Summary
Это исследование расследовались кинематики нижних конечностей и наземных сил реагирования (ГФП) при умеренно высоких каблуках бегом и работает. Предметы были разделены на группы опытных пользователей и неопытные владельцы. Системы анализа трехмерного движения с платформой настроенные силы захватили нижних конечностей совместных движений и GRF.
Abstract
Ограниченное количество исследований изучили биомеханики нижних конечностей во время высоких каблуках бег и бег, и большинство исследований не смогли прояснить ношение опыт субъектов. Этот протокол описывает различия в нижних конечностей кинематики и наземных сил реагирования (ГФП) опытные владельцы (EW) и неопытные владельцы (Консультационном) при умеренно высоких каблуках бегом и работает. Систему анализа трехмерных (3D) движение с платформой настроенных сил был использован синхронно захватить совместного движения нижних конечностей и GRF. 36 девушек добровольно вызвались принять участие в этом исследовании и были заданы вопросы о высоких каблуках обуви ношение опыт, включая частота, продолжительность, типы пятки и пятки высот. Приняли участие одиннадцать, кто имел опыт работы 3-6 см каблуках как минимум три дня в неделю (6 ч в день в течение по крайней мере двух лет) и 11, которые носили высокие каблуки меньше, чем два раза в месяц. Темы, исполненные бегом и работает на комфортабельных низких и высоких скоростях, соответственно, с правом ноги полностью шагать на платформу силы проходя мимо вдоль тротуара 10 m. EW и Консультационном приняты разные биомеханические адаптации во время пробежки и работает. Консультационном выставлены обычно больший диапазон совместного движения, в то время как EW показали значительно больше скорость загрузки GRF во время бега. Таким образом дальнейшие исследования на нижних конечностей биомеханики походки, на высоких каблуках следует строго контролировать ношение опыт субъектов.
Introduction
На высоком каблуке дизайн всегда был одним из популярных особенностей женской обуви. Заставляя лодыжки в пассивное состояние подошвенной согнуты, на высоких каблуках значительно изменить пешеходных кинематики и кинетики. Несмотря на сообщил неблагоприятное воздействие на опорно-двигательный аппарат1, социальные и моды таможенных поощрять дальнейшее использование высоких каблуках2.
Системы оптического слежения, в настоящее время используется в большинстве лабораторий анализа походки для обоих клинических и научно-исследовательских целях, дать точные и надежные измерения 3D нижних конечностей совместных движений3. Эта технология обеспечивает «золотым стандартом» для анализа походки4. Согласованные результаты, на основе методики показали, что выше пятки высот привести к большей сгибания и лодыжки инверсии колена по сравнению с плоской обуви5,6,7. GRF является другой часто используемый параметр в анализа походки. Переход ДБГ к медиальной стопы, снижение ГФП в середине позицию, увеличилась вертикальная ГФП в пятки strike и увеличение пик передней задней GRF наблюдались также в высоких каблуках пешком1,6, 7 , 8.
Предыдущие исследования, упомянутого выше использовать методы, основанные главным образом на уровне пешком. В современном обществе, работает на автобус, бросаясь через улицу или лихой поймать последний толчок поезд все больше и больше женщин для использования более высоких скоростях каждый сейчас и потом. Есть ограниченные исследования, касающиеся биомеханики нижних конечностей во время высоких каблуках бегом и работает. ГУ и др. отметить, что совместное движение спектр колена отведения похищения и бедер сгибания расширение увеличилось значительно, как высота каблука, увеличилось во время пробежки9. Ограничение этого исследования является, что они набраны только обычное владельцы на высоком каблуке. Частое использование высоких каблуках потенциально могут вызвать структурные приспособления в мышц нижних конечностей. Zöllner et al. создал мультимасштабный Вычислительная модель, показывая, что мышцы могли постепенно адаптироваться к длине новой функциональной благодаря использованию высоких каблуках после хронические потери sarcomeres в серии10. Доказательства также демонстрирует, что кинематической проживание в походки, вызванных высоких каблуках различаются11опытных и неопытных пользователей. Данные, собранные из опытных и неопытных предметы могут маскировать статистические результаты12. Важно исследовать ли биомеханических изменений также очевидны в неопытных и опытных пользователей.
Целью данного исследования было исследовать различия в нижних конечностей кинематики и вертикальные GRF опытные владельцы (EW) и неопытные владельцы (Консультационном) при умеренно высоких каблуках бегом и работает. Это было предположить, что EW будет показывать быстрее самостоятельно предпочитает бег трусцой и управлением скорости, менее совместное движение и больших вертикальных GRF во время пробежки и работает.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
это исследование было одобрено Комитетом человеческой этики Нинбо университета (ARGH20150356). Все предметы дал их осознанного согласия для включения в исследование, и они были проинформированы о цели, требования и экспериментальные методы исследования.
