Summary
Denne studien undersøkt lavere lem kinematikk og bakken reaksjonsstyrke (GRF) under moderat høyhælte jogging og løping. Fag var delt inn i grupper av erfarne brukere og uerfarne wearers. En tredimensjonal bevegelse analysesystem med en konfigurert force plattform fanget lavere lem felles bevegelser og GRF.
Abstract
Et begrenset antall studier har utforsket lavere lem biomekanikk høyhælte jogging og løping, og de fleste studier har ikke avklare iført opplevelsen av fag. Denne protokollen beskriver forskjellene i nedre lem kinematikk og bakken reaksjonsstyrke (GRF) mellom erfarne wearers (EW) og uerfarne brukere (IEW) under moderat høyhælte jogging og løping. En tredimensjonal (3D) bevegelse analysesystem med en konfigurert force plattform ble brukt til å fange synkront lavere lem felles bevegelser og GRF. 36 unge kvinner frivillig å delta i denne studien, og ble spurt om høyhælte sko-wearing opplevelse, inkludert frekvens, varighet, hæl typer og hælen høyder. Elleve som hadde opplevelsen av 3-6 cm hæler i minst tre dager per uke (6 h per dag i minst to år) og elleve som hadde høye hæler mindre enn to ganger per måned deltok. Fag utført jogging og løping på behagelige lave og høye hastigheter, med høyre foten henholdsvis helt stepping på en force plattform når passerer langs en 10 m gangvei. EW og IEW vedtatt forskjellige biomekaniske tilpasninger mens jogging og løping. IEW viste et generelt større spekter av felles bevegelse, mens EW viste en dramatisk større lasting hastighet på GRF under kjøring. Derfor skal videre studier på nedre lem biomekanikk av høyhælte gangart strengt kontrollere iført opplevelsen av fagene.
Introduction
Høy hæl design har alltid vært en av de populære funksjonene fra kvinners fottøy. Tvinge ankelen i en passiv plantar bøyes tilstand, endre høyhælte sko betydelig gangavstand kinematikk og kinetics. Til tross for rapporterte bivirkninger på bevegelsesapparatet1, sosiale og mote oppfordrer skikker fortsatt bruk av høyhælte sko2.
Optisk sporingssystemer, for øyeblikket brukes i fleste gait analyse laboratorier for både klinisk og forskning, gir nøyaktig og pålitelig måling av 3D lavere lem felles bevegelser3. Denne teknologien gir en "gold standard" for gangart analyse4. Konsekvente resultater basert på teknikken har avdekket at høyere hælen høyder føre til større kneet strekking og ankel inversjon sammenlignet med flate sko5,6,7. GRF er en annen brukte parameter i gait analyse. Skifte av GRF mot mediale forfoten, redusert GRF under midt holdning, økt loddrett GRF hæl-strike, og økt peak anterior-posterior GRF har også blitt observert i høyhælte gangavstand1,6, 7 , 8.
Tidligere studier referert ovenfor bruker basert på nivå gåing. I moderne samfunn, kjører bussen darting over en travel gate og flott å fange den siste tog push flere og flere kvinner å bruke høyere hastigheter nå og da. Det er begrenset studier om lavere lem biomekanikk under høyhælte jogging og løping. Gu et al. bemerket at felles motion rekke kneet bortføring-Adduktion og hip strekking forlengelse økte betydelig som hæl høyden økt under jogging9. Begrensning av denne studien er at de bare tok vanlig høy hæl wearers. Hyppig bruk av høyhælte sko kan potensielt indusere strukturelle tilpasninger i nedre lem muskler. Zöllner et al. opprettet en multiscale beregningsmodell avsløre at muskelen er å gradvis justere ny funksjonell lengden på grunn av bruk av høye hæler etter et kronisk tap av sarcomeres i serien10. Dokumentasjon viser også at Kinematisk Overnattingssteder i gangart forårsaket av høyhælte sko varierer mellom erfarne og uerfarne wearers11. Data samlet inn fra både erfarne og uerfarne fag kan maskere statistiske resultater12. Det er viktig å utforske om biomekaniske endringene er tilsvarende åpenbare uerfarne og erfarne brukere.
Formålet med denne studien var å undersøke forskjellene i nedre lem kinematikk og loddrett GRF mellom erfarne wearers (EW) og uerfarne brukere (IEW) under moderat høyhælte jogging og løping. Var hypotesen at EW ville vise raskere selv foretrukket for jogging og løping hastigheter, mindre felles motion og større loddrett GRF under jogging og løping.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
denne studien har blitt godkjent av menneskelig etikk komiteen av Ningbo universitetet (ARGH20150356). Alle fag ga sitt samtykke for inkludering i studien, og de ble informert av mål, krav og eksperimentelle prosedyrer for studien.
1. gangart laboratorium forberedelse
- bytte av noen glødende lys og la et rimelig lysstoffrør nivå i laboratoriet. Fjerne alle markører og uønskede objekter refleksjon som kan feiltolkes som passiv retro-reflekterende markører fra fangst volumet.
