 지역 확대 "에서 있는 " 컨텍스트 " 원하는 프레임을 정의 하는 메뉴.
- 클릭 합니다 " 레이블 " 엉덩이에는 " 도구 " 창. 에 " 간격 작성 " 섹션, 누구의 궤도 간격에 나열 된 포함 하는 마커를 클릭는 " 궤적 " 열 하 고 다음을 클릭 합니다는 " 채우기 "의 단추는 " 스플라인 작성 " 도구.
참고: 간격 수에 나열 되는 " #Gaps " 열. 클릭 하는 " 채우기 "의 단추는 " 스플라인 작성 " 도구는 한 격차를 줄여 준다. " 스플라인 작성 " 메서드는 일반적으로 사용할 수 있습니다 위한 간격 60 프레임 보다 작거나 인스턴스. - 클릭 합니다 " 파이프라인 " 단추는 " 도구 " 창. 선택 " 동적 "에서 있는 " 현재 파이프라인 " 목록. 마지막 프레임에 타임 라인을 따라 (blue 슬라이더) 표시기를 이동 합니다. 클릭에 " 실행 " 파이프라인 프로세스를 시작 및 후 처리 데이터 분석 소프트웨어에 대 한 동적 시험 in.csv 형식 내보내기 버튼.
6. 데이터 분석
- 로우-패스 필터 4 번째를 사용 하 여 운동학과 운동 데이터-버터워스 필터 컷오프 주파수 25 Hz, 각각 13 10 Hz에서 주문 (재료의 표 참조).
- 조깅/실행 속도 계산 하 고 해당 시간에 의해 오른쪽 전방 우량한 장 골 척추에 마커의 앞쪽 우수한 변위를 나눕니다.
사이 보 폭 길이로 연속 발뒤꿈치 파업 이벤트의
- 정의 오른쪽에 표식의 앞쪽 후부 변위 발뒤꿈치 보 폭 주파수로 보 행 주기의 기간 상호 정의.
- 모션 (ROM)의 공동 범위 입장 단계 동안 피크 각도 밸리 각도 차이 정의.
- 계산의 초기 접촉에서 입장 시간 20-80%에서 수직 GRF-시간 곡선의 기울기를 정의 하 여 수직 평균 로딩 속도 영향 강제 14.
참고: 정의 0 보다 인스턴트 수직 GRF 일관 되 게 측정 하는 때로 초기 접촉 명. - Bodyweight (BW %)에 수직 GRF 정상화.
- 먼저 각 과목에서 5 재판을 평균 하 고 다음 모든 과목에 대 한 이러한 결과 평균.
참고: 매개 변수 포함 조깅 하 고 실행 속도, 보 폭 길이, 폭 주파수, 공동 (즉, 발목, 무릎 및 엉덩이) 3D (ROM) 및 입장 단계 동안 피크 각도 각도 화살 비행기, 충격 힘 (F i), 피크 힘 (발뒤꿈치 파업에 F p), 그리고 수직 평균 로딩 속도 (VALR). - 통계 분석을 위한 통계 소프트웨어를 데이터를 전송.
7. 통계 분석
- 수행 두 가지 별도 독립 샘플 t-테스트 경험을 착용의 효과 평가 하기 위해. 낮은 사지 운동학 GRF에서 실행 하는 속도의 효과 평가 하기 위해 두 가지 별도 결합-샘플 t-테스트를 수행 합니다. 중요 한 경우 p 통계 결과 고려 < 0.05.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
모든 결과 표시는 평균 ± 표준 편차로 여기. 실행 속도 상당히 입고 경험에 조깅 속도 보다 큰 (EW: 대 실행 조깅: 2.50 ± 0.14 대 3.05 ± 0.14, p = 0.010; IEW: 조깅 대 실행: 2.24 ± 대 2.84 ± 0.26 0.29, p = 0.028; m/s)에 (표 1). EW IEW 사이 해당 조깅/실행 속도에서 큰 차이 발견 했다. 일반적으로, EW의 보 폭 길이 IEW의 그것 보다 더 큰 (조깅: EW 대 IEW: 1.86 ± 0.06 대 1.49 ± 0.20, p = 0.016; 실행: EW 대 IEW: 2.15 ± 대 1.79 ± 0.14 0.16, p = 0.004; m), 폭 주파수 보여 반대 하는 동안 (조깅: EW 대 IEW: 82.43 ± 3.48 ± 대 90.74 2.92, p = 0.024; 실행: EW 대 IEW: 85.84 ± 3.39대 96.16 ± 3.00, p = 0.015; 단계/분) (표 1). IEW 상당히 큰 보 폭 길이 보였다 (p = 0.025) 및 주파수 (p = 0.010), EW 상당히 큰 보 폭 길이 고 (p = 0.017), 조깅에 비해 실행 하는 동안.