1. походка лаборатории подготовки
- переключатель выключить любой лампы накаливания и оставить уровень разумной флуоресцентного освещения в лаборатории. Удаление всех маркеров и нежелательных объектов отражения, которые могут быть неправильно истолкованы как пассивный-светоотражающая маркеры захвата тома.
- Подключите соответствующий ключ к параллельному порту компьютера. Включите захвата движения камеры, проприетарные отслеживания программного обеспечения, платформа усилители и внешние аналого цифровой преобразователь (АЦП).
- Разрешить время для 8 камер для инициализации. Нажмите кнопку " локальная система " узел на " системы " на вкладке " ресурсов " панель. В " свойства " панели " локальная система " узел, тип " 100 " в " просил частота кадров " недвижимость в " системы " раздел, чтобы задать частоту дискретизации 100 Гц.
- Выберите " Камера " из списка представлений в " вид " панель. Место T-кадр, который состоит из 5 маркеров расположен фиксированное расстояние друг от друга, на платформе силы.
- В " системных ресурсов " дерево, разверните " камеры " узел и нажмите и удерживайте клавишу CTRL во время нажатия каждой камеры, перечисленных в узле. В " свойства " панели " камеры " узел, переместите " интенсивности вспышки " бар в " параметры " раздел влево или вправо для каждой камеры, чтобы убедиться, что данные от каждой камеры полностью, ясно и постоянно видимым в " вид " панели.
- Нажмите " системы подготовки " кнопку в " инструмент " панель. Нажмите кнопку " начало " кнопку в " калибровки камеры " секции и thenphysically волны калибровки палочка (T-кадр) в объеме захвата вертикального восьмерка пока движущихся вокруг области, предназначенные для захвата 3D-данных. Остановить размахивали когда синие индикаторы на передней части камеры перестанет мигать.
- В " обратной связи калибровки камеры " в разделе " инструмент " панели, контролировать прогресс бар, пока не завершится процесс калибровки камеры. Обзор " изображения ошибка " данных; приемлемые изображения ошибка каждой камеры должна быть меньше чем 0,3.
- Место T-кадр на полу, с Центральный маркер на левом верхнем углу силы платформы (60 × 90 см) и оси рамка по краям платформы силы. Убедитесь, что длинной оси кадра точек в направлении путешествия (передней направление).
- Выберите " 3D перспективы " из списка представлений в " вид " панель. В " задать объем происхождения " раздел, нажмите кнопку Пуск и щелкните " установить происхождение " кнопку, чтобы установить происхождение тома захвата.
- Спросить предмет Встаньте на платформе силы. Убедитесь, что направление вектора земли реакции, отображаются в области просмотра вверх и что масштабы компонент вертикальной силы равна массе тела x 9,81. Спросите тема уйти от платформы силы.
- В " системных ресурсов " дерево, щелкните правой кнопкой мыши на " силы платформа " узел и выберите " нулевой уровень " от " контекст " меню для калибровки силы платформы. Нажмите кнопку " подключения " узел на " системы " вкладка в " ресурсов " панель. В " свойства " панели " подключения " узел, тип " 1000 " в " просил частота кадров " недвижимость в " параметры " раздел, чтобы задать частоту дискретизации при 1000 Гц.
- Подготовить 16 пассивный-светоотражающая маркеры (диаметр: 14 мм), предварительно прикрепив их индивидуально к одной стороне двухсторонний скотч.
2. Тема подготовки
- Упорядочить результаты опроса о ношения обуви на высоком каблуке опыт, включая частота, продолжительность, типы пятки и пятки высот, которые должны быть переданы каждой добровольцев.
Примечание: Вопросы в опросе: (i) как часто вы носите обувь на высоких каблуках? (ii) сколько ч/мин вы носите обувь на высоком каблуке каждый раз? (iii) какие высоких каблуках вы обычно носите? Клин пятки или пятки? (iv) как велика обуви, что вы обычно носите? Здесь, 36 молодых женщин добровольно вызвались принять участие в этом тесте, но 14 из них были исключены для разных причин: чувствую себя неудобно с экспериментальной обувной (4), вальгусной деформации (3), имея только пятки клина опыт (3), Аномальные походки в экспериментальной Окружающая среда (2) и отсутствие на день тестирования (2). - Получения письменного согласия от предмета, которые удовлетворяют критериям включения.
Примечание: Критерии включения заключаются в следующем: не мышечно-скелетные повреждения, которые могут повлиять на нормальное бегом и работает походка; чувствовать себя комфортно с экспериментальной обувной предложил; доминирующей правой ноги; и размер 37 (EUR) EW (возраст: 24.2 ± 1,2 года; высота: 160 ± 2,2 см, масса: 51,6 ± 2,6 кг) носить обувь с узкими каблуки 3-6 см высотой минимум три дня в неделю (6 ч в день) для по крайней мере двух лет, при этом Консультационном (возраст : 23.7 ± 1,3 года; Высота: 162.3 ± 2,3 см; массы: 52,6 ± 4,5 кг) обувь на высоких каблуках меньше, чем два раза в месяц. - Спросить темы изменить в облегающие брюки и футболку.