- Koble riktig dongle til parallellporten på datamaskinen. Slå på den bevegelse-fange kameraer, proprietære sporing, plattform forsterkere, og eksterne analog til digital omformer (ADC).
- Tillat tid for 8 kameraene initialisere. Klikk på " lokalt System " node på den " System " kategorien i " ressurser " ruten. I den " egenskaper " ruten i den " lokalt System " node, type " 100 " i den " forespurt bildefrekvens " eiendom i det " systemet " delen Angi samplingsfrekvens på 100 Hz.
- Velg " kamera " fra visning-listen i den " visningen " ruten. Sted T-rammen, som består av 5 markører ligger en bestemt avstand fra hverandre, på kraft plattformen.
- i den " systemressurser " treet, utvide den " kameraer " node og trykk og hold CTRL-tasten mens du klikker hvert kamera under noden. I de " egenskaper " ruten i den " kameraer " node, flytte den " Strobe intensitet " bar i den " innstillinger " delen til venstre eller høyre for hvert kamera å sikre at data fra hvert kamera er helt klart, og stadig synlig i den " Vis " ruten.
- Klikk på " systemforberedelsesverktøyet "-knappen i den " verktøyet " ruten. Klikk på " Start "-knappen i den " kalibrere kameraer " delen og thenphysically bølge kalibrering tryllestaven (T-ramme) i fangst volumet i en loddrett åttetall mens flytte rundt området ment for erobringen av 3D-data. Slutte å vinke når de blå statuslamper foran kameraene slutte å blinke.
- i det " kameraer kalibrering tilbakemelding " delen i den " verktøyet " ruten overvåke fremdriftsindikatoren til kameraet kalibreringsprosessen er fullført. Gjennomgang av " Image feil " data. akseptabelt bilde feilen av må være mindre enn 0,3.
- Sted T-rammen på gulvet med sentrale markøren på hjørnet øverst til venstre av force plattformen (60 cm x 90 cm) og aksene av rammen langs kantene av force plattform. At den lange aksen av rammen punktene i reise retning (anterior retning).
- Velg " 3D-perspektiv " i visning-listen i den " visningen " ruten. I den " Angi volum opprinnelse " delen Klikk startknappen og velg den " sette opprinnelse " knappen for å angi opprinnelsen til fange volumet.
- Spør et emne å gå på styrke plattformen. Kontroller at retning av bakken reaksjon vektoren vises i visningsruten er oppover og at omfanget av komponenten loddrett kraft er lik kroppsmasseindeks x 9,81. Spør gjenstand for gå fra styrke perrongen.
- i den " systemressurser " treet, høyreklikk på den " tvinge plattform "-noden og velger " null nivå " fra den " sammenheng " menyen kalibrere styrke plattformen. Klikk på " tilkobling " node på det " System " kategorien i den " ressurser " ruten. I de " egenskaper " ruten i den " tilkobling " node, type " 1000 " i den " forespurt bildefrekvens " eiendom i den " innstillinger " delen for å angi samplingsfrekvens på 1000 Hz.
- Forberede 16 passiv retro-reflekterende markører (diameter: 14 mm) av pre feste dem individuelt til en side av dobbeltsidig teip.
2. Underlagt forberedelse
- Ordne resultatene av undersøkelsen om høy hæl sko-bruk erfaring, inkludert frekvens, varighet, hæl typer, og hæl høyder, som bør gis til hver frivillig.
Merk: Spørsmål i undersøkelsen: (i) hvor ofte vil du ha din høyhælte sko? (ii) hvor mange h/min har du bære høyhælte sko hver gang? (iii) hva slags høyhælte sko vil du vanligvis ha? Kilehæl eller stiletto hæl? (iv) hvor høy er skoen som du vanligvis bruker? Her 36 unge kvinner frivillig å delta i testen, men 14 av dem ble ekskludert diverse grunner: følelsen ukomfortabel med eksperimentelle skoen (4), hallux valgus (3), bare å ha kilehæl erfaring (3), unormal gangart i det eksperimentelle miljø (2) og fravær ved testing (2). - Få skriftlig samtykke fra emne som oppfylle inklusjonskriterier.
Merk: Inklusjonskriterier er som følger: ingen skjelettplager som kan påvirke normale jogging og kjører gangart; følelsen komfortabel med eksperimentelle skoen tilbys; høyre fot dominerende; og 37 (EUR) EW (alder: 24.2 ± 1,2 år, høyde: 160 ± 2.2 cm, masse: 51.6 ± 2,6 kg) slitasje sko med smale hæler 3-6 cm høye i minst tre dager per uke (6 h per dag) i minst to år, mens IEW (alder : 23,7 ± 1.3 år; høyde: 162.3 ± 2.3 cm; masse: 52.6 ± 4,5 kg) bære høyhælte sko mindre enn to ganger per måned. - Spør fagene endre tettsittende bukser og en t-skjorte.