화살 비행기에서 짝된 독립 t-테스트에서 통계 결과 나타났다는 발목 ROM의 EW IEW의 그것 보다 훨씬 적은 (조깅: EW 대 IEW: 39.40±4.44 대 47.88±2.59, p= 0.000; 실행: EW 대 IEW: 36.16±2.42 대 43.89±3.70, p= 0.006; 도)에서 (그림 3). 또한,는 발목 발바닥-굴곡 EW의 발뒤꿈치 파업에서 했다 IEW의 그것 보다 훨씬 적은 (조깅: EW 대 IEW:-10.95 ± 2.15 대 -14.34 ± 2.31, p = 0.014; 실행: EW 대 IEW:-9.97 ± 0.85 대 -13.63 ± 0.72, p = 0.011; 도)에서 (표 3). 조깅 하는 동안 무릎 ROM의 EW는 상당히 큰 IEW의 비교 (조깅: EW 대 IEW: 30.37 ± 2.11 대 29.90 ± 2.67, p = 0.030; 실행: EW 대 IEW: 30.97 ± 0.86 대 30.16 ± 1.79; 도)에서 (그림 3). 그와 반대로, 조깅 하는 동안 EW의 무릎 피크 굴곡은 훨씬 적은 (조깅: EW 대 IEW: 39.47 ± 1.80 ± 대 45.01 2.04, p = 0.017; 실행: EW 대 IEW: 42.73 ± 2.13 대 44.16 ± 2.07; 도)에서 (표 2). 엉덩이 피크 굴곡 (조깅: EW 대 IEW: 27.70 ± 2.82 ± 대 27.69 4.00; 실행: EW 대 IEW: 36.02 ± 2.94 대 29.15 ± 4.10, p = 0.000; 도)와 발뒤꿈치 파업에서 굴곡 (조깅: EW 대 IEW: 27.54 ± 2.84 ± 대 27.61 3.92; 실행: EW 대 IEW: 35.99 ± 2.96 ± 대 29.09 4.10, p = 0.000; 도)에서 EW IEW (표 2 와 표 3)의 상당히 큰 비교 했다 실행 하는 동안의. 또한, 짝된 샘플 t-테스트에서 통계 결과 IEW 발뒤꿈치 파업에서 훨씬 덜 발바닥의 굴곡을 발표 했다 ( 대 실행 조깅:-14.34 ± 2.31 대 -13.63 ± 0.72, p = 0.044;도) (표 3 ) 고 EW 상당히 큰 엉덩이 ROM ( 대 실행 조깅: 39.22 ± 3.73 대46.12 ± 3.88, p = 0.010;도), 피크 굴곡 ( 대 실행 조깅: 27.70 ± 2.82 대 36.02 ± 2.94, p = 0.000;도), 그리고 발뒤꿈치 파업에서 굴곡 ( 대 실행 조깅: 27.54 ± 2.84 대 35.99 ± 2.96, p = 0.000,도) (그림 2, 표 2및 표 3) 조깅에 비해 실행 하는 동안.