- Мера предметы ' стоя высота (мм) и масса тела (кг). Измерьте длину ног (т.е. расстояние между Улучшенный подвздошной кости позвоночника и лодыжки внутреннего мыщелка, в мм), ширина колена (т.е., расстояние между медиальной и латеральной колена мыщелка, в мм) и ширины голеностопного сустава (т.е., Расстояние между медиальной и латеральной лодыжки мыщелка, в мм) с помощью измерения суппортами.
- Участки кожи Подготовьте анатомические костлявые достопримечательностей для размещения маркер.
- Бритья волос на теле, как уместно и употреблять алкоголь, влажные салфетки, удалить излишки пота и увлажнитель.
Примечание: Маркер места включают: Улучшенный передней подвздошной кости позвоночника (ЗУ/Раси), задняя Улучшенный подвздошной кости позвоночника (LPSI/RPSI), боковые середины бедра (LTHI/RTHI), боковых колена мыщелка (LKNE/RKNE), боковые середины голени (LTIB/RTIB), латеральной (Ланк/ранга), второй плюсневой головкой (LTOE/RTOE) и пяточной кости (LHEE/ри), где L и R префиксы указывают влево и соответственно ездить на ноги,.
- Бритья волос на теле, как уместно и употреблять алкоголь, влажные салфетки, удалить излишки пота и увлажнитель.
- Ощупывайте определить анатомические ориентир. Обведите кружком каждый ориентир на коже с помощью пера маркировки. Прикрепить 16 пассивный-светоотражающая маркеров на достопримечательности обеих нижних конечностей с двухсторонний скотч.
- Спросить вопросы изменения в экспериментальной обувной (высота каблука: 4,5 см) и затем ходить, бегать и бегать вдоль взлетно-посадочной полосы до тех пор, пока они являются физиологически и психологически комфортно с камерами и маркеры на их нижних конечностей (т.е., не влияние на участников) и они чувствуют, что они ходьба, бег трусцой и работает естественно.
- Спросить вопросы практики, бег трусцой вдоль взлетно-посадочной на удобной низкой скорости до тех пор, пока они не смогут бегать постоянно. Указание темы для выполнения некоторых прогрессивного обучения (например, делая усилия, чтобы толкать на постепенное увеличение скорости на беговой дорожке в безопасной и удобной диапазоне).
- Спросить их на практике, работающие на местах вдоль взлетно-посадочной полосы на удобной высокой скорости до тех пор, пока они не смогут устойчиво работать на этой скорости.
- Поручить предметам, чтобы попытаться начать бег/работает из различных начиная линий в пределах района начала несколько раз, чтобы найти соответствующую начальную позицию, обеспечение того, чтобы с правой ноги естественно забастовки и полностью контакты силы платформы когда мимо.
Рисунок 1: экспериментальный протокол. 8 инфракрасных камер захвата движения нижних конечностей во время пробежки и проходит вдоль взлетно-посадочной полосы. Правой ногой естественно ударов и полностью контакты платформы силы, проходя мимо. Кинематическая и кинетические данные были собраны синхронно. пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
3. статические калибровки
- нажмите " новой базы данных " кнопку в панели инструментов для создания новой базы данных. Нажмите " управления данными " кнопку в панели инструментов, чтобы открыть " управления данными " панель. В " управления данными " панели, нажмите кнопку ", новый пациент классификации " " нового пациента, " и " новая сессия " кнопки, в порядке. Возвращение к " ресурсов " панели, нажмите кнопку " создать новый предмет " кнопку, чтобы создать новый предмет и введите значения для всех антропометрических измерений (например, высота, вес, длина ног, ширина колена и лодыжки ширина) в " Свойства " панель для вновь созданного предмета.
- Нажмите " Go Live " кнопку в " ресурсы панели. " нажмите " разделить горизонтально " кнопку в " вид " панели и выберите " граф " в представлении списка в новый " вид " панель. Выберите " траектории игр " в " модель вывода " в раскрывающемся списке.
- Подтвердить, что количество маркеров в " граф " панель представление 16 и что такое же количество маркеров является видимым в " 3D перспективы " панель представление, что означает, что нет маркеров на нижней конечности смогли быть захвачен.
- Нажмите " тема подготовки " кнопку в " инструмент " панели.
- Спросить вопросу стоять в позе стационарных нейтральной в центре захвата тома для захвата статических данных.
- Нажмите " начало " кнопку в разделе захват субъекта, приблизительно 150 кадры и нажмите кнопку " остановить " кнопку.
Примечание: " начало " кнопка переключения " остановить " автоматически после нажатия на него
- Нажмите " начало " кнопку в разделе захват субъекта, приблизительно 150 кадры и нажмите кнопку " остановить " кнопку.
- Нажмите " реконструировать " кнопку в панели инструментов для отображения захваченного маркеров. Нажмите кнопку " лейбл " кнопку в " инструмент " панель и вручную назначить метки (16 в целом), перечисленные в " Руководство маркировки " секции для соответствующих маркеров в " 3D перспективы " панель представление. Пресс " Esc " ключа на клавиатуре, чтобы выйти из.