- Mål fag ' stående høyde (mm) og kroppsmasseindeks (kg). Måle Ben lengden (dvs. avstanden mellom overlegen iliaca ryggraden og ankel interne condyle, i mm), kneet bredde (dvs. den avstanden mellom den mediale og laterale kneet condyle, i mm) og ankel bredde (dvs. til avstanden mellom den mediale og laterale ankel condyle, i mm) bruke måle calipers.
- Forberede huden områder av anatomiske benete for markør plassering.
- Barbering kroppshår som passer og bruk alkohol wipes for å fjerne overflødig svette og fuktighetskrem.
Merk: Markørplasseringer inkluderer: fremre overlegen iliaca ryggraden (LASI/RASI), bakre overlegen iliaca ryggraden (LPSI/RPSI), laterale midten av låret (LTHI/RTHI), lateral kneet condyle (LKNE/RKNE), laterale midt skaft (LTIB/RTIB), laterale malleolus (LANK/RANK), andre metatarsal hodet (LTOE/RTOE) og calcaneus (LHEE/RHEE), der L og R prefiksene angir venstre og ri Ben, henholdsvis.
- Barbering kroppshår som passer og bruk alkohol wipes for å fjerne overflødig svette og fuktighetskrem.
- Palpate å identifisere anatomiske landemerke. Sirkel hver landemerke på huden med en merkepenn, fargeblyant. Knytte 16 passiv retro-reflekterende markører på landemerkene i begge sider av lavere lemmer med dobbeltsidig teip.
- Spør fagene endre inn i eksperimentell skoen (hæl høyde: 4,5 cm) og deretter gå, jogge, og kjører fritt langs rullebanen til de er fysiologisk og psykologisk komfortabel med kameraer og markører på beinlidelser (dvs. ingen innflytelse på deltakerne) og de føler at de er walking, jogging og kjører selvsagt.
- Spør fagene praksis jogge langs rullebanen en behagelig lave turtall til kan jogge jevnt. Instruere fagene utføre noen progressive trening (f.eks gjør et forsøk å jogge med en stadig økende hastighet på en tredemølle i et trygt og komfortabelt område).
- Be dem om å praksisen kjøre på bakken langs rullebanen på en komfortabel høy hastighet til de er kjøpedyktig løpe jevnt ved denne hastigheten.
- Instruere emner prøver å starte jogging/kjører fra annerledes igangsetting linjer i startområdet flere ganger for å finne en passende startposisjonen, sikrer at høyre foten naturlig streik og helt kontakter styrke plattformen Når forbi.
figur 1: eksperimentelle protokollen. 8 infrarøde kameraer fange lavere lem bevegelser mens jogs og går langs rullebanen. Høyre foten naturlig streik og kontakter helt styrke plattformen når forbi. Kinematisk og kinetisk dataene ble samlet lyst. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
3. statisk kalibrering
- Klikk på " ny Database "-knappen i verktøylinjen for å opprette en ny database. Klikk på " Data Management "-knappen i verktøylinjen for å åpne den " Data Management " ruten. I den " Data Management " ruten klikker den " ny pasient klassifisering, " " ny pasient, " og " ny økt " knapper, i rekkefølge. Tilbake til den " ressurser " ruten klikker den " oppretter et nytt emne " knappen for å opprette et nytt emne, og angi verdier for alle anthropometric mål (f.eks, høyde, vekt, beinlengde, kne bredde og ankel bredde) i det " Egenskaper " ruten for nylig opprettede emnet.
- Klikk den " gå Live " knappen i den " ressurser ruten. " Klikk den " del horisontalt "-knappen i den " visningen " ruten og velg " graf " i visning-listen i den nye " visning " ruten. Velg " bane antall " i den " modellen utgang " nedtrekksliste.
- Bekrefte at antall markører i den " graf " visningsruten er 16 og at samme antall markører er synlig i den " 3D-perspektiv " visningsruten, betyr at ingen indikatorer på lavere lem ikke fanges.
- Klikk på " emnet forberedelse "-knappen i den " verktøyet " ruten.
- Spør faget til å stå i en stillestående nøytral positur i midten av fange å fange statiske data.
- Klikk på " Start " i faget fange delen, ta omtrent 150 rammer, og velg den " stoppe " knappen.
Merk: Den " Start " knappen skifter til " stopper " automatisk når du klikker det.
- Klikk på " Start " i faget fange delen, ta omtrent 150 rammer, og velg den " stoppe " knappen.
- Klikk på " rekonstruere "-knappen i verktøylinjen for å vise fanget markører. Klikk den " etiketten "-knappen i den " verktøyet " ruten og manuelt tilordne etikettene (16 totalt) i den " manuell merking " inndelingen til tilsvarende markørene i den " 3D-perspektiv " visningsruten. Trykk på " Esc " tasten på tastaturet for å avslutte.
- Velg " statiske " i den " rørledning " nedtrekksliste i den " emnet kalibrering " delen. Sjekk den " venstre foten " og " høyre foten " alternativer i den " statiske innstillinger " ruten. Klikk på " Start "-knappen i den " emnet kalibrering " delen.
