Summary
Denne undersøgelse undersøgte lavere-lemmer kinematik og jorden udrykningsstyrke (GRF) under moderat højhælede jogging og kører. Emnerne var inddelt i grupper af erfarne wearers og uerfarne wearers. En tre-dimensionel bevægelse analysesystem med en konfigureret kraft platform erobrede lavere-lemmer fælles bevægelser og GRF.
Abstract
Et begrænset antal studier har undersøgt lavere-lemmer biomekanik under højhælede jogging og løb, og de fleste undersøgelser har kunnet afklare iført oplevelsen af emner. Denne protokol beskriver forskellene i lavere-lemmer kinematik og jorden udrykningsstyrke (GRF) mellem erfarne wearers (EW) og uerfarne wearers (Sådan får du IST) under moderat højhælede jogging og kører. En tre-dimensionelle (3D) bevægelse analysesystem med en konfigureret kraft platform blev brugt til at fange synkront lavere-lemmer fælles bevægelser og GRF. 36 unge hunner meldte sig frivilligt til at deltage i denne undersøgelse og blev spurgt om højhælede sko-iført erfaring, herunder hyppighed, varighed, hæl typer og hæl højder. Eleven, der havde erfaring med 3-6 cm hæle for mindst tre dage om ugen (6 h per dag i mindst to år) og elleve, der bar højhælede mindre end to gange per måned deltog. Fag udført jogging og kører på komfortable lave og høje hastigheder, med højre fod henholdsvis helt træde på en kraft platform når forbi langs en 10 m gangbro. EW og Sådan får du ist vedtaget forskellige biomekaniske tilpasninger mens jogging og kører. Sådan får du ist udstillet et generelt større vifte af fælles bevægelse, mens EW viste en dramatisk større belastningsgraden af GRF under kørsel. Derfor bør yderligere undersøgelser på den lavere-lemmer biomekanik af højhælede gangart strengt kontrollere iført oplevelsen af emnerne.
Introduction
Høj hæl design har altid været en af de populære funktioner i damesko. Tvinger anklen til en passiv plantar bøjede stat, ændre højhælede sko betydeligt walking kinematik og kinetik. Trods rapporterede bivirkninger på bevægeapparatet1, social og mode tilskynde toldmyndighederne den fortsatte brug af højhælede sko2.
Optisk sporingssystemer, i øjeblikket anvendes i fleste af ganganalyse laboratorier for både klinisk og forskning formål, give præcis og pålidelig måling af 3D lavere-lemmer fælles beslutningsforslag3. Denne teknologi giver en "guld standard" for gangart analyse4. Ensartede resultater baseret på teknikken har afsløret, at højere hæl højder føre til større knæ fleksion og ankel inversion sammenlignet med flade sko5,6,7. GRF er en anden almindeligt anvendt parameter i ganganalyse. Skift af GRF mod den mediale forfoden, reduceret GRF under midten holdning, steg lodret GRF på hælen-strejke, og øget peak anterior-posterior GRF er også blevet observeret i højhælede gå1,,6, 7 , 8.
Tidligere undersøgelser refereret ovenfor bruge metoder baseret hovedsagelig på niveau walking. I moderne samfund, kører på en bus, stod på tværs af en travl gade eller flot at fange sidste tryk og tog flere og flere kvinder til at bruge højere hastigheder og næ. Der er begrænsede undersøgelser vedrørende lavere-lemmer biomekanik under højhælede jogging og kører. Gu et al. bemærkes, at fælles beslutningsforslag række knæ bortførelse-adduktion og hofte fleksion-udvidelse steg betydeligt som hælhøjde steg i jogging9. Begrænsning af denne undersøgelse er, at de kun ansat sædvanlige høj hæl wearers. Den hyppige brug af højhælede sko kan potentielt inducere strukturelle tilpasninger i lavere-lemmer muskler. Zöllner et al. lavet en multiscale computational model afslører, at musklen er købedygtig gradvist tilpasse sig sit nye funktionelle længde fra anvendelse af høje hæle efter et kronisk tab af sarcomeres i serien10. Beviser viser også, at kinematiske accommodations i gangart forårsaget af højhælede sko varierer mellem erfarne og uerfarne wearers11. Data indsamlet fra både erfarne og uerfarne fag kan maskere statistiske resultater12. Det er vigtigt at undersøge, om de biomekaniske ændringer er ligeledes selvfølgelig i uerfarne og erfarne brugere.
Formålet med denne undersøgelse var at undersøge forskelle i lavere-lemmer kinematik og lodret GRF mellem erfarne wearers (EW) og uerfarne wearers (Sådan får du IST) under moderat højhælede jogging og kører. Det var en hypotese, EW ville vise hurtigere selv foretrak jogging og kører hastigheder, mindre fælles beslutningsforslag og større lodret GRF under jogging og kører.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
denne undersøgelse er blevet godkendt af den menneskelige etiske udvalg af Ningbo Universitet (ARGH20150356). Alle fag gav deres informerede samtykke til at indgå i undersøgelsen, og de blev underrettet om de mål, krav og eksperimentelle procedurer for undersøgelsen.
