Waiting
登录处理中...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Behavior

Nedre delen biomekaniska egenskaper i samband med oplanerad gångterminering under olika gånghastigheter

Published: August 25, 2020 doi: 10.3791/61558

Summary

I denna studie jämfördes de biomekaniska egenskaperna hos den nedre änden under oplanerad gångterminering under olika gånghastigheter. De nedre delen kinematiska och kinetiska data från femton ämnen med normala och snabba gånghastigheter samlades in med hjälp av ett rörelseanalyssystem och plantar tryck plattform.

Abstract

Gång uppsägning orsakas av oväntad stimulans är en vanlig företeelse i vardagen. Denna studie presenterar ett protokoll för att undersöka de nedre delen biomekaniska förändringar som uppstår under oplanerad gång uppsägning (UGT) under olika gånghastigheter. Femton manliga deltagare ombads att utföra UGT på en gångväg i normal gånghastighet (NWS) respektive snabb gånghastighet (FWS). Ett rörelse analys system och plantar tryck plattform tillämpades för att samla in nedre delen kinematiska och plantar tryck data. Parat-prov T-test användes för att undersöka skillnaderna i nedre delen kinematik och plantar tryck data mellan två gånghastigheter. Resultaten visade större rörelseområde i höft-, knä- och fotledslederna i sagittalplanet samt plantartryck i fram- och hälregioner under UGT vid FWS jämfört med NWS. Med ökningen av gånghastigheten uppvisade försökspersonerna olika biomekaniska egenskaper i nedre delen som visar FWS i samband med större potentiella skaderisker.

Introduction

Mänsklig rörelse anses vara en extremt komplex process som måste beskrivas med tvärvetenskapliga metoder1,2. Den mest representativa aspekten är gånganalysen av biomekaniska metoder. Människans gång syftar till att upprätthålla progression från initiering till avslutning, och den dynamiska balansen bör upprätthållas i positionsrörelser. Även om gång uppsägning (GT) har studerats i stor utsträckning som en underuppgift av gång, har det fått mindre uppmärksamhet. Sparrow och Tirosh3 definierade GT i sin granskning som motorkontrollperiod när båda fötterna slutar röra sig antingen framåt eller bakåt baserat på förskjutnings- och tidsegenskaperna. Jämfört med steady-state gång kräver processen att utföra GT högre kontroll över postural stabilitet och komplex integration och samarbete av det neuromuskulära systemet4. Under GT måste kroppen snabbt öka bromsimpulsen och minska framdrivningsimpulsen för att bilda en ny kroppsbalans5,6. Oplanerad gångterminering (UGT) är ett stresssvar på en okänd stimulans6. När man konfronteras med en oväntad stimulans som kräver att man plötsligt slutar, kommer den initiala dynamiska balansen att störas. På grund av behovet av kontinuerlig kontroll av kroppens masscentrum (COM) och återkopplingskontroll utgör UGT en större utmaning för postural kontroll och stablity3,7.

UGT har rapporterats vara en viktig faktor som leder till fall och skador, särskilt hos äldre människor och patienter med balansstörningar3,8. Snabbare gånghastigheter kan leda till en ytterligare minskning av motorstyrningen under UGT9. Ridge et al.10 undersökte toppledsvinkeln och interna gemensamma momentdata för barn under UGT vid normal gånghastighet (NWS) och snabb gånghastighet (FWS). Resultaten visade större knäflexionsvinklar och förlängningsmoment i snabbare hastigheter jämfört med föredragen hastighet. De anges att förstärkning av de relaterade musklerna som omger de nedre extremitet lederna kan vara ett användbart ingripande för skadeförebyggande under UGT.

Även om effekten av gånghastighet på den nedre delen biomekanisk karaktär under steady-state gång har studeratsutförligt 11,12,13, är den biomekaniska mekanismen för UGT under olika gånghastigheter begränsad. Vår kunskap har endast tre studier specifikt utvärderat friska individers UGT-prestanda med avseende på hastighetseffekter9,10,14. Försökspersonerna i dessa studier var dock främstäldre 14 år ochbarn 10år , den biomekaniska mekanismen hos unga vuxna under UGT är fortfarande oklar. Nedre delen kinematik och plantar tryck kan ge en exakt analys av rörelse biomekanik, och dessa anses också vara avgörande komponenter för kliniska gångdiagnoser15,16. Till exempel använde Serrao et al.17 kinematiska data i nedre extremiteterna för att upptäcka de kliniska skillnaderna mellan patienter med cerebellar ataxi och friska motsvarigheter under plötsligt stopp. Dessutom, jämfört med planerad gångterminering (PGT), kunde större topptryck och kraft i laterala metatarsala under UGT observeras7, vilket kan vara förknippat med högre skaderisker.