전 비행기, 발목 ROM에서에서 (조깅: EW 대 IEW: 4.90 ± 0.48 대 6.66 ± 0.26, p = 0.001; 실행: EW 대 IEW: 5.76 ± 0.46 대 6.30 ± 0.44; 도)에 피크 반전 (조깅: EW 대 IEW: 5.51 ± 0.40 대 7.51 ± 0.43, p = 0.022; 실행: EW 대 IEW: 6.80 ± 0.23 대 7.73 ± 0.33, p = 0.040; 도)에서 EW의 덜에 비해 그 IEW, 그리고 조깅 하 고 (그림 2 및 표 2)를 실행 하는 동안 조깅 하 고 피크 반전 동안 ROM에 존재 하는 중요 한 차이. 무릎 ROM에 비슷한 결과 보였다 (조깅: EW 대 IEW: 7.23 대 11.27 ± ± 2.17 1.20, p = 0.010; 실행: EW 대 IEW: 9.19 ± 1.15 대 11.04 ± 1.63; 도) 및 피크 납치 (조깅: EW 대 IEW: ± 0.58; 대 5.16 4.57 ± 0.60 실행: EW 대 IEW: 5.84 ± 0.69 대 7.12 ± 0.89; 도)에 발목, 하지만 중요 한 차이만 존재 ROM에 (그림 2 및 표 2) 조깅 하는 동안. 엉덩이, 대만 피크 납치 EW IEW 사이의 상당한 차이 보였다 (조깅: EW 대 IEW: 6.80 ± 1.23 대 12.62 ± 0.89, p = 0.000; 실행: EW 대 IEW: 7.73 ± 1.01 대 13.37 ± 2.07, p = 0.000; 도)에서 (표 2). 조깅 하 고 실행, EW의 발목 피크 반전 사이 비교 때 만들어진 ( 대 실행 조깅: 5.51 ± 0.40 대 6.80 ± 0.23, p = 0.042;도) 그리고 IEW 무릎 피크 납치 ( 대 실행 조깅: 5.16 ± 0.58 대 7.12 ± 0.89, p = 0.017; 도)에 더 크게, (표 2)를 실행 하는 동안 통계적 의미 했다.
손실과 평면에서 실행 속도 누가 발목의 상당히 큰 외부 회전 전시 EW에 확실 한 효과가 나타났다 ( 대 실행 조깅:-23.58 ± 1.05 대 -26.82 ± 1.90, p = 0.023;도)와 무릎 (조그 대 실행: 12.13 ± 2.19 대 15.95 ± 1.62, p = 0.012; 도)에 조깅 (표 2)에 비해 실행 하는 동안. 실행 하는 동안으 훨씬 적은 무릎 ROM 전시 (조깅: EW 대 IEW: 16.91 ± 2.21 대 18.34 ± 1.08; 실행: EW 대 IEW: 16.26 ± 1.72 대 19.97 ± 1.26, p = 0.009; 도)와 큰 엉덩이 피크 내부 회전 (조깅: EW 대 IEW: 15.34 ± 1.53 대 14.69 ± 0.95; 실행: EW 대 IEW: 16.91 ± 1.56 대 14.72 ± 0.99, p = 0.028; 도) IEW (그림 2 및 표 2)에 비해.
그림 4 는 EW-조깅의 조건 하에서 수직 GRF의 앙상블 평균 EW-실행, IEW-조깅, 그리고 IEW 실행. GRF-시간 곡선 EW의 바로 뒤에 작은 물결 실행 중에 특히 충격 흡수 기간 초기 최대 특징 이다. 반면, IEW의은 상대적으로 유창 후 초기 피크입니다. 메신저에 큰 차이으 그리고 IEW, 상당한 차이가 사이 협정 힘 사이 조깅 하 고 실행 (그림 4) 관찰 되었다. IEW와 비교해, EW 보였다 속도에 상당히 큰 피크 힘 (조깅: EW 대 IEW: 2.42 ± 대 2.05 ± 0.12 0.24, p = 0.035; 실행: EW 대 IEW: 2.51 ± 0.14 vs. 2.27 ± 0.12, p = 0.042; bodyweight)에서. VALR EW-실행의 상태 하에서 가장 높은 될 제시 하 고 EW 조깅의 조건 보다 훨씬 높았다 (EW 실행 대 EW 조깅: 102.66 ± 4.99 대 62.40 ± 10.46, p = 0.000 bodyweight %에서;) IEW 실행 (EW-실행 vs. IEW-실행: 102.66 ± 4.99 대 78.15 ± 17.00, p = 0.000; bodyweight %).