1. gangart laboratorium forberedelse
- Switch off enhver elpærer og efterlader et rimelig fluorescerende belysning niveau i laboratoriet. Fjern alle markører og uønskede objekter af refleksion, der kan mistolkes som passiv retro-reflekterende markører fra capture volumen.
- Sæt passende donglen i den parallelle port på computeren. Tænd de motion-capture kameraer, proprietære sporing software, tvinge platform forstærkere og ekstern analog til digital konverter (ADC).
- Tillad tid til de 8 kameraer til at initialisere. Klik på den " lokale System " node på det " System " tab af den " ressourcer " rude. I den " egenskaber " rude af den " lokale System " node, type " 100 " i den " anmodet om Frame Rate " ejendom i det " System " sektion til at angive samplingfrekvens på 100 Hz.
- Vælg " kamera " fra visningslisten i den " Se " rude. Sted T-ramme, som består af 5 markører ligger en fast afstand fra hinanden, på den gældende platform.
- i den " ordning ressourcer " træ, udvide den " kameraer " node og tryk på og hold CTRL-tasten nede mens du klikker på hvert kamera opført i noden. I de " egenskaber " rude af den " kameraer " node, flytte den " Strobe intensitet " bar i de " indstillinger " sektion til den venstre eller højre for hvert kamera til at sikre, at data fra hvert kamera er helt, helt klart og støt synlig i den " Se " rude.
- Klik på den " System forberedelse " knap i den " værktøj " rude. Klik på den " Start " knap i den " kalibrerer kameraer " afsnit og thenphysically bølge kalibrering wand (T-frame) i capture volumen i en lodret ottetal, mens bevæger sig rundt i området beregnet til erobringen af 3D-data. Stop vinker når blå status lys på forsiden af kameraerne stopper at blinke.
- i den " kameraer kalibrering Feedback " afsnit i den " værktøj " rude, overvåge fremskridt bar, indtil kameraet kalibrering proces er afsluttet. Anmeldelse af " Image fejl " data; acceptabelt billede fejl på hvert kamera bør være mindre end 0.3.
- Sted T-rammen på gulvet, med den centrale markør på øverste venstre hjørne af den gældende platform (60 cm x 90 cm) og akser af rammen langs kanten af gældende platform. Sikre, at den lange akse ramme punkter i køreretning (anterior retning).
- Vælg " 3D-perspektiv " fra visningslisten i den " Se " rude. I den " indstille volumen oprindelse " sektion, skal du klikke på startknappen, og klik på det " beliggende oprindelsen " knap til at angive oprindelsen af capture volumen.
- Spørge et emne til at træde ind på den gældende platform. Kontroller, at retningen af jorden reaktion vektor vises i visningsruden er opad og at omfanget af komponenten lodrette kraft er lig med kropsmasse x 9,81. Spørger emne at gå væk fra den gældende platform.
- i den " systemressourcer " træ, Højreklik på den " kraft Platform " node og vælg " nul niveau " fra den " sammenhæng " menu til at kalibrere den gældende platform. Klik på den " Connectivity " node på det " System " tab i de " ressourcer " rude. I de " egenskaber " rude af den " Connectivity " node, type " 1.000 " i den " anmodede Frame Rate " ejendom i de " indstillinger " sektion til at angive en samplingfrekvens på 1.000 Hz.
- Forberede 16 passiv retro-reflekterende markører (diameter: 14 mm) af pre vedhæfte dem individuelt til den ene side af dobbeltsidet tape.
2. Emne forberedelse
- organisere resultaterne af undersøgelsen om høj hæl sko-iført erfaring, herunder hyppighed, varighed, hæl typer, og hæl højder, som bør gives til hver enkelt volontør.
NOTE: Spørgsmål i undersøgelsen: (i) hvor ofte har du bære din højhælede sko? (ii) hvor mange h/min gøre dig bære din højhælede sko hver gang? (iii) hvilken slags højhælede sko du som regel bære? Kile hæl eller hæl? (iv) hvor høj er den sko, at du som regel bære? Her, 36 unge hunner meldte sig frivilligt til at deltage i denne test, men 14 af dem blev udelukket af diverse grunde: du er utilpas med den eksperimentelle sko (4), hallux valgus (3), kun at have kile hæl erfaring (3), unormal gangart i den eksperimentelle miljø (2), og mangel på dagens test (2). - Indhente skriftlig informeret samtykke fra emnet, hvem opfylde inklusionskriterierne.
Bemærk: Inklusionskriterierne er som følger: ingen muskel-og skeletbesvær, som kan påvirke den normale jogging og kører gangart; føle sig komfortable med eksperimentelle sko tilbydes; højre-foden dominerende; og størrelse 37 (EUR) EW (alder: 24,2 ± 1,2 år, højde: 160 ± 2,2 cm; masse: 51.6 ± 2,6 kg) slid sko med smal hæle 3-6 cm-høj for mindst tre dage om ugen (6 h per dag) i mindst to år, mens Sådan får du ist (alder : 23,7 ± 1,3 år; højde: 162.3 ± 2,3 cm; masse: 52,6 ± 4,5 kg) bære højhælede sko mindre end to gange per måned. - Spørge emnerne til at ændre i tætsiddende bukser og en t-shirt.