4. Dynamisk studier
- spør faget til å stå på riktig startposisjonen.
- Klikk på " går Live "-knappen i den " ressurser " ruten. Klikk på " fange "-knappen i den " verktøyet " ruten. Redigere det " prøve navnet " i den " neste prøve Setup " delen.
- Klikk på " Start "-knappen i den " fange " delen begynner fange og deretter umiddelbart gi emnet muntlig undervisning for å " gå jogge/gå kjøres. " sikre at høyre foten naturlig streik og helt kontakter styrke plattformen ved passering av ( figur 1).
- For jogging studier, spør fagene å jogge på det komfortable lav fart at de var kjent med under forberedelse, for å kjøre studier, spør fagene kjøre komfortabel høy hastighet som de hadde vært kjent med under forberedelse. Tillat 2-min hvile mellom to rettssaker.
- Fange minst 3 fullstendig påfølgende, medregnet trinnet på styrke plattformen.
Merk: For Jogging og løping forsøk utføres tilfeldig. For hver hastighet, spør fagene å gjenta 5 forsøk. Avbryt fangst ved merketråd flytte/faller eller hvis unormale gangart oppstår. I tilfelle av markører flytte/faller, nytt feste til forhåndsbestemt huden merket.
figur 2 : brukergrensesnitt for dynamisk datainnsamling. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
- Klikk på " stopper " knappen i den " fange " delen etter emnet jogs/kjører til enden av rullebanen. Se figur 2.
Merk: Den " Start "-knappen i den " fange " delen bytter til " stopper " automatisk når du klikker det.
5. Etterbehandling med proprietære sporing programvare
- Klikk på " Data Management "-knappen. I den " Data Management " ruten dobbeltklikker du navnet på prøve. Klikk på " rekonstruere " og " etiketten " knapper på verktøylinjen rekonstruere 3D dynamisk modellen og filmet dataene.
- På tidslinjen, flytter du indikatoren for venstre-range (blå trekant) på tidslinjen til rammen som høyre foten streik styrke plattformen. Velg denne rammen i henhold til øyeblikket når loddrett force vektoren i visningsruten oppstår.
- Flytte området rett-indikator (blå trekant) på tidslinjen til rammen der neste hæl-streiken hendelsen på høyre foten oppstår.
Merk: Utvalg av denne rammen avhenger elaborative subjektivt estimat av forskere i henhold til øyeblikket når det er ingen superior mindreverdig forskyvning av høyre hæl markøren.
- Flytte området rett-indikator (blå trekant) på tidslinjen til rammen der neste hæl-streiken hendelsen på høyre foten oppstår.
- Høyreklikk tidslinjen og velg " Zoom til regionen steder " fra den " sammenheng " menyen for å angi ønsket rammene.
- Klikk på " etiketten " rumpepå i den " verktøyet " ruten. I den " Gap fylle " klikker du på markørene baner som inneholder mellomrom i den " bane " kolonnen og klikker deretter den " fyll " knappen på den " Spline fylle " verktøyet.
Merk: Antall hull er oppført i den " #Gaps " kolonnen. Å klikke på den " fyll " knappen på den " Spline fylle " verktøyet fyller et gap. Den " Spline fylle " metoden kan generelt brukes for gapet tilfeller mindre enn eller lik 60 rammens. - Klikk den " rørledning "-knappen i den " verktøyet " ruten. Velg " dynamisk " fra til " gjeldende Pipeline " listen. Flytt indikatoren (blå skyveknappen) langs tidslinjen til det siste delbildet. Klikk på " kjøre " for å starte rørledning prosessen og eksportere dynamisk studier in.csv formatet for etterbehandling i data analyseprogramvare.
6. Dataanalyse
- Low-pass filter Kinematisk og kinetisk dataene med 4 th-bestille Butterworth filtre med cut-off frekvenser på 10 Hz og 25 Hz, henholdsvis 13 (se Tabell av materialer).
- Dele fremre overlegen forskyvning av markøren akkurat fremre overlegen iliaca ryggraden tilsvarende da beregne jogging/kjører hastigheten.
- Definer anterior-posterior forskyvning av markør høyre hæl mellom etterfølgende hæl-streik hendelsene som skrittlengden. Definere resiproke av varighet gangart syklusen som skrittlengde frekvensen.
- Definerer forskjellen mellom topp vinkel og dalen vinkel i holdning fasen som felles området motion (ROM).
- Beregn den loddrette gjennomsnittlig overføringshastighet ved å definere skråningen av vertikal GRF-tid kurven fra 20-80% av tiden holdning fra første kontakt å påvirke tvinge 14.
Merk: Definere første kontakt som øyeblikket når vertikalt GRF konsekvent målt mer enn 0 N. - Normalisere den loddrette GRF til kroppsvekt (BW %).
- Første gjennomsnittlig 5 forsøkene fra hvert emne og deretter finne disse resultatene for alle fag.