그림 3: 입장 단계 동안 공동 ROM (EW: n = 11; IEW: n = 11). (X)에서 화살 비행기. (Y)에 정면 비행기. (Z)에 가로 비행기. * 통계적 중요성입니다. 오차 막대는 표준 편차를 참조 하십시오. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 4 : 4 개의 조건 하에서 수직 GRF의 앙상블 평균 (EW: n = 11; IEW: n = 11; 입니다. Mean±SD) (a) EW-조그입니다. (b) EW-실행 합니다. (c) IEW-조그입니다. (d) IEW-실행 합니다. 음영된 지역 표준 편차를 참조 하십시오. F나 충격 힘을 나타냅니다. Fp 피크 힘을 나타냅니다. VALR 세로 평균 로딩 속도를 나타냅니다. BW bodyweight을 의미합니다. 상당한 차이 EW-조깅 및 EW-실행; c 중요 한 차이 EW-조깅 및 IEW-조그; d EW-실행 및 IEW 실행 사이의 중요 한 차이입니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
| 매개 변수 | EW (n = 11) | IEW (n = 11) | ||
| 조깅 | 실행 | 조깅 | 실행 | |
| 속도 (m/s) | 2.50 ± 0.14는는 | 3.05 ± 0.14 | 2.24 ± 0.26b | 2.84 ± 0.29 |
| 보 폭 길이 (m) | 1.86 ± 0.06a, c | 2.15 ± 0.14d | 1.49 ± 0.20b | 1.79 ± 0.16 |
| 보 폭 주파수 (단계/분) | 82.43 ± 3.48c | 85.84 ± 3.39d | 90.74 ± 2.92b | 96.16 ± 3.00 |
| EW 조깅 하 고 EW 사이 상당한 차이가실행; | b상당한 차이 IEW 조그 IEW 실행; | c중요 한 차이 EW 조그 IEW 조깅; | d으 실행 및 실행 IEW 사이의 중요 한 차이입니다. | |
표 1: Spatio 시간적 매개 변수 (평균 ± SD).
| 치수 | 공동 (학위) | EW (n = 11) | IEW (n = 11) | ||
| 조깅 | 실행 | 조깅 | 실행 | ||
| 화살 비행기 | 발목 | 12.86 ± 2.10 | 10.64 ± 0.86 | 12.94 ± 1.88 | 10.73 ± 1.02 |
| 무릎 | 39.47 ± 1.80c | 42.73 ± 2.13 | 45.01 ± 2.04 | 44.16 ± 2.07 | |
| 엉덩이 | 27.70 ± 2.82는는 | 36.02 ± 2.94d | 27.69 ± 4.00 | 29.15 ± 4.10 | |
| 정면 평면 | 발목 | 5.51 ± 0.40, c | 6.80 ± 0.23d | 7.51 ± 0.43 | 7.73 ± 0.33 |
| 무릎 | 4.57 ± 0.60 | 5.84 ± 0.69 | 5.16 ± 0.58b | 7.12 ± 0.89 | |
| 엉덩이 | 6.80 ± 0.89c | 7.73 ± 1.01d | 12.62 ± 1.23 | 13.37 ± 2.07 | |
| 가로 평면 | 발목 | -23.58 ± 1.05는를 | -26.82 ± 1.90 | -26.29 ± 1.06 | -26.73 ± 0.55 |
| 무릎 | 12.13 ± 2.19는를 | 15.95 ± 1.62 | 15.44 ± 1.52 | 15.88 ± 0.99 | |
| 엉덩이 | 15.34 ± 1.53 | 16.91 ± 1.56d | 14.69 ± 0.95 | 14.72 ± 0.99 | |
| EW 조깅 하 고 EW 사이 상당한 차이가실행; | b상당한 차이 IEW 조그 IEW 실행; | c중요 한 차이 EW 조그 IEW 조깅; | d으 실행 및 실행 IEW 사이의 중요 한 차이입니다. | ||
표 2: 3 차원 (평균 ± SD)에 입장 단계 동안 피크 각도.