- Foranstaltning emner ' stående højde (mm) og organ masse (kg). Måle benlængde (dvs. afstanden mellem den overlegne iliaca rygsøjlen og ankel interne kondyl, i mm), knæ bredde (dvs., de afstanden mellem den mediale og laterale knæ kondyl, i mm) og ankel bredde (dvs., den afstanden mellem den mediale og laterale ankel kondyl, i mm) ved hjælp af måling calipre.
- Forbered hudområder af anatomiske knoklet vartegn for markør placering.
- Barbering kropsbehåring, som er relevant og bruge alkohol tørrer for at fjerne overskydende sved og fugtighedscreme.
Bemærk: Markørplaceringer omfatter: anterior superior iliaca rygsøjlen (LASI/RASI), posterior superior iliaca rygsøjlen (LPSI/RPSI), lateral midt på låret (Emillarsen/MAALOE), lateral knæ kondyl (LKNE/RKNE), lateral midten skaft (LTIB/RTIB), laterale malleol (LANK/rang), anden metatarsal hovedet (LTOE/RTOE) og calcaneus (LHEE/RHEE), hvor L og R præfikser angiver venstre og ride ben, hhv.
- Barbering kropsbehåring, som er relevant og bruge alkohol tørrer for at fjerne overskydende sved og fugtighedscreme.
- Palpate til at identificere anatomiske landemærke. Cirkel hver milepæl på huden ved hjælp af en mærkning pen. Vedhæfte de 16 passiv retro-reflekterende markører på begge sider af de nedre lemmer med dobbeltsidet tape landemærker.
- Spørge fag til at ændre i den eksperimentelle sko (hæl højde: 4,5 cm) og derefter gå, jog, og løbe frit langs landingsbanen, indtil de er fysiologisk og psykologisk komfortable med de kameraer og markører på deres underekstremiteterne (dvs. ingen indflydelse på deltagerne), og de føler de er vandreture, jogging og kører naturligvis.
- Spørg emnerne til praksis jogging langs landingsbanen på en komfortabel lav hastighed, indtil de er i stand til at jogge støt. Instruere fag til at udføre nogle progressive uddannelse (f.eks., at gøre en indsats for at jogge i en gradvis stigende tempo på et løbebånd i en sikker og komfortabel rækkevidde).
- Bede dem om at praksis kører på jorden langs landingsbanen på en komfortable høj hastighed, indtil de er købedygtig opstille støt ved denne hastighed.
- Instruere emner at forsøge at starte jogging/løb fra forskellige start linjer i startområdet flere gange for at finde en passende udgangsposition, at sikre, at den højre fod naturligt strejker og helt kontakter kraft platform når de passerer.
figur 1: forsøgsplan. 8 infrarøde kameraer capture lavere-lemmer bevægelse mens emnet løbeture og løber langs banen. Højre fod naturligt strejker og kontakter helt kraft platform når forbi. Kinematiske og kinetiske data blev indsamlet synchronically. venligst klik her for at se en større version af dette tal.
3. statiske kalibrering
- Klik på den " nye Database " knappen på værktøjslinjen for at oprette en ny database. Klik på den " Data Management " knap i værktøjslinjen for at åbne de " Data Management " rude. I de " Data Management " rude, klik på den " nye patienten klassificering, " " ny Patient, " og " ny Session " knapper, i orden. Vend tilbage til den " ressourcer " rude, klik på den " oprette et nyt emne "-knappen for at oprette et nyt emne, og Indtast værdierne for alle Antropometriske målinger (fx, højde, vægt, benlængde, knæ bredde og ankel bredde) i den " Egenskaber " rude for den nyoprettede emne.
- Klik på den " Go Live " knap i den " ressourcer rude. " Klik på den " Split vandret " knap i den " Se " rude og vælg " graf " på visningslisten i den nye " Se " rude. Vælg " bane tælle " i den " Model Output " rullegardinlisten.
- Bekræfte, at Greven af markører i den " graf " visningsruden er 16, og at det samme antal markører er synlige i den " 3D-perspektiv " visningsruden, hvilket betyder, at ingen markører på den nedre lemmer ikke har kunnet være fanget.
- Klik på den " genstand forberedelse " knap i den " værktøj " rude.
- Bede emne til at stå i en stationær neutral positur midt i capture volumen til at fange den statiske data.
- Klik på den " Start " i afsnittet emne capture, optage omtrentlige 150 frames, og klik på den " stoppe " knappen.
Bemærk: Den " Start " knappen skifter til " stoppe " automatisk efter at klikke på det.
- Klik på den " Start " i afsnittet emne capture, optage omtrentlige 150 frames, og klik på den " stoppe " knappen.
- Klik på den " rekonstruere " knappen på værktøjslinjen for at vise de erobrede markører. Klik på den " etiket " knap i den " værktøj " rude og manuelt tildele etiketter (16 i alt) opført i den " Manual mærkning " sektion til de tilsvarende markører i den " 3D-perspektiv " visningsruden. Tryk på den " Esc " tasten på tastaturet for at afslutte.
- Vælg " statiske " i den " Pipeline " rullegardinlisten i den " genstand kalibrering " sektion. Check den " venstre fod " og " højre fods " muligheder i det " statiske indstillinger " rude. Klik på den " Start " knap i den " genstand kalibrering " afsnit.