- Выберите " статические " в " трубопровода " выпадающего списка в " предмет калибровки " раздел. Проверить " левая нога " и " правой ногой " параметры в " статические параметры " панель. Нажмите кнопку " начало " кнопку в " предмет калибровки " раздел.
4. Динамические испытания
- спросить вопросу стоять на соответствующую начальную позицию.
- Нажмите " Go Live " кнопку в " ресурсов " панель. Нажмите кнопку " захват " кнопку в " инструмент " панель. Редактировать " суда имени " в " следующий судебного процесса установки " раздел.
- Нажмите " начало " кнопку в " захват " раздел, чтобы начать захват и затем немедленно дать вопросу устное распоряжение " идти бегом/Go работает. " убедитесь, что правой ноги естественно забастовки и полностью Контакты платформы силы, когда мимо ( рис. 1).
- Для пробежек испытания, попросите субъектов бегать на удобные низкой скорости, что они были знакомы с во время подготовки; для ходовых испытаний, попросите субъектов для выполнения высокой скоростью комфортабельных, что они были знакомы с во время подготовки. Разрешить 2-мин отдыха между двумя испытаниями.
- Захватить по крайней мере 3 полный последовательные шаги, включая шаг на платформе силы.
Примечание: Бег трусцой и ходовых испытаний выполняются произвольно. Для каждой скорости попросите субъектов повторить 5 испытаний. Отмена записи в случае падения и перемещения маркера или если происходит ненормальное походки. В случае маркеров перемещения/падения, повторно присоединить к заранее кожи Марк.
Рисунок 2 : интерфейс пользователя для Платформа динамических данных коллекции. пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
- нажмите " остановить " кнопку в " захват " раздел после предметом пробежки/работает до конца взлетно-посадочной полосы. Смотрите Рисунок 2.
Примечание: " начало " кнопку в " захват " Секция переключается на " остановить " автоматически после нажатия на него
5. После обработки с помощью программного обеспечения отслеживания собственности
- нажмите " управления данными " кнопку в панели инструментов. В " управления данными " панель, дважды щелкните имя судебного разбирательства. Нажмите кнопку " реконструировать " и " лейбл " кнопок в панели инструментов реконструировать 3D динамических моделей и для получения данных снят.
- На панели времени перемещения слева диапазон индикатора (синий треугольник) на шкале времени в кадр, в котором правой ноги поражает силой платформы. Выберите этот кадр согласно момент, когда возникает вертикальной силы вектор в панели просмотра.
- Переместить право диапазон индикатора (синий треугольник) на шкале времени в кадр, в котором произойдет следующее событие удар пяткой правой ноги.
Примечание: Выбор этой рамы зависит от elaborative субъективные оценки исследователи по данным момент когда есть не стандартный уступает перемещения маркера правой пятки.
- Переместить право диапазон индикатора (синий треугольник) на шкале времени в кадр, в котором произойдет следующее событие удар пяткой правой ноги.
- Правой кнопкой мыши на панели времени и выберите " Zoom для региона интерес " от " контекст " меню для определения желаемого кадры.
- Нажмите " лейбл " Попкина в " инструмент " панель. В " заполнение разрыва " раздел, нажмите на маркеры, траектории которых содержат пробелы, перечисленных в " траектории " столбец и затем нажмите кнопку " заполнения " кнопку " сплайн заполнить " инструмент.
Примечание: Количество пробелов, перечислены в " #Gaps " столбец. Нажав на " заполнения " кнопку " сплайном заполнить " инструмент заполняет один пробел. " Сплайном заполнить " метод обычно используется для разрыва экземпляров меньше или равна 60 кадров. - Нажмите " трубопровода " кнопку в " инструмент " панель. Выберите " динамического " от " текущего конвейера " список. Переместите индикатор (синий ползунок) вдоль временной шкалы до последнего кадра. Нажмите кнопку " запуска " кнопку, чтобы начать процесс трубопровода и динамические испытания in.csv формат для последующей обработки в программное обеспечение для анализа данных экспорта.
6. Анализ данных
- НЧ-фильтр кинематической и кинетические данные с помощью 4 th-порядка фильтров Баттерворта с отсечения частот на 10 и 25 Гц, соответственно 13 (см. Таблицу материалы).
- Делят передней Улучшенный перемещения маркера на право передней Улучшенный подвздошные ости к соответствующему времени чтобы вычислить скорость бега/работает.
- Определить передней задней перемещения маркера на право пятки между последовательными пятки забастовка событиями как длину шага. Определение взаимных походку цикла как шаг частоты.
- Определить разницу между пик угол и угол Долина фазе как совместный диапазон движения (ROM).
- Расчет вертикальных средняя загрузка курса путем определения наклона вертикальной кривой ДБГ время от 20-80% времени позицию от первоначального контакта для воздействия силы 14.