| 관절 (학위) | EW (n = 11) | IEW (n = 11) | ||
| 조깅 | 실행 | 조깅 | 실행 | |
| 발목 | -10.95 ± 2.15c | -9.97 ± 0.85d | -14.34 ± 2.31b | -13.63 ± 0.72 |
| 무릎 | 18.72 ± 5.87 | 24.06 ± 3.42 | 23.39 ± 2.22 | 26.34 ± 1.47 |
| 엉덩이 | 27.54 ± 2.84는를 | 35.99 ± 2.96d | 27.61 ± 3.92 | 29.09 ± 4.10 |
| EW 조깅 하 고 EW 사이 상당한 차이가실행; | b상당한 차이 IEW 조그 IEW 실행; | c중요 한 차이 EW 조그 IEW 조깅; | d으 실행 및 실행 IEW 사이의 중요 한 차이입니다. | |
표 3: 화살 비행기 (Mean±SD)에서 발뒤꿈치 파업에서 관절 각도.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
높은 굽 걸음 걸이 역학을 분석 하는 대부분의 연구에의 한 결함은 입고 하이 힐12경험의 가능한 중요성을 무시 하. 이 연구 정기 및 비정 기 착용 자 보통 굽 높은 조깅 하 고 실행 하는 동안 낮은 사지 운동학 및 GRF 경험에 입고 굽 높은 구두의 효과 탐험의 그룹으로 주제를 나누어.
으 그리고 IEW 비교 조깅/실행 속도 보여주었다. EW와 비교해, IEW는 높은 보 폭 주파수와 신체 균형15,16를 유지 하는 전략을 수 있습니다 짧은 보 폭 길이 채택 했다. EW의 긴 보 폭 길이 푸시-오프, 화살 비행기에서 무릎 ROM 증가 하는 동안 아마 큰 무릎 확장 연결 됩니다. 마찬가지로, EW 증가 피크 굴곡으로 큰 엉덩이 굴곡-확장 ROM을 전시. 이 바디 안정성17강화 질량의 중심을 낮추는 데 기여할 수 있습니다. 그러나, 엉덩이 무릎 EW의 정면 및 가로 평면에서의 감소 된 ROM 관절에서 과도 한 움직임을 제어 하 고 발뒤꿈치의 장기 사용 후 적응으로 설명할 수 있었다. IEW, 화살 비행기에서 더 큰 ROM으로 더 유연한 발목 땅에 근육 힘의 응용 프로그램에 대 한 보다 적게 효과적인 레버 역할을 합니다. 이것은 근육 피로,18추진력이 기간 동안 출력의 비슷한 금액을 달성 하기 위해 더 큰 필요한 근육 일 때문의 잠재적인 요소 이다.
큰 엉덩이 굴곡 될 부상7,19를 방지 하기 위해 GRF 감쇠를 보상 메커니즘에 보고 되었습니다. 이 연구에서 EW IEW 보여 큰 무릎 피크 굴곡 하는 동안 더 큰 엉덩이 피크 굴곡, 전시. 증가 무릎 굴곡 과도 한 무릎 신 근 순간20 그리고 곧바로 femoris 활동7,21, 둘 다 무릎 과부하22,23의 원인은 될 수 있습니다. 이전 연구는 또한 더 높은 quadricep 세력 보고 전방 십자 인 대 긴장24,25의 주요 요인 증가 무릎 굴곡 증가 근 전방 tibial 전단 힘에 의해 유도. 마찬가지로, 실행 하는 동안 IEW의 더 큰 피크 예증 무릎26,27 에 내측 구획 부하 증가 하 고 무릎 관절염1,23의 발전에 기여할 수 있습니다. 발바닥의 근육이 수축 위치, 큰 피크 반전 IEW 측면 발목 염 좌로28의 높은 위험에 그들을 넣어와 결합. EW의 감소 반전에 대 한 하나의 가능한 설명은 복장 사용15,16의 장기 효과 증가 pronator 활동 이다.