4. Dynamisk forsøg
- bede emne til at stå på den passende startpositionen.
- Klik på den " Go Live " knap i den " ressourcer " rude. Klik på den " fange " knap i den " værktøj " rude. Redigere den " retssag navn " i den " næste Trial Setup " afsnit.
- Klik på den " Start " knap i den " fange " sektion for at begynde at opfange og derefter straks give emnet mundtlig instruktion om at " gå jogging/Go kører. " sikre, at højre fod naturligt strejker og helt kontakter den gældende platform, når forbi ( figur 1).
- For jogging forsøg, anmoder emner at jogge på det komfortable lav hastighed, at de var bekendt med under forberedelse; kører forsøg, beder fag til at køre på den komfortable høj hastighed, at de havde været bekendt med under forberedelse. Giver mulighed for en 2-minutters pause mellem to forsøg.
- Fange mindst 3 komplet successive trin, herunder trin på den gældende platform.
Bemærk: Jogging og kører forsøg udføres tilfældigt. Bede om emner at gentage 5 forsøg for hver hastighed. Annuller opsamling i tilfælde af en markør, flytte/falder eller hvis unormal gangart opstår. I tilfælde af markører flytning/falder, Re-vedhæfte til varemærket forudbestemt hud.
figur 2 : User interface for dynamisk dataindsamling. venligst klik her for at se en større version af dette tal.
- Klik på den " stoppe " knap i den " fange " afsnit efter emnet løbe/løber til udgangen af landingsbanen. Se figur 2.
Bemærk: Den " Start " knap i den " fange " afsnit skifter til " stoppe " automatisk efter at klikke på det.
5. Efterbehandling ved hjælp af proprietære sporing Software
- Klik på den " Data Management " knap i værktøjslinjen. I de " Data Management " rude, dobbeltklik på den retssag navn. Klik på den " rekonstruere " og " etiket " knapper på værktøjslinjen til at rekonstruere den 3D dynamiske model og at få filmet data.
- På linjen tid Flyt venstre-rækkevidde indikator (blå trekant) på tidslinjen til det billede, hvor den højre fod slår den gældende platform. Vælg denne ramme efter øjeblik, når den lodrette kraft vektor i visningsruden opstår.
- Flyt højre-rækkevidde indikator (blå trekant) på tidslinjen for at ramme hvor hændelsen næste hæl-strike af højre fod indtræffer.
Bemærk: Valget af denne ramme afhænger af den uddybende subjektive skøn over forskere efter instant når der er ingen superior-ringere forskydning af højre hæl markør.
- Flyt højre-rækkevidde indikator (blå trekant) på tidslinjen for at ramme hvor hændelsen næste hæl-strike af højre fod indtræffer.
- Højreklik på tid bar og vælg " Zoom til Region af interesse " fra den " sammenhæng " menu til at definere de ønskede frames.
- Klik på den " etiket " buttpå i den " værktøj " rude. I den " kløften udfylde " sektion, skal du klikke på markører hvis baner indeholder huller i den " bane " kolonne og derefter klikke på den " fyld " knap af den " sløjfe udfylde " værktøj.
Bemærk: Antallet af huller er opført i den " #Gaps " kolonne. Klikker oven på den " fyld " knap af den " sløjfe udfylde " værktøj udfylder et hul. Den " sløjfe udfylde " metode kan generelt anvendes for gap tilfælde mindre end eller lig med 60 frames. - Klik på den " Pipeline " knap i den " værktøj " rude. Vælg " dynamisk " fra den " nuværende Pipeline " liste. Flyt indikatoren (blå skyderen) langs tidslinjen til det sidste billede. Klik på den " køre "-knappen for at starte pipeline processen og dynamisk forsøg in.csv eksportformatet for efterbehandling i data analyse software.
6. Dataanalyse
- Low-pass filter kinematisk og kinetisk data ved hjælp af 4 th-Bestil Butterworth filtre med cut-off frekvenser på 10 Hz og 25 Hz, henholdsvis 13 (Se Tabel of Materials).
- Opdele anterior superior fordrivelse af markør på højre forreste overlegne iliaca rygsøjlen af den tilsvarende tid til at beregne jogging/løb hastighed.
- Definer anterior-posterior fordrivelse af markør højre hæl mellem successive hæl-strike begivenheder som skridtlængden. Definere den reciprokke værdi af varigheden af gangart cyklus som skridtlængde frekvens.
- Definere forskellen mellem peak vinkel og dalen vinkel fasen holdning som det fælles udvalg af bevægelse (ROM).
- Beregn den lodrette gennemsnitlige belastningsgraden ved at definere hældningen på lodret GRF-tid kurven fra 20-80% af holdning tid fra første kontakt til indvirkning kraft 14.
Bemærk: Definere den første kontakt som instant når lodret GRF konsekvent målt mere end 0 N. - Normalisere den lodret GRF til legemsvægt (BW %).
- Første gennemsnitlig 5 forsøg fra hvert emne og derefter i gennemsnit disse resultater for alle fag.
Bemærk: Parametrene omfatter jogging og kører hastighed, skridtlængde, skridtlængde frekvens, fælles (dvs., ankel, knæ og hofte) 3D (ROM) og peak vinkel under holdning fase, vinkel på hæl-strejke i sagittale flyet, indvirkning kraft (F i), peak force ( F p), og lodret gennemsnitlige belastningsgraden (VALR). - Overføre dataene til en statistisk software til statistisk analyse.