Примечание: Определить первоначальный контакт как мгновение, когда вертикальная GRF последовательно измеряется более 0 н. - Нормализовать вертикальной GRF тела (BW %).
- Сначала в среднем 5 испытаний от каждого предмета и затем средний эти результаты для всех субъектов.
Примечание: Параметры включают бег трусцой и запуск скорость, длина шага, шаг частоты, совместные (то есть, голеностопного, коленного и тазобедренного) 3D (ROM) и пик угол фазе, угол на пятку-в сагиттальной плоскости, сила удара (F i), (пик) силы P F) и скорость вертикальной средней загрузки (VALR). - Передачи данных статистического программного обеспечения для статистического анализа.
7. Статистический анализ
- выполнять два отдельных независимых образцы t тесты, чтобы оценить последствия ношения опыт. Выполните два отдельных парных образцов t тесты для оценки последствий запуска скорость на нижних конечностей кинематики и GRF. Рассмотрим статистические результаты как значительный, если p < 0.05.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Все результаты представлены здесь как среднее ± стандартное отклонение. Скорость бега был значительно больше, чем скорость бега, независимо от ношения опыт (EW: Jog vs. запуск: 2.50 ± 0,14 против 3.05 ± 0,14, p = 0,010; Консультационном: Толкать против Run: 2.24 ± 0,26 против 2,84 ± 0.29, p = 0,028; в м/с) (Таблица 1). Без существенных различий в соответствующей скорости бега/работает EW и Консультационном был найден. Как правило, длина шага EW был больше, чем в Консультационном (Jog: EW против Консультационном: 1,86 ± 0,06 против 1,49 ± 0,20, p = 0.016; Пробег: EW против Консультационном: 2.15 ± 0,14 против 1,79 ± 0,16, p = 0,004; в м) в то время как шаг частоты показало обратное (Jog: EW против Консультационном: 82.43 3.48 vs. 90.74 ± 2,92, p = 0,024; Пробег: EW против Консультационном: 85.84 3.39vs. 96.16 ± 3.00, p = 0,015; в шаги/мин) (Таблица 1). Консультационном показали значительно больше длина шага (p = 0,025) и частоты (p = 0,010), и EW показали значительно больше длина шага (p = 0,017), во время бега по сравнению с бегом.
В сагиттальной плоскости, статистические результаты из парных независимые t тесты показали, что лодыжки ROM EW была значительно меньше, чем в Консультационном (Jog: EW против Консультационном: 39.40±4.44 против 47.88±2.59, p= 0,000; Пробег: EW против Консультационном: 36.16±2.42 против 43.89±3.70, p= 0,006; в градусах) (рис. 3). Кроме того, лодыжки подошвенного сгибания на пятки забастовка EW была значительно меньше, чем в Консультационном (Jog: EW против Консультационном:-10.95 2.15 vs. -14.34 ± 2.31, p = 0,014; Пробег: EW против Консультационном:-9.97 0,85 vs. -13.63 ± 0,72, p = 0,011; в градусах) (Таблица 3). Колено ROM EW во время бега был значительно больше по сравнению с Консультационном (Jog: EW против Консультационном: 30.37 2.11 против 29,90 ± 2,67, p = 0,030; Пробег: EW против Консультационном: 30.97 0.86 против 30.16 ± 1,79; в градусах) (рис. 3). Наоборот, сгибание колена пик EW во время бега был значительно меньше (Jog: EW против Консультационном: 39.47 1.80 против 45.01 ± 2.04, p = 0,017; Пробег: EW против Консультационном: 42.73 2.13 против 44.16 ± 2,07; в градусах) (Таблица 2). Сгибание бедра пик (Jog: EW против Консультационном: 27.70 2.82 против 27.69 ± 4.00; Пробег: EW против Консультационном: 36.02 2.94 против 29.15 ± 4.10, p = 0,000; в градусах) и сгибание на пятки забастовка (Jog: EW против Консультационном: 27.54 2,84 против 27.61 ± 3.92; Пробег: EW против Консультационном: 35.99 2,96 против 29.09 ± 4.10, p = 0,000; в градусах) из EW во время запуска, были значительно больше по сравнению с теми Консультационном (Таблица 2 и таблице 3). Кроме того, статистические результаты из парных образцов t тесты показали, что Консультационном представлены значительно меньше подошвенного сгибания на пятки забастовка (Jog vs. запуск:-14.34 2.31 vs. -13.63 ± 0,72, p = 0,044; в градусах) (Таблица 3 ) и EW представлено значительно больше хип ROM (Jog vs. запуск: 39.22 3,73 против46.12 ± 3.88, p = 0,010; в градусах), пик сгибания (Jog vs. запуск: 27.70 2.82 против 36.02 ± 2.94, p = 0,000; в градусах), и сгибание на пятку (Jog vs. запуск: 27.54 2,84 против 35.99 ± 2,96, p = 0,000; в градусах) во время работы по сравнению с бегом (Рисунок 2, Таблица 2и таблице 3).