Merk: Parametrene inkluderer jogging og løping fart, skrittlengde, skrittlengde frekvens, felles (dvs ankelen, kne og hofte) 3D (ROM) og topp vinkel i holdning fasen vinkel på hæl-streik i sagittal flyet, slagkraft (F jeg), peak force ( F p), og loddrette gjennomsnittlig overføringshastighet (VALR). - Overføre dataene til en statistisk programvare for statistisk analyse.
7. Statistisk analyse
- utføre to separate uavhengig prøver t-tester for å vurdere effekten av seg erfaring. Utføre to separate sammen-prøver t-tester for å vurdere effekten av å kjøre fart på nedre lem kinematikk og GRF. Vurdere statistiske resultater som betydelig hvis p < 0,05.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Alle resultatene presenteres her som gjennomsnittlig ± standardavviket. Det å kjøre fart var betydelig større enn jogge hastighet, uansett iført erfaring (EW: jogge vs Run: 2,50 ± 0.14 vs 3.05 ± 0.14, p = 0.010; IEW: Jogge vs Run: 2.24 ± 0.26 vs 2.84 ± 0.29, p = 0.028; i m/s) (tabell 1). Ingen signifikant forskjell i de tilsvarende jogging/kjører hastighetene mellom EW og IEW ble funnet. Generelt skrittlengde på EW var større enn IEW (Jog: EW vs IEW: 1,86 ± 0,06 vs 1,49 ± 0,20, p = 0.016; Bruk: EW vs IEW: 2,15 ± 0.14 vs 1,79 ± 0,16, p = 0.004; i m), mens skrittlengde frekvensen viste motsatt (Jog: EW vs IEW: 82.43 ± 3.48 vs 90.74 ± 2,92, p = 0.024; Bruk: EW vs IEW: 85.84 ± 3.39vs 96.16 ± 3,00, p = 0.015; i skritt/min) (tabell 1). IEW viste en betydelig større skrittlengde (p = 0.025) og frekvens (p = 0.010), og EW viste betydelig større skrittlengde (p = 0.017), mens du kjører i forhold til jogging.
I sagittal flyet, statistiske resultater fra sammenkoblede uavhengige t-tester viste at ankelen ROM av EW var betydelig mindre enn IEW (Jog: EW vs IEW: 39.40±4.44 vs 47.88±2.59, p= 0.000; Bruk: EW vs IEW: 36.16±2.42 vs 43.89±3.70, p= 0.006; i grader) (Figur 3). Også ankel plantar-refleksjoner på hæl-streik på EW var betydelig mindre enn IEW (Jog: EW vs IEW:-10.95 ± 2,15 vs -14.34 ± 2,31, p = 0.014; Bruk: EW vs IEW:-9.97 ± 0,85 vs -13.63 ± 0.72, p = 0,011; i grader) (tabell 3). Kneet ROM av EW under jogging ble betydelig større sammenlignet med IEW (Jog: EW vs IEW: 30.37 ± 2.11 vs 29.90 ± 2,67, p = 0.030; Bruk: EW vs IEW: 30.97 ± 0,86 vs 30.16 ± 1,79; i grader) (Figur 3). Tvert imot, kneet peak strekking av EW under jogging var betydelig mindre (Jog: EW vs IEW: 39.47 ± 1,80 vs 45.01 ± 2,04, p = 0.017; Bruk: EW vs IEW: 42.73 ± 2.13 vs 44.16 ± 2,07; i grader) (tabell 2). Hip toppen refleksjoner (Jog: EW vs IEW: 27.70 ± 2.82 vs 27.69 ± 4.00; Bruk: EW vs IEW: 36.02 ± 2.94 vs 29.15 ± 4.10, p = 0.000; i grader) og refleksjoner på hæl-strike (Jog: EW vs IEW: 27.54 ± 2.84 vs 27.61 ± 3.92; Bruk: EW vs IEW: 35.99 ± 2,96 vs 29.09 ± 4.10, p = 0.000; i grader) av EW under kjører ble betydelig større forhold til de av IEW (tabell 2 og tabell 3). I tillegg statistiske resultater fra parvise utvalg t-tester viste at IEW presentert betydelig mindre plantar-refleksjoner på hæl-strike (Jog vs Run:-14.34 ± 2,31 vs -13.63 ± 0.72, p = 0.044, i grader) (tabell 3 ) og EW presentert betydelig større hip ROM (Jog vs Run: 39.22 ± 3,73 vs46.12 ± 3.88, p = 0.010, i grader), peak refleksjoner (jogge vs Run: 27.70 ± 2.82 vs 36.02 ± 2.94, p = 0.000, i grader), og refleksjoner på hæl-strike (Jog vs Run: 27.54 ± 2.84 vs 35.99 ± 2,96, p = 0.000, i grader) mens du kjører i forhold til jogging (figur 2, tabell 2og tabell 3).