7. Statistisk analyse
- udføre to separate uafhængige prøver t-tests for at vurdere virkningerne af iført erfaring. Udføre to separate parret-prøver t-test for at vurdere virkningerne af hastigheden på lavere-lemmer kinematik og GRF. Overveje statistiske resultater som væsentlig, hvis p < 0,05.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Alle resultaterne præsenteres her som gennemsnit ± standardafvigelse. Kørselshastigheden var betydeligt større end den jogging hastighed, uanset iført erfaring (EW: Jog vs Run: 2,50 ± 0,14 vs 3,05 ± 0,14, p = 0.010; Sådan får du ist: Jog vs Run: 2,24 ± 0,26 vs 2,84 ± 0,29, p = 0.028; i m/s) (tabel 1). Ingen signifikant forskel i de tilsvarende jogging/løb hastigheder mellem EW og Sådan får du ist blev fundet. Generelt, skridtlængde af EW var større end Sådan får du ist (Jog: EW vs Sådan får du ist: 1,86 ± 0,06 vs 1,49 ± 0,20, p = 0.016; Run: EW vs Sådan får du ist: 2,15 ± 0,14 vs 1,79 ± 0,16, p = 0,004; i m), mens stride frekvensen viste modsat (Jog: EW vs Sådan får du ist: 82.43 ± 3.48 vs 90.74 ± 2,92, p = 0,024; Run: EW vs Sådan får du ist: 85.84 ± 3.39vs 96.16 ± 3,00, p = 0,015; i skridt/min) (tabel 1). Sådan får du ist viste en betydeligt større skridtlængde (p = 0,025) og frekvens (p = 0.010), og EW viste betydeligt større skridtlængde (p = 0.017), mens den kører i forhold til jogging.
I sagittale flyet, statistiske resultater fra parret uafhængige t-test viste, at anklen ROM af EW var betydeligt mindre end for sådan får du ist (Jog: EW vs Sådan får du ist: 39.40±4.44 vs. 47.88±2.59, p= 0.000; Run: EW vs Sådan får du ist: 36.16±2.42 vs. 43.89±3.70, p= 0,006; i grader) (figur 3). Også ankel plantar-fleksion på hæl-strejke af EW var betydeligt mindre end for sådan får du ist (Jog: EW vs Sådan får du ist:-10.95 ± 2.15 vs -14.34 ± 2,31, p = 0.014; Run: EW vs Sådan får du ist:-9.97 ± 0,85 vs -13.63 ± 0.72, p = 0.011; i grader) (tabel 3). Knæ ROM af EW under jogging var betydeligt større sammenlignet med sådan får du ist (Jog: EW vs Sådan får du ist: 30.37 ± 2.11 vs 29.90 ± 2,67, p = 0.030; Run: EW vs Sådan får du ist: 30.97 ± 0,86 vs 30.16 ± 1,79; i grader) (figur 3). Tværtimod, knæ peak fleksion af EW under jogging var betydeligt mindre (Jog: EW vs Sådan får du ist: 39.47 ± 1,80 vs 45.01 ± 2,04, p = 0.017; Run: EW vs Sådan får du ist: 42.73 ± 2.13 vs 44.16 ± 2,07; i grader) (tabel 2). Hip peak fleksion (Jog: EW vs Sådan får du ist: 27.70 ± 2,82 vs 27.69 ± 4.00; Run: EW vs Sådan får du ist: 36.02 ± 2.94 vs 29.15 ± 4.10, p = 0.000; i grader) og fleksion på hæl-strike (Jog: EW vs Sådan får du ist: 27.54 ± 2,84 vs 27.61 ± 3,92; Run: EW vs Sådan får du ist: 35.99 ± 2,96 vs 29.09 ± 4.10, p = 0.000; i grader) af EW under løb, var markant større i forhold til de af Sådan får du ist (tabel 2 og tabel 3). Derudover statistiske resultater fra parret prøve t-test viste, at sådan får du ist præsenteret betydeligt mindre plantar fleksion på hæl-strike (Jog vs Run:-14.34 ± 2,31 vs -13.63 ± 0.72, p = 0.044; i grader) (tabel 3 ) og EW præsenteret betydeligt større hip ROM (Jog vs Run: 39.22 ± 3,73 vs46.12 ± 3,88, p = 0.010; i grader), peak fleksion (Jog vs Run: 27.70 ± 2,82 vs 36.02 ± 2.94, p = 0.000; i grader), og fleksion på hæl-strike (Jog vs Run: 27.54 ± 2,84 vs 35,99 ± 2,96, p = 0.000; i grader) mens den kører i forhold til jogging (figur 2, tabel 2og tabel 3).