Во фронтальной плоскости, лодыжки ROM (Jog: EW против Консультационном: 4.90 0,48 против 6.66 ± 0,26, p = 0,001; Пробег: EW против Консультационном: 5.76 0.46 против 6.30 ± 0,44; в градусах) и пик инверсии (Jog: EW против Консультационном: 5.51 0,40 против 7,51 ± 0,43, p = 0,022; Пробег: EW против Консультационном: 6.80 0,23 против 7.73 ± 0,33, p = 0,040; в градусах) EW был меньше по сравнению с теми Консультационном, и существуют значительные различия в ПЗУ во время бега и пик инверсии во время пробежки и работает (рис. 2 и Таблица 2). Колено показали аналогичные результаты для ПЗУ (Jog: EW против Консультационном: 7.23 2.17 против 11,27 ± 1.20, p = 0,010; Пробег: EW против Консультационном: 9,19 1.15 против 11.04 ± 1,63; в градусах) и пик похищения (Jog: EW против Консультационном: 4.57 0,60 против 5.16 ± 0,58; Пробег: EW против Консультационном: 5.84 0,69 против 7.12 ± 0,89; в градусах) с лодыжки, но значительные различия существовали только в ПЗУ во время пробежки (рис. 2 и Таблица 2). Что касается бедра, только пик похищение показал существенное различие между EW и Консультационном (Jog: EW против Консультационном: 6.80 0,89 против 12.62 ± 1.23, p = 0,000; Пробег: EW против Консультационном: 7.73 1.01 против 13,37 ± 2.07, p = 0,000; в градусах) (Таблица 2). Когда сравнения были сделаны между бег и бег, лодыжки пик инверсии EW (Jog vs. запуск: 5.51 0,40 против 6,80 ± 0,23, p = 0,042; в градусах) и похищение пик колена Консультационном (Jog vs. запуск: 5,16 ± 0,58 против 7.12 ± 0,89, p = 0,017; в градусах) показали, чтобы быть больше, с статистической значимости во время запуска (Таблица 2).
В плоскости transvers, скорость бега показал очевидное влияние на EW которые выставлены значительно больше наружного поворота лодыжки (Jog vs. запуск:-23.58 1.05 vs. -26.82 ± 1,90, p = 0,023; в градусах) и колена (Jog против Пробег: 12.13 2.19 против 15,95 ± 1.62, p = 0,012; в градусах) во время работы по сравнению с бегом (Таблица 2). Во время бега, EW также выставлены значительно меньше колена ROM (Jog: EW против Консультационном: 16.91 2.21 против 18.34 ± 1,08; Пробег: EW против Консультационном: 16.26 1,72 против 19.97 ± 1.26, p = 0,009; в градусах) и больше хип пик внутреннее вращение (Jog: EW против Консультационном: 15.34 1.53 против 14.69 ± 0,95; Пробег: EW против Консультационном: 16.91 1.56 против 14.72 ± 0.99, p = 0,028; в градусах) по сравнению с Консультационном (рис. 2 и Таблица 2).
Рисунок 4 показывает средние ансамбль вертикальной ГФП в условиях EW-Jog, EW-Run, Консультационном-излом и Консультационном-Run. Кривая ДБГ время EW характеризуется первоначального пик, сразу же последовала небольшая волна в период поглощения удара, особенно во время бега. В отличие от, что Консультационном относительно свободно после первоначального пик. Существует никакого существенного различия в imсилу пакт между EW и Консультационном и никакого существенного различия было отмечено между бегом и запуска (Рисунок 4). По сравнению с Консультационном, EW показали значительно больше максимальной силы, независимо от скорости (Jog: EW против Консультационном: 2.42 ± 0.12 против 2.05 ± 0,24, p = 0,035; Пробег: EW против Консультационном: 2.51 ± 0,14 против 2.27 ± 0,12, p = 0,042; в массы тела). VALR представил быть высоким, при условии EW-Run и был значительно выше, чем в условиях EW-Jog (EW-Run против EW-Jog: 102.66 4.99 vs. 62.40 ± 10,46, p = 0,000; % веса тела) и Консультационном-Run (EW-Run против. Консультационном Run: 102.66 4.99 против 78,15 ± 17.00, p = 0,000; в % веса тела).