I frontal fly, ankelen ROM (Jog: EW vs IEW: 4,90 ± 0.48 vs 6.66 ± 0.26, p = 0,001; Bruk: EW vs IEW: 5.76 ± 0.46 vs 6,30 ± 0.44; i grader) og topp inversjon (Jog: EW vs IEW: 5.51 ± 0.40 vs 7.51 ± 0.43, p = 0.022; Bruk: EW vs IEW: 6,80 tommer ± 0,23 vs 7.73 ± 0,33, p = 0.040; i grader) av EW var mindre i forhold til de av IEW, og betydelige forskjeller fantes i ROM under jogging og høy inversjon under jogging og løping (figur 2 og tabell 2). Kneet viste lignende resultater til ROM (Jog: EW vs IEW: 7.23 ± 2,17 vs 11.27 ± 1,20, p = 0.010; Bruk: EW vs IEW: 9.19 ± 1.15 vs 11.04 ± 1,63; i grader) og topp bortføring (Jog: EW vs IEW: 4.57 ± 0.60 vs 5,16 ± 0.58; Bruk: EW vs IEW: 5.84 ± 0.69 vs 7.12 ± 0.89; i grader) med ankelen, men betydelig en forskjell bare eksistert i ROM under jogging (figur 2 og tabell 2). På hoften, bare toppen bortføring viste en signifikant forskjell mellom EW og IEW (Jog: EW vs IEW: 6,80 tommer ± 0.89 vs 12.62 ± 1,23, p = 0.000; Bruk: EW vs IEW: 7.73 ± 1.01 vs 13.37 ± 2,07, p = 0.000; i grader) (tabell 2). Når sammenligninger ble gjort mellom jogging og løping, ankel peak inversjon av EW (Jog vs Run: 5.51 ± 0.40 vs 6.80 ± 0,23, p = 0.042, i grader) og kneet peak bortføringen av IEW (Jog vs Run: 5,16 ± 0.58 vs 7.12 ± 0.89, p = 0.017; i grader) viste seg for å være større, med statistisk signifikans under kjører (tabell 2).
I transvers flyet, det å kjøre fart viste åpenbare effekt på EW som utstilt betydelig større ekstern rotasjon av ankelen (Jog vs Run:-23.58 ± 1.05 vs -26.82 ± 1,90, p = 0.023, i grader) og vinkelstykket (Jog vs Bruk: 12.13 ± 2.19 vs 15.95 ± 1.62, p = 0.012; i grader) mens du kjører i forhold til jogging (tabell 2). Under kjøring EW også utstilt betydelig mindre kneet ROM (Jog: EW vs IEW: 16.91 ± 2.21 vs 18.34 ± 1.08; Bruk: EW vs IEW: 16,26 ± 1.72 vs 19.97 ± 1.26, p = 0,009; i grader) og større hip toppen interne rotasjon (Jog: EW vs IEW: 15.34 ± 1,53 vs 14.69 ± 0.95; Bruk: EW vs IEW: 16.91 ± 1.56 vs 14.72 ± 0,99, p = 0.028; i grader) i forhold til IEW (figur 2 og tabell 2).
Figur 4 viser ensemble gjennomsnitt av den vertikale GRF under vilkår av EW-jogge, EW-Run, IEW-jogge og IEW-Run. GRF-tid kurven på EW er preget av en første topp etterfulgt av en liten bølge under sjokket absorpsjon perioden, spesielt under kjøring. Sammenligning av IEW er relativt flytende etter første toppen. Det er ingen vesentlig forskjell i chatpakten kraft mellom EW og IEW og ingen signifikant forskjell ble observert mellom og linker (Figur 4). Sammenlignet med IEW, EW viste betydelig større toppen styrke, uansett hastighet (Jog: EW vs IEW: 2.42 ± 0,12 vs 2.05 ± 0.24, p = 0.035; Bruk: EW vs IEW: 2.51 ± 0.14 vs 2,27 ± 0,12, p = 0.042; i kroppsvekt). VALR presentert for å være den høyeste under forutsetning av EW-Run og var betydelig høyere enn forholdene på EW-jogge (EW-Run vs EW-Jog: 102.66 ± 4.99 vs 62.40 ± 10.46, p = 0.000, i kroppsvekt %) og IEW-Run (EW-Run vs. IEW-Run: 102.66 ± 4.99 vs 78.15 ± 17.00, p = 0.000; i kroppsvekt %).