I det frontale plan, ankel ROM (Jog: EW vs Sådan får du ist: 4.90 ± 0,48 vs 6,66 ± 0,26, p = 0,001; Run: EW vs Sådan får du ist: 5,76 ± 0,46 vs 6,30 ± 0,44; i grader) og peak inversion (Jog: EW vs Sådan får du ist: 5.51 ± 0,40 vs 7,51 ± 0,43, p = 0,022; Run: EW vs Sådan får du ist: 6.80 ± 0,23 vs 7,73 ± 0,33, p = 0.040; i grader) af EW var mindre i forhold til de af Sådan får du ist, og betydelige forskelle eksisterede i ROM under jogging og peak inversion under jogging og kører (figur 2 og tabel 2). Knæet viste lignende resultater til ROM (Jog: EW vs Sådan får du ist: 7,23 ± 2.17 vs 11.27 ± 1,20, p = 0.010; Run: EW vs Sådan får du ist: 9,19 ± 1.15 vs 11.04 ± 1.63; i grader) og peak bortførelse (Jog: EW vs Sådan får du ist: 4.57 ± 0,60 vs 5.16 ± 0,58; Run: EW vs Sådan får du ist: 5.84 ± 0,69 vs 7.12 ± 0.89; i grader) med anklen, men væsentlig forskel kun eksisterede i ROM under jogging (figur 2 og tabel 2). Om hoften, kun peak bortførelse viste en betydelig forskel mellem EW og Sådan får du ist (Jog: EW vs Sådan får du ist: 6.80 ± 0.89 vs 12,62 ± 1,23, p = 0.000; Run: EW vs Sådan får du ist: 7.73 ± 1,01 vs 13.37 ± 2,07, p = 0.000; i grader) (tabel 2). Hvornår var foretaget sammenligning mellem jogging og kører, ankel peak inversion af EW (Jog vs Run: 5.51 ± 0,40 vs 6,80 ± 0,23, p = 0.042; i grader) og knæ peak bortførelse af Sådan får du ist (Jog vs Run: 5.16 ± 0,58 vs 7.12 ± 0.89, p = 0.017; i grader) viste for at være større, med Statistisk signifikans under kørsel (tabel 2).
I flyet transvers kørselshastigheden viste indlysende effekt på EW der udstillet betydeligt større ekstern rotation af anklen (Jog vs Run:-23.58 ± 1,05 vs -26.82 ± 1,90, p = 0,023; i grader) og knæ (Jog vs Run: 12.13 ± 2.19 vs 15,95 ± 1.62, p = 0,012; i grader) mens den kører i forhold til jogging (tabel 2). Under kørsel, EW også udstillet betydeligt mindre knæ ROM (Jog: EW vs Sådan får du ist: 16,91 ± 2.21 vs 18.34 ± 1,08; Run: EW vs Sådan får du ist: 16.26 ± 1,72 vs 19.97 ± 1.26, p = 0,009; i grader) og større hip peak indadrotation (Jog: EW vs Sådan får du ist: 15.34 ± 1,53 vs 14.69 ± 0,95; Run: EW vs Sådan får du ist: 16,91 ± 1,56 vs 14.72 ± 0.99, p = 0.028; i grader) i forhold til Sådan får du ist (figur 2 og tabel 2).
Figur 4 viser ensemble gennemsnittene af den lodret GRF betingelser af EW-Jog, EW-Run, sådan får du ist-Jog og Sådan får du ist-Run. GRF-tid kurven af EW er karakteriseret ved en indledende peak umiddelbart efterfulgt af en lille bølge i chok absorption periode, især under kørsel. Derimod er der for sådan får du ist relativt flydende efter den indledende peak. Der er ingen signifikant forskel i impagten kraft mellem EW og Sådan får du ist og ingen signifikant forskel blev observeret mellem jogging og kører (figur 4). Sammenlignet med sådan får du ist, EW viste betydeligt større peak force, uanset hastighed (Jog: EW vs Sådan får du ist: 2.42 ± 0,12 vs 2,05 ± 0,24, p = 0,035; Run: EW vs Sådan får du ist: 2,51 ± 0,14 vs 2,27 ± 0,12, p = 0.042; i kropsvægt). VALR præsenteret for at være den højeste under betingelse af EW-Run og var betydeligt højere end betingelserne af EW-Jog (EW-Run vs EW-Jog: 102.66 ± 4,99 vs 62.40 ± 10.46, p = 0.000; i kropsvægt %) og Sådan får du ist-Run (EW-Run vs. Sådan får du ist-Run: 102.66 ± 4,99 vs 78,15 ± 17.00, p = 0.000; i kropsvægt %).
Figur 3: Fælles ROM i løbet af holdning fase (EW: n = 11; Sådan får du ist: n = 11). (X) i sagittale flyet. (Y) i det frontale plan. (Z) i tværplan. * Statistisk signifikans. Fejllinjer vedrører standardafvigelser. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 4 : Ensemble gennemsnit af lodret GRF fire betingelser (EW: n = 11; Sådan får du ist: n = 11; Mean±SD). (a) EW-Jog. (b) EW-Run. (c) Sådan får du ist-Jog. (d) Sådan får du ist-Run. De skyggelagte områder henvise til standardafvigelsen. F,jeg repræsenterer virkningen kraft. Fp repræsenterer peak force. VALR repræsenterer den lodrette gennemsnitlige belastningsgraden. BW betyder kropsvægt. en væsentlig forskel mellem EW-Jog og EW-Run; c signifikant forskel mellem EW-Jog og Sådan får du ist-Jog; d signifikant forskel mellem EW-Run og Sådan får du ist-Run. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.