Рисунок 3: Совместная ROM фазе (EW: n = 11; Консультационном: n = 11). (X) в сагиттальной плоскости. (Y) во фронтальной плоскости. (Z) в поперечной плоскости. * Статистической значимости. Планки погрешностей сослаться стандартных отклонений. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 4 : Ансамбль средние вертикальных GRF объединяет четыре условиях (EW: n = 11; Консультационном: n = 11; За). (a) EW-излом. (b) EW-Run. (c) Консультационном излом. (d) Консультационном Run. Затененные участки относятся к стандартным отклонением. F,я представляет силу удара. Fp представляет пиковое усилие. VALR представляет собой вертикальный средняя загрузка курса. BW означает веса. существенное различие между EW-излом и EW-Run; c существенное различие между EW-излом и Консультационном-излом; d существенное различие между EW-Run и Консультационном-Run. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
| Параметры | EW (n = 11) | Консультационном (n = 11) | ||
| Излома | Запуск | Излома | Запуск | |
| Скорость (м/сек) | 2,50 ± 0,14 | 3.05 ± 0,14 | 2.24 ± 0,26b | 2.84 ± 0.29 |
| Длина шага (м) | 1.86 ± 0,06, c | 2.15 ± 0,14d | 1.49 ± 0,20б | 1.79 ± 0,16 |
| Шага частоты (шаги/мин) | 82.43 ± 3.48c | 85.84 ± 3.39d | 90.74 ± 2,92b | 96.16 ± 3.00 |
| существенное различие между EW jog и EWзапуска; | bсущественное различие между Консультационном jog и Консультационном запуска; | cсущественное различие между EW jog и Консультационном излом; | dсущественное различие между EW запуска и Консультационном запуска. | |
Таблица 1: Пространственно временные параметры (среднее ± SD).
| Габаритные размеры | Совместное (степень) | EW (n = 11) | Консультационном (n = 11) | ||
| Излома | Запуск | Излома | Запуск | ||
| Сагиттальная плоскость | Лодыжки | 12.86 ± 2.10 | 10.64 ± 0,86 | 12.94 ± 1,88 | 10.73 ± 1.02 |
| Колено | 39.47 ± 1.80c | 42.73 ± 2.13 | 45.01 ± 2.04 | 44.16 ± 2.07 | |
| Бедра | 27.70 ± 2.82 | 36.02 ± 2.94d | 27.69 ± 4.00 | 29.15 ± 4.10 | |
| Фронтальной плоскости | Лодыжки | 5.51 ± 0,40, c | 6.80 ± 0,23d | 7.51 ± 0,43 | 7.73 ± 0,33 |
| Колено | 4.57 ± 0,60 | 5.84 ± 0,69 | 5.16 ± 0,58b | 7.12 ± 0,89 | |
| Бедра | 6.80 ± 0,89c | 7.73 ± 1.01d | 12.62 ± 1.23 | 13.37 ± 2.07 | |
| Поперечной плоскости | Лодыжки | -23.58 ± 1,05 | -26.82 ± 1.90 | -26.29 ± 1.06 | -26.73 ± 0,55 |
| Колено | 12.13 ± 2.19 | 15.95 ± 1.62 | 15.44 ± 1.52 | 15,88 ± 0.99 | |
| Бедра | 15.34 ± 1.53 | 16.91 ± 1.56d | 14.69 ± 0,95 | 14.72 ± 0.99 | |
| существенное различие между EW jog и EWзапуска; | bсущественное различие между Консультационном jog и Консультационном запуска; | cсущественное различие между EW jog и Консультационном излом; | dсущественное различие между EW запуска и Консультационном запуска. | ||
Таблица 2: Пик угол фазе в трех измерениях (среднее ± SD).
| Суставов (степень) | EW (n = 11) | Консультационном (n = 11) | ||
| Излома | Запуск | Излома | Запуск | |
| Лодыжки | -10.95 ± 2.15c | -9.97 ± 0,85d | -14.34 ± 2.31b | -13.63 ± 0,72 |
| Колено | 18.72 ± 5,87 | 24.06 ± 3,42 | 23.39 ± 2.22 | 26.34 ± 1.47 |
| Бедра | 27.54 ± 2,84 | 35.99 ± 2,96d | 27.61 ± 3.92 | 29.09 ± 4.10 |
| существенное различие между EW jog и EWзапуска; | bсущественное различие между Консультационном jog и Консультационном запуска; | cсущественное различие между EW jog и Консультационном излом; | dсущественное различие между EW запуска и Консультационном запуска. | |
Таблица 3: Совместное угол на пятку-в сагиттальной плоскости (за).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Один дефект большинства исследований, которые анализируют биомеханики походки, на высоких каблуках игнорирует возможность важность опыта, носить высокие каблуки12. Это исследование темы разделены на группы регулярных и нерегулярных пользователей изучить воздействие высоких каблуках обуви носить опыт на нижних конечностей кинематики и ГФП при умеренно высоких каблуках, бег трусцой и работает.
EW и Консультационном показал сопоставимой скорости бега/работает. По сравнению с EW, Консультационном принял более высокой частоте шага и короче длина шага, которые могли бы быть стратегию для поддержания баланса тела15,16. Длиннее длина шага EW вероятно связано с крупного расширения колена во время выталкивания, который также увеличивает колена ROM в сагиттальной плоскости. Аналогичным образом EW выставлены более хип сгибания расширение ROM, с повышенной пик сгибания. Это может способствовать снижению центра масс, повышение стабильности тела17. Однако снижение ROM тазобедренного и коленного EW в лобной и поперечных плоскостях можно объяснить как адаптация после длительного использования высоких каблуках для контроля суставов от чрезмерного движения. Более гибкие лодыжки, с большей ROM в сагиттальной плоскости Консультационном, служит менее эффективным рычагом для применения силы мышц на землю. Это потенциальный фактор усталости мышц, из-за большей требуется мышечной работы для достижения аналогичных количество выходных во время пропульсивной установки периода18.