Figur 3: Felles ROM i holdning fasen (EW: n = 11; IEW: n = 11). (X) i sagittal flyet. (Y) i frontal fly. (Z) i tverrgående flyet. * Statistiske betydning. Feilfelt se standardavvik. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 4 : Ensemble gjennomsnitt av vertikal GRF under fire forhold (EW: n = 11; IEW: n = 11; Mean±SD). (a) EW-jogge. (b) EW-Run. (c) IEW-jogge. (d) IEW kjøre. De skyggelagte områdene se standardavviket. Fjeg representerer slagkraft. Fp representerer den høyeste styrken. VALR representerer den loddrette gjennomsnittlig overføringshastighet. BW betyr kroppsvekt. en betydelig forskjell mellom EW-jogge og EW-kjører; c signifikant forskjell mellom EW-jogge og IEW-Jog; d signifikant forskjell mellom EW analyse og IEW-analyser. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
| Parametere | EW (n = 11) | IEW (n = 11) | ||
| Jogge | Kjøre | Jogge | Kjøre | |
| Hastighet (m/s) | 2,50 ± 0.14en | 3,05 ± 0.14 | 2.24 ± 0.26b | 2,84 ± 0.29 |
| Skrittlengden (m) | 1,86 ± 0.06, c | 2,15 ± 0.14d | 1.49 ± 0,20b | 1,79 ± 0,16 |
| Skrittlengde frekvens (skritt/min) | 82.43 ± 3.48c | 85.84 ± 3.39d | 90.74 ± 2,92b | 96.16 ± 3,00 |
| enbetydelig forskjell mellom EW jogge og EW kjøres. | bsignifikant forskjell mellom IEW jogge og IEW kjøres. | csignifikant forskjell mellom EW jogge og IEW jogge; | dsignifikant forskjell mellom EW kjøre og IEW kjører. | |
Tabell 1: Spatio-temporale parametere (gjennomsnittlig ± SD).
| Dimensjoner | Felles (grad) | EW (n = 11) | IEW (n = 11) | ||
| Jogge | Kjøre | Jogge | Kjøre | ||
| Sagittal flyet | Ankel | 12.86 ± 2.10 | 10.64 ± 0,86 | 12.94 ± 1,88 | 10.73 ± 1.02 |
| Kne | 39.47 ± 1,80c | 42.73 ± 2.13 | 45.01 ± 2,04 | 44.16 ± 2.07 | |
| Hofte | 27.70 ± 2.82en | 36.02 ± 2.94d | 27.69 ± 4.00 | 29.15 ± 4.10 | |
| Frontal fly | Ankel | 5.51 ± 0.40a, c | 6,80 tommer ± 0,23d | 7.51 ± 0.43 | 7.73 ± 0,33 |
| Kne | 4.57 ± 0.60 | 5.84 ± 0.69 | 5,16 ± 0.58b | 7.12 ± 0.89 | |
| Hofte | 6,80 tommer ± 0.89c | 7.73 ± 1.01d | 12.62 ± 1.23 | 13.37 ± 2.07 | |
| Tverrgående flyet | Ankel | -23.58 ± 1.05en | -26.82 ± 1,90 | -26.29 ± 1.06 | -26.73 ± 0,55 |
| Kne | 12.13 ± 2.19en | 15.95 ± 1.62 | 15.44 ± 1.52 | 15.88 ± 0,99 | |
| Hofte | 15.34 ± 1,53 | 16.91 ± 1.56d | 14.69 ± 0,95 | 14.72 ± 0,99 | |
| enbetydelig forskjell mellom EW jogge og EW kjøres. | bsignifikant forskjell mellom IEW jogge og IEW kjøres. | csignifikant forskjell mellom EW jogge og IEW jogge; | dsignifikant forskjell mellom EW kjøre og IEW kjører. | ||
Tabell 2: Peak vinkel i holdning fasen i tre dimensjoner (gjennomsnittlig ± SD).
| Ledd (grad) | EW (n = 11) | IEW (n = 11) | ||
| Jogge | Kjøre | Jogge | Kjøre | |
| Ankel | -10.95 ± 2,15c | -9.97 ± 0,85d | -14.34 ± 2,31b | -13.63 ± 0.72 |
| Kne | 18.72 ± 5.87 | 24.06 ± 3.42 | 23.39 ± 2.22 | 26.34 ± 1,47 |
| Hofte | 27.54 ± 2.84en | 35.99 ± 2,96d | 27.61 ± 3.92 | 29.09 ± 4.10 |
| enbetydelig forskjell mellom EW jogge og EW kjøres. | bsignifikant forskjell mellom IEW jogge og IEW kjøres. | csignifikant forskjell mellom EW jogge og IEW jogge; | dsignifikant forskjell mellom EW kjøre og IEW kjører. | |
Tabell 3: Felles vinkel på hæl-streik i sagittal flyet (Mean±SD).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
En mangel i de fleste studier som analyserer høyhælte gangart biomekanikk ignorerer mulig betydningen av erfaring iført høye hæler12. Denne studien delt fag i grupper av regelmessig og sporadiske langsynthet å undersøke effekten av høyhælte sko seg erfaring på nedre lem kinematikk og GRF under moderat høyhælte jogging og løping.
EW og IEW viste sammenlignbar jogging/kjører hastigheter. Sammenlignet med EW, vedtatt IEW en høyere skritt-frekvens og en kortere skrittlengde, som kan være en strategi for å vedlikeholde kroppen balanse15,16. Lengre skrittlengden av EW er sannsynligvis forbundet med større kneet forlengelse under push-off, som også øker kneet ROM i sagittal flyet. Tilsvarende utstilt EW en større hip strekking forlengelse ROM, med økt peak strekking. Dette kan bidra til å senke senteret av massen, styrke kroppen stabilitet17. Imidlertid kunne redusert ROM i hofte og kne av EW i frontal og tverrgående flyene forklares som en tilpasning etter langvarig bruk av høye hæler å kontrollere leddene fra mye bevegelse. Mer fleksibel ankelen, med et større ROM i sagittal flyet IEW, fungerer som en mindre effektive lever for anvendelse av muskel-styrken til bakken. Dette er en potensiell faktor på muskel trøtthet, på grunn av større nødvendig muskel arbeidet med å oppnå en lignende mengde produksjon under propulsive perioden18.