높은 충격 힘 및 실행 하는 동안 로딩 속도 낮은 다리 부상29,30의 잠재적인 요인 간주 되었습니다. 충격 힘 사이 관찰 EW와 IEW 조깅 하 고 실행 하는 동안에 중요 한 차이가 없었다. 그러나, EW의 로딩 속도 힘의 빠른 과도 특성 때문에 크게 실행 하는 동안 눈에 띄게 높은 했다. 그것은 광범위 하 게 문서화 되어 빠른 증가 속도와 충격 힘 낮은 사지 관절31, 아마 일으키는 소프트-조직 상해 및 결국 전송 다음 발뒤꿈치 파업 이벤트에 강력한 충격파를 만들 것 이다 퇴행 성 관절으로 이어지는32장애. 또 다른 키 찾는 EW IEW, 발목 발바닥 flexor 및 pronator 순간15,16증가에 기여할 수 있는 추진 기간 동안 발목 불안정성을 줄이고 보다 높은 피크 GRF 보였다. 그러나, 높은 피크 GRF는 또한 중간 발 뼈 지역에 높은 발바닥의 압력을 나타냅니다. 이 첫 번째 metatarsophalangeal 공동33,34의 기형을 유발 수 있습니다.
결과 중요 한 단계는 프로토콜에서의 숫자에 따라 다릅니다. 첫째, 백열 전등 및 최적의 카메라 스트로브 강도 조정 광학 3D 마커 추적의 정확성을 보장 하기 위해 필요 합니다. 둘째, 캡처 볼륨 내에서 카메라 보정 추가 모션 캡처 정확도 최적화에 대 한 중요 하다. 셋째, 피부에 수동 역 반사 마커의 위치 해야 신중 하 게 결정 되며 마커 이동/떨어지는 경우 같은 위치에 마크를 다시 장착할 수 있도록 마커를 부착 하기 전에 표시. 넷째, 각 동적 재판을 시작 하기 전에 0 레벨 힘 플랫폼을 보정은 포스 데이터 기록의 정확성을 보장 해야 합니다. 연구 과목 입고 경험을 설명 해 보 수 타겟된 인구에 상해 감소에 특정 정보를 제공 하 고. 이,이 프로토콜의 또 다른 장점은 데이터 후 처리에 선물 한다. 전문적인 역학 분석 소프트웨어는 데이터 관리를 위한 최고의 도구, 데이터의 그래픽 표현 측면에서 한계가 있다. 이 연구 데이터 ( 테이블의 자료를 참조)를 대신 사용. 또한이 연구에 한계가 있다. 첫째, 11 경험된 과목과 11 미숙한 과목의 작은 샘플 크기 통계, 비-중요 한 차이 결과 좌우할 지도 모른다. 둘째, 힘 플랫폼에 발뒤꿈치 파업 이벤트 (첫 번째 프레임) 모니터링할 수 있습니다 즉시 따라 보기 창에서 때 힘 벡터; 그러나, 지상 (끝 프레임)에 후속 발뒤꿈치 파업 수만 수 추정 주관적으로 즉시 따라 연구자에 의해 때 오른쪽 발뒤꿈치 마커의 없는 우수한 열 등 변위. 이 프레임의 선택은 다른 연구자에 따라 달라질 수 있습니다. 공동 순간 및 더 낮은 다리 메커니즘을 설명할 수, 공동 작업 등의 부재는이 연구의 또 다른 한계입니다.
결론적으로, 정기 및 비정 기 높은 하이 힐 착용 자 조깅 하 고 실행 하는 동안 다른 biomechanical 적응을 채택 한다. 이 연구의 결과 높은 굽 걸음 걸이의 역학을 평가 하는 더 연구 해야 신중 하 게 계정 개별 착용 경험 고려 하시기 바랍니다.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
저자는 공개 없다.