| Parametre | EW (n = 11) | Sådan får du ist (n = 11) | ||
| Jog | Køre | Jog | Køre | |
| Hastighed (m/s) | 2,50 ± 0,14en | 3,05 ± 0,14 | 2,24 ± 0,26b | 2,84 ± 0,29 |
| Skridtlængde (m) | 1.86 ± 0,06a, c | 2,15 ± 0,14d | 1,49 ± 0,20b | 1,79 ± 0,16 |
| Skridtlængde frekvens (skridt/min) | 82.43 ± 3.48c | 85.84 ± 3.39d | 90.74 ± 2,92b | 96.16 ± 3,00 |
| envæsentlig forskel mellem EW jog og EW køre; | bsignifikant forskel mellem Sådan får du ist jog og Sådan får du ist køre; | csignifikant forskel mellem EW jog og Sådan får du ist jog; | dsignifikant forskel mellem EW køre og Sådan får du ist køre. | |
Tabel 1: Spatio-temporale parametre (gennemsnit ± SD).
| Dimensioner | Fælles (grad) | EW (n = 11) | Sådan får du ist (n = 11) | ||
| Jog | Køre | Jog | Køre | ||
| Sagittale flyet | Ankel | 12.86 ± 2.10 | 10,64 ± 0,86 | 12.94 ± 1,88 | 10.73 ± 1,02 |
| Knæ | 39.47 ± 1,80c | 42.73 ± 2.13 | 45.01 ± 2.04 | 44.16 ± 2,07 | |
| Hip | 27.70 ± 2,82et | 36.02 ± 2.94d | 27.69 ± 4.00 | 29.15 ± 4.10 | |
| Frontal fly | Ankel | 5.51 ± 0,40a, c | 6.80 ± 0,23d | 7.51 ± 0,43 | 7.73 ± 0,33 |
| Knæ | 4.57 ± 0,60 | 5.84 ± 0,69 | 5.16 ± 0,58b | 7.12 ± 0.89 | |
| Hip | 6.80 ± 0.89c | 7.73 ± 1,01d | 12.62 ± 1,23 | 13.37 ± 2,07 | |
| Tværplan | Ankel | -23.58 ± 1,05en | -26.82 ± 1,90 | -26.29 ± 1,06 | -26.73 ± 0,55 |
| Knæ | 12.13 ± 2.19en | 15,95 ± 1.62 | 15.44 ± 1,52 | 15.88 ± 0,99 | |
| Hip | 15.34 ± 1,53 | 16,91 ± 1,56d | 14.69 ± 0,95 | 14,72 ± 0,99 | |
| envæsentlig forskel mellem EW jog og EW køre; | bsignifikant forskel mellem Sådan får du ist jog og Sådan får du ist køre; | csignifikant forskel mellem EW jog og Sådan får du ist jog; | dsignifikant forskel mellem EW køre og Sådan får du ist køre. | ||
Tabel 2: Peak vinkel i løbet af holdning fase i tre dimensioner (gennemsnit ± SD).
| Leddene (grad) | EW (n = 11) | Sådan får du ist (n = 11) | ||
| Jog | Køre | Jog | Køre | |
| Ankel | -10.95 ± 2.15c | -9.97 ± 0,85d | -14.34 ± 2,31b | -13.63 ± 0.72 |
| Knæ | 18.72 ± 5,87 | 24.06 ± 3.42 | 23.39 ± 2,22 | 26.34 ± 1,47 |
| Hip | 27.54 ± 2,84en | 35.99 ± 2,96d | 27.61 ± 3,92 | 29.09 ± 4.10 |
| envæsentlig forskel mellem EW jog og EW køre; | bsignifikant forskel mellem Sådan får du ist jog og Sådan får du ist køre; | csignifikant forskel mellem EW jog og Sådan får du ist jog; | dsignifikant forskel mellem EW køre og Sådan får du ist køre. | |
Tabel 3: Fælles vinkel på hæl-strejke i sagittale flyet (Mean±SD).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
En defekt i de fleste undersøgelser, at analyserer højhælede gangart biomekanik ignorerer den mulige betydning af erfaring iført høje hæle12. Denne undersøgelse opdelt emner i grupper af regelmæssig og lejlighedsvis wearers til at undersøge virkningerne af højhælede sko iført erfaring på lavere-lemmer kinematik og GRF under moderat højhælede jogging og kører.
EW og Sådan får du ist viste sammenlignelige jogging/løb hastigheder. Sådan får du ist sammenlignet med EW, har vedtaget en højere skridtlængde frekvens og en kortere skridtlængde, som kan være en strategi for at opretholde kroppen balance15,16. Den længere skridtlængde af EW er formentlig forbundet med større knæ udvidelse under push-off, hvilket også øger knæ ROM i sagittale flyet. På samme måde, EW udstillet en større hip fleksion-udvidelse ROM, med øget peak fleksion. Dette kunne bidrage til at sænke den center i masse, styrke kroppen stabilitet17. Den nedsatte ROM af hofte og knæ af EW i de frontale og tværgående planer kan dog forklares som en tilpasning efter lang tids brug af høje hæle til at styre leddene fra overdreven motion. Mere fleksible anklen, med en større ROM i sagittale flyet af Sådan får du ist, fungerer som en mindre effektiv løftestang for anvendelse af muskel kraft på jorden. Dette er en mulig faktor af muskeltræthed, på grund af den større kræves muskel arbejde at opnå et tilsvarende beløb af output under den fremdrivningseffektiviteten perioden18.