Den større hip strekking er rapportert å være en kompenserende mekanisme for å attenuere GRF for å hindre skade7,19. I denne studien utstilt EW større hip toppen refleksjoner, mens IEW viste større kneet peak strekking. Økt kneet strekking kan føre til overdreven kneet extensor øyeblikk20 og rectus femoris aktivitet7,21, begge er årsakene til kneet overbelastning22,23. Tidligere studier også rapportert at det høyere quadricep styrker av økt kneet strekking økning proksimale fremre tibial skjær kraft, som er en viktig faktor for fremre korsbånd belastning24,25. Tilsvarende kan større peak Adduktion av IEW under kjøring øke mediale rom laster på kne26,27 og bidra til utviklingen av kneet slitasjegikt1,23. Kombinert med plantar bøyes posisjon, større peak inversjon av IEW sette dem med høy risiko for sideveis ankel forstuing28. En mulig forklaring på redusert inversjon av EW er økt pronator aktivitet skyldes den langsiktige effekten av høy hæl Bruk15,16.
Den høyere slagkraft og lasting hastighet under kjøring har vært vurdert mulige faktorer av lavere lemmer skader29,30. Det var ingen signifikant forskjell i slagkraft observert mellom EW og IEW under jogging og løping. Men var lasting hastigheten på EW fremtredende høyere under løping, noe som skyldes i hovedsak raskere forbigående av force. Det har vært mye dokumentert at slagkraft med en rask økende rente ville opprette en robust shockwave på hendelsen hæl-streik, som deretter overføres til lavere lem ledd31, antakelig forårsaker bløtvev skaden og til slutt fører til degenerative joint lidelser32. En annen nøkkel finner er at EW viste en høyere topp GRF enn IEW, som bidrar til å øke ankel plantar bøyer og pronator øyeblikk15,16, redusere ankel ustabilitet i fremdrift perioden. Høyere toppen GRF angir imidlertid også høyere plantar press på metatarsal området. Dette kan indusere en misdannelse av de første metatarsophalangeal felles33,34.
Resultatene er avhengig av en rekke viktige trinn i protokollen. Først kreves slå de glødende lys og justere optimal kameraet strobe intensiteten for å sikre nøyaktigheten av optisk 3D markør sporing. Andre er kameraet kalibrering i fangst volumet viktig for å optimalisere ytterligere motion capture nøyaktigheten. Plasseringen av passiv retro-reflekterende markører på huden bør tredje bestemt nøye og merket monterer markører slik at merket re kan knyttes til samme sted ved markøren flytter/fallende. Fjerde er kalibrere styrke plattformen til null nivå før du starter hvert dynamisk forsøk nødvendig for å sikre nøyaktigheten av force dataregistrering. Studier som explicate fag iført erfaringer kan gi informasjon på skaden reduksjon i målrettede befolkning. I tillegg presenterer en annen fordel med denne protokollen i post databehandlingen. Selv om profesjonell biomekanikk analyseprogramvare er et førsteklasses verktøy for databehandling, har sine grenser i den grafiske representasjonen av data. Denne studien brukte et alternativ for å plotte dataene (se Tabell for materiale). Det er også begrensninger på denne studien. Først kan liten utvalgsstørrelsen av 11 erfarne fag og 11 uerfarne fag påvirke statistikken, som resulterer i ikke-signifikante forskjeller. Andre, hæl-streiken hendelsen på styrke plattformen (første bildet) kan overvåkes i Vis-ruten i henhold til øyeblikket når force vektoren oppstår; men kan den påfølgende hæl-streiken på bakken (slutten ramme) bare beregnes subjektivt av forskerne etter øyeblikket når det er ingen superior mindreverdig forskyvning av høyre hæl markøren. Valg av denne rammen kan variere avhengig av ulike forskere. Fravær av parametere som felles øyeblikk og felles arbeid, som kan videre forklare lavere lem mekanismer, er en annen begrensning av denne studien.
Avslutningsvis vedta regelmessig og sporadiske høye-hæler wearers ulike biomekaniske tilpasninger mens jogging og løping. Resultatene av denne studien foreslår at videre studier vurdere biomekanikk høyhælte gangart bør nøye tar konto individ seg erfaring.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Forfatterne ikke avsløre.
Acknowledgments
Denne studien er sponset av National Natural Science Foundation of China (81301600), K. C. Wong Magna fondet i Ningbo University, National Social Science Foundation i Kina (16BTY085), Zhejiang samfunnsvitenskapelig programmet "Zhi Jiang ungdom prosjektet" (16ZJQN021YB ), Loctek ergonomisk teknologi Corp og Anta idrett produkter 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).