Acknowledgments
이 연구는 국립 자연 과학 재단의 중국 (81301600), 닝 보 대학, 국가 중국 사회 과학 재단 (16BTY085), 절 강 사회 과학 프로그램 "지 지앙 청소년 프로젝트" K. C. 웡 마그나 기금 후원 (16ZJQN021YB ), Loctek 인체 공학적 기술, 사와 Anta 스포츠 제품 제한.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Motion Tracking Cameras | Oxford Metrics Ltd., Oxford, UK | MX cameras | n= 8 |
| Vicon Nexus | Oxford Metrics Ltd., Oxford, UK | Version 1.4.116 | Proprietary tracking software (PlugInGait template) |
| Dongle | Oxford Metrics Ltd., Oxford, UK | - | - |
| MX Ultranet HD | Oxford Metrics Ltd., Oxford, UK | - | - |
| Vicon Datastation ADC | Oxford Metrics Ltd., Oxford, UK | - | External ADC |
| Passive Retro-reflective Marker | Oxford Metrics Ltd., Oxford, UK | - | n=16; Diametre=14 mm |
| Force Platform Amplifier | Kistler, Switzerland | 5165A | n=1 |
| Force Platform | Kistler, Switzerland | 9287C | n=1 |
| T-Frame | Oxford Metrics Ltd., Oxford, UK | - | - |
| Double Adhesive Tape | Oxford Metrics Ltd., Oxford, UK | - | For fixing markers to skin |
| moderate high-heeled shoe | Daphne, Hong Kong | 13085015 | Heel height: 4.5cm; Size:37EURO |
| Microsoft Excel | Microsoft Corporation, United States | Version 2010 | For low pass filtering data and calculations; Add-in:Butterworth.xla |
| Origin | OriginLab Corporation, United States | Version 9.0 | Plot GRF-time curve |
| Stata | Stata Corp, College station, TX | Version 12.0 | Statistical analysis |
References
- Barkema, D. D., Derrick, T. R., Martin, P. E. Heel height affects lower extremity frontal plane joint moments during walking. Gait Posture. 35 (3), 483-488 (2012).
- Hong, W. H., Lee, Y. H., Chen, H. C., Pei, Y. C., Wu, C. Y. Influence of heel height and shoe insert on comfort perception and biomechanical performance of young female adults during walking. Foot Ankle Int. 26 (12), 1042-1048 (2005).
- Baker, R. Gait analysis methods in rehabilitation. J Neuroeng Rehabil. 3 (1), (2006).
- Galna, B., et al. Accuracy of the Microsoft Kinect sensor for measuring movement in people with Parkinson's disease. Gait Posture. 39 (4), 1062-1068 (2014).
- Esenyel, M., Walsh, K., Walden, J. G., Gitter, A.
- Cronin, N. J., Barrett, R. S., Carty, C. P. Long-term use of high-heeled shoes alters the neuromechanics of human walking. J Appl Physiol. 112 (6), 1054-1058 (2012).
- Mika, A., Oleksy, Ł, Mika, P., Marchewka, A., Clark, B. C. The influence of heel height on lower extremity kinematics and leg muscle activity during gait in young and middle-aged women. Gait Posture. 35 (4), 677-680 (2012).
- Snow, R. E., Williams, K. R. High heeled shoes: their effect on center of mass position, posture, three-dimensional kinematics, rearfoot motion, and ground reaction forces. Arch Phys Med Rehabil. 75 (5), 568-576 (1994).
- Gu, Y., Zhang, Y., Shen, W. Lower extremities kinematics variety of young women jogging with different heel height. Int J Biomed Eng Technol. 12 (3), 240-251 (2013).
- Zöllner, A. M., Pok, J. M., McWalter, E. J., Gold, G. E., Kuhl, E. On high heels and short muscles: A multiscale model for sarcomere loss in the gastrocnemius muscle. J Theor Biol. 365, 301-310 (2015).
- Opila-Correia, K. Kinematics of high-heeled gait with consideration for age and experience of wearers. Arch Phys Med Rehabil. 71 (11), 905-909 (1990).
- Cronin, N. J. The effects of high heeled shoes on female gait: A review. J Electromyogr Kinesiol. 24 (2), 258-263 (2014).
- Jones, G. D., James, D. C., Thacker, M., Green, D. A. Sit-to-stand-and-walk from 120% Knee Height: A Novel Approach to Assess Dynamic Postural Control Independent of Lead-limb. J Vis Exp. (114), e54323 (2016).