Сообщается, что более хип сгибания быть компенсационный механизм для смягчения GRF для предотвращения травмы7,19. В этом исследовании EW выставлены более сгибание бедра пик, в то время как Консультационном показал больше пик сгибание колена. Сгибание колена увеличение может привести к чрезмерной колена разгибателей момент20 и прямая мышца бедра деятельности7,21, оба из которых являются причинами колена перегрузки22,23. Предыдущие исследования также сообщил, что выше quadricep сил индуцированных увеличение колена сгибание увеличение проксимальной передней большеберцовой поперечной силы, которая является одним из основных факторов передней крестообразной связки штамм24,25. Аналогичным образом больше пик отведения Консультационном во время бега может увеличить нагрузки медиального отсека колено26,27 и способствовать развитию коленного остеоартрита1,23. В сочетании с подошвенной согнуты позицию, больше пик инверсии Консультационном, подвергает их риску высоких боковых лодыжки растяжений28. Одно из возможных объяснений для уменьшения инверсии EW является увеличение пронатор активности, вызванные долгосрочный эффект использования высокого каблука15,16.
Более высокие силы удара и скорость загрузки во время бега были рассмотрены потенциальные факторы травмы нижних конечностей29,30. Существует никакого существенного различия в силу удара, наблюдается между EW и Консультационном во время пробежки и работает. Однако скорость загрузки EW был заметно выше во время бега, который в значительной степени обусловлен быстрее временных сил. Он широко документально подтверждено, что сила удара с быстрый рост создаст надежную shockwave на пятки забастовка событие, которое затем передается до травмы мягких тканей31, вероятно, причиной суставов нижних конечностей и в конечном итоге приводит к дегенеративным совместных расстройств32. Другой ключ найти что EW показал высокий пик GRF чем Консультационном, который могла бы способствовать увеличению лодыжки подошвенной сгибателей и пронатор моменты15,16, уменьшение лодыжки нестабильности в период движения. Однако высокий пик GRF также указывается выше подошвенного давления на плюсневой области. Это может привести к деформации первый плюснефаланговый совместных33,34.
Результаты зависят от ряда важных шагов в протоколе. Во-первых отключение лампы накаливания и регулировка интенсивности вспышки оптимальной камеры необходимы для обеспечения точности оптического 3D маркером отслеживания. Во-вторых Калибровка камеры внутри тома, захвата имеет важное значение для дальнейшей оптимизации точности захвата движения. В-третьих расположение пассивной светоотражающие маркеров на коже следует тщательно определены и отмечен перед присоединением маркеров, так что знак может быть повторно присоединен к том же месте в случае маркер перемещения/падение. В-четвертых калибровки силы платформы на нулевой уровень перед началом каждого динамического испытания необходимо обеспечить точность записи данных силы. Исследования, которые объяснить испытуемых ношение опыт мог бы представить конкретную информацию о уменьшения травмы в целевой популяции. Кроме того еще одно преимущество этого протокола представляет в пост-обработки данных. Хотя программное обеспечение для анализа профессиональных биомеханики является ведущим инструментом для управления данными, он имеет свои пределы с точки зрения графическое представление данных. В настоящем исследовании использованы альтернативы для печати данных (см. Таблицу материалов). Существуют также ограничения для данного исследования. Во-первых небольшой выборки размер 11 опытных предметам и 11 неопытных предметам может повлиять на статистику, что приводит к не значительные различия. Во-вторых, пятки забастовка события на платформе силы (первый кадр) могут контролироваться в панели представление согласно момент, когда вектор силы возникает; Однако последующие пятки забастовка на земле (конечный кадр) можно оценить лишь субъективно исследователями по данным момент когда есть не стандартный уступает перемещения маркера правой пятки. Выбор этого кадра может варьироваться в зависимости от различных исследователей. Отсутствие параметров, таких как совместные момент и совместной работы, которая может также объяснить механизмы нижних конечностей, является еще одним ограничением данного исследования.
В заключение регулярных и нерегулярных каблуках владельцы принимают разные биомеханические адаптации во время пробежки и работает. Результаты этого исследования показывают, что дальнейшие исследования, оценки биомеханики походки, на высоких каблуках следует тщательно учитывать индивидуальные ношение опыт.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Авторы не имеют ничего сообщать.
Acknowledgments
Это исследование финансируется национальным естественных наук фонд Китая (81301600), к. с. Вонг Magna фонд в Нинбо университет, Национальный фонд социальных наук Китая (16BTY085), Чжэцзян социальных наук программа «Zhi Jiang молодежный проект» (16ZJQN021YB ), Loctek эргономичный Technology Corp и Анта спортивные товары Limited.
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).