Den større hip fleksion er blevet rapporteret til at være en kompenserende mekanisme til at dæmpe GRF for at forhindre skade7,19. I denne undersøgelse udstillet EW større hip peak fleksion, mens Sådan får du ist viste større knæ peak fleksion. Øget knæ fleksion kan føre til overdreven knæ extensor øjeblik20 og rectus femoris aktivitet7,21, begge er årsagerne til knæet overbelastning22,23. Tidligere undersøgelser rapporterede også, at den højere quadricep tvinger induceret af øget knæ fleksion stigning proksimale forreste tibial shear kraft, som er en vigtig faktor for forreste korsbånd stamme24,25. Tilsvarende kan større peak adduktion af Sådan får du ist under løb øge den mediale rum belastninger på knæ26,27 og bidrage til udviklingen af knæet slidgigt1,23. Kombineret med den plantar bøjede stilling, større peak inversion af Sådan får du ist sætte dem i høj risiko for laterale ankel forstuvning28. En mulig forklaring på nedsat inversion af EW er den øgede pronator aktivitet forårsaget af den langsigtede effekt af høj hæl Brug15,16.
Højere indvirkning kraft og belastningsgraden under løb er blevet overvejet potentielle faktorer af lavere-lemmer skader29,30. Der var ingen signifikant forskel i virkningen kraft observeret mellem EW og Sådan får du ist under jogging og kører. Belastningsgraden af EW var imidlertid tydeligt højere under løb, som var i høj grad på grund af den hurtigere forbigående Force. Det er blevet bredt dokumenteret, at virkningen kraft med en hurtig stigende rente ville skabe en robust shockwave på hændelsen hæl-strejke, som er derefter overføres til de lavere-lemmer leddene31, sandsynligvis forårsager blød-vævsskade og til sidst fører til degenerative joint lidelser32. Et andet centralt at finde er, at EW viste en højere peak GRF end Sådan får du ist, som kunne bidrage til at øge ankel plantar flexor og pronator øjeblikke15,16, reducere ankel ustabilitet for fremdriftssystem perioden. Den højere peak GRF tyder imidlertid på, også højere plantar pres på området mellemfod. Dette kan fremkalde en deformitet af den første metatarsofalangealled fælles33,34.
Resultaterne er afhængige af en række kritiske trin i protokollen. Først, at slukke de elpærer og justere optimal kameraet strobe intensitet er forpligtet til at sikre nøjagtigheden af optisk 3D markør sporing. For det andet er kamerakalibrering i capture volumen vigtigt for yderligere optimering af motion capture nøjagtighed. Tredje bør placeringen af passive retro-reflekterende mærker på huden omhyggeligt bestemmes og mærket før montering markører, således at varemærket igen kan knyttes til den samme placering for markør flytning/faldt. Fjerde er kalibrering kraft platform til nul niveau før du starter hvert dynamisk forsøg nødvendige for at sikre nøjagtigheden af force dataregistrering. Undersøgelser, at explicate emner iført erfaringer kunne give specifikke oplysninger om skade reduktion i målgruppen. Herudover præsenterer en anden fordel ved denne protokol i data post-processing. Selv om professionel biomekanik analyse software er en førende værktøj til data management, har det sine begrænsninger med hensyn til det grafisk repræsentation af dataene. Denne undersøgelse bruges en alternativ til at afbilde data (Se Tabel af materialer). Der er også begrænsninger for denne undersøgelse. Først, den lille stikprøve på 11 erfarne emner og 11 uerfarne fag kan påvirke statistikken, hvilket resulterer i ikke-signifikante forskelle. Andet, hæl-strejke hændelse på kraft-platformen (første billede) kan overvåges i visningsruden efter øjeblik, når kraft vektoren opstår; dog kan efterfølgende hæl-strejken på jorden (slutningen rammen) kun vurderes subjektivt af forskere efter instant når der er ingen superior-ringere forskydning af højre hæl markør. Valget af denne ramme kan variere afhængigt af forskellige forskere. Fraværet af parametre som fælles øjeblik og fælles arbejde, som kan yderligere forklare lavere-lemmer mekanismer, er en anden begrænsning af denne undersøgelse.
Afslutningsvis, vedtage regelmæssig og lejlighedsvis høje hæle wearers forskellige biomekaniske tilpasninger mens jogging og kører. Resultaterne af denne undersøgelse tyder på, at yderligere undersøgelser evaluering biomekanik af højhælede gangart omhyggeligt bør tage hensyn til individuelle iført erfaring.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Forfatterne har ikke noget at oplyse.
Acknowledgments
Denne undersøgelse er sponsoreret af National Natural Science Foundation of China (81301600), K. C. Wong Magna fond i Ningbo Universitet, National Social Science Foundation of China (16BTY085), Zhejiang Social Science Program "Zhi Jiang ungdomsprojekt" (16ZJQN021YB ), Loctek ergonomisk Technology Corp og Anta sport 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).