- Goss, D. L., et al. Lower extremity biomechanics and self-reported foot-strike patterns among runners in traditional and minimalist shoes. J Athl Train. 50 (6), 603-611 (2015).
- Chien, H. L., Lu, T. W., Liu, M. W. Effects of long-term wearing of high-heeled shoes on the control of the body's center of mass motion in relation to the center of pressure during walking. Gait Posture. 39 (4), 1045-1050 (2014).
- Chien, H. L., Lu, T. W., Liu, M. W., Hong, S. W., Kuo, C. C. Kinematic and Kinetic Adaptations in the Lower Extremities of Experienced Wearers during High-Heeled Gait. BME. 26 (3), 1450042 (2014).
- Novacheck, T. F. The biomechanics of running. Gait Posture. 7 (1), 77-95 (1998).
- Powell, D. W., Williams, D. B., Windsor, B., Butler, R. J., Zhang, S. Ankle work and dynamic joint stiffness in high-compared to low-arched athletes during a barefoot running task. Hum Mov Sci. 34, 147-156 (2014).
- Robbins, S. E., Gouw, G. J., Hanna, A. M. Running-related injury prevention through innate impact-moderating behavior. Med Sci Sports Exerc. 21 (2), 130-139 (1989).
- Simonsen, E. B., et al. Walking on high heels changes muscle activity and the dynamics of human walking significantly. J Appl Biomech. 28 (1), 20-28 (2012).
- Stefanyshyn, D. J., Nigg, B. M., Fisher, V., O'Flynn, B., Liu, W. The influence of high heeled shoes on kinematics, kinetics, and muscle EMG of normal female gait. J Appl Biomech. 16 (3), 309-319 (2000).
- Kerrigan, D. C., Lelas, J. L., Karvosky, M. E. Women's shoes and knee osteoarthritis. Lancet. 357 (9262), 1097-1098 (2001).
- Kerrigan, D. C., et al. Moderate-heeled shoes and knee joint torques relevant to the development and progression of knee osteoarthritis. Arch Phys Med Rehabil. 86 (5), 871-875 (2005).
- Beynnon, B. D., et al. The strain behavior of the anterior cruciate ligament during squatting and active flexion-extension a comparison of an open and a closed kinetic chain exercise. Am J Sports. 25 (6), 823-829 (1997).
- Fleming, B. C., et al. The gastrocnemius muscle is an antagonist of the anterior cruciate ligament. J Orthop Res. 19 (6), 1178-1184 (2001).
- Schipplein, O., Andriacchi, T. Interaction between active and passive knee stabilizers during level walking. J Orthop Res. 9 (1), 113-119 (1991).
- Baliunas, A., et al. Increased knee joint loads during walking are present in subjects with knee osteoarthritis. Osteoarthr Cartil. 10 (7), 573-579 (2002).
- Payne, C., Munteanu, S., Miller, K. Position of the subtalar joint axis and resistance of the rearfoot to supination. J Am Podiatr Med Assoc. 93 (2), 131-135 (2014).
- Cheung, R. T., Rainbow, M. J. Landing pattern and vertical loading rates during first attempt of barefoot running in habitual shod runners. Hum Mov Sci. 34, 120-127 (2014).
- Lieberman, D. E., et al. Foot strike patterns and collision forces in habitually barefoot versus shod runners. Nature. 463 (7280), 531-535 (2010).
- Voloshin, A., Loy, D. Biomechanical evaluation and management of the shock waves resulting from the high-heel gait: I-temporal domain study. Gait Posture. 2 (2), 117-122 (1994).
- Kerrigan, D. C., Todd, M. K., Riley, P. O. Knee osteoarthritis and high-heeled shoes. Lancet. 351 (9113), 1399-1401 (1998).
- Gu, Y., et al. Plantar pressure distribution character in young female with mild hallux valgus wearing high-heeled shoes. J Med Mech Biol. 14 (01), (2014).
- Yu, J., et al. Development of a finite element model of female foot for high-heeled shoe design. Clinical Biomechanics. 23, S31-S38 (2008).