Därför kan utforska de biomekaniska mekanismerna i UGT ge insikter för skadeförebyggande och ytterligare klinisk forskning. Denna studie presenterar ett protokoll för att undersöka eventuella biomekaniska förändringar hos unga vuxna under UGT under olika gånghastigheter. Det är hypotesen att deltagarna, med en ökning av gånghastigheten, skulle uppvisa olika biomekaniska egenskaper i nedre delen under UGT.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Ningbo universitets humanetiska kommitté godkände detta experiment. Allt skriftligt informerat samtycke erhölls från alla ämnen efter att de fått veta om UGT-experimentets mål, krav och experimentella förfaranden.

1. Laboratorieförberedelse för gång

  1. Kinematik: Rörelsefångssystem
    1. När du kalibrerar systemet, stäng av glödlamporna och ta bort eventuella reflekterande objekt som kan misstas för passiva reflexmarkörer. Se till att åtta infraröda kameror är korrekt riktade och har en tydlig och rimlig bild.
    2. Anslut lämplig USB-dongel till datorns parallellport. Slå på infraröda kameror för rörelsefångst och analog till digital omvandlare.
    3. Öppna spårningsprogrammet i datorn och ge tid för de åtta infraröda kamerorna att initieras. Väljnoden " Lokaltsystem " i fönstret" Resurser". Varje kameranod visar grönt ljus om maskinvaruanslutningen är sann.
    4. Justera systemparametrarna i kameravyfönstret: ställ in Strobe-intensiteten på 0,95 - 1, Tröskelvärdet till 0,2 - 0,4, Få till gånger 1 (x1), Gråskaleläge till Auto, Minsta cirkularitetsförhållande till 0,5 och Max BlobHöjd till 50.
    5. Placera T-ramen som består av 5 markörer i mitten av rörelsefångstområdet. Markera alla kameror med 2D-läge och bekräfta att de kan visa kalibreringsstaven (T-ramen) utan störningar och/eller artefakter. Klicka på objektet "Systemförberedelse" i verktygsfältet och välj kalibreringsobjektet 5 markörstav och T-ram i listrutan T-Frame.
    6. I rutan "Verktyg" väljer du knappen "Systemförberedelse" och klickar på knappen "Start" i avsnittet "Kalibrerakameror ". Vifta sedan fysiskt med T-ramen i fångstområdet. Stoppa aktionen när de blå lamporna på de infraröda kamerorna slutar blinka. Övervaka förloppsindikatorn tills kalibreringsprocessen är klar vid "100 %" och återgår till "0 %".
      Observera: Kontrollera att värdena för bildfelet är mindre än 0,3.
    7. Placera T-ramen på golvet (mitten av rörelsefångstområdet) och se till att axlarna i T-ramen överensstämmer med kursriktningen.
    8. Välj knappen "Start" under avsnittet "Ange volymursprung" i verktygsfönstret.
  2. Plantartryck: Tryckplattform
    1. Sätt 2 m tryckplattformen i mitten av testområdet. Lägg märke till de åtta infraröda kamerorna som visas runt tryckplattformen.
    2. Dela upp tryckplattformen i fyra genomsnittliga områden, A, B, C och D (varje område är 50 cm * 50 cm) linjärt och utmärk dem med en alfabetsetikett / klistermärke (Figur 1).
    3. Håll datorn och tryckplattformen anslutna via den proprietära datakabeln.
    4. Dubbelklicka på programvaruikonen på skrivbordet.
    5. Klicka på "Viktkalibrering" på kalibreringsskärmen och mata in en personals kroppsmassa. Be honom eller henne att stå på tryckplattformen och vänta tills systemet slutför kalibreringen automatiskt innan han/hon kan lämna tryckplattformen.

Figure 1
Figur 1: Experimentellt protokoll. Om försökspersonerna fick avslutningssignalen när hälen rördevid område ( A), utfördes UGT så att försökspersonen stannade i område (B). Kinematiska och plantar tryck data samlades in synkronroniskt. Klicka här om du vill visa en större version av den här figuren.

2. Förberedelse av deltagare

  1. Före UGT-testet, intervjua alla ämnen och ge dem en enkel förklaring om de experimentella målen och förfarandena. Få skriftligt informerat samtycke från försökspersoner som uppfyller de viktigaste kriterierna för inkludering.
    1. Inkludera deltagare som är fysiskt aktiva manliga vuxna, har höger ben som dominerande, inte har någon hörselstörning, inte har nedre extremiteter och inte har ådragit sig skador under det senaste halvåret.
      OBS: 15 manliga försökspersoner (ålder: 24,1 ± 0,8 år; längd: 175,7 ± 2,8 cm; kroppsvikt: 68,3 ± 3,3 kg; fotlängd: 252,7 ± 2,1 mm) som uppfyllde de experimentella villkoren ingick i detta test.
  2. Tillåt alla ämnen att fylla i en enkätundersökning.
    OBS: Frågor inkluderar: Har du haft en historia av löpning eller andra fysiska aktiviteter? Hur ofta gör du fysiska aktiviteter på en vecka? Har du någon professionell atletisk träning? Har du lidit några nedre delen störningar och skador under det senaste halvåret?
  3. Se till att alla motiv bär identiska t-shirts och åtsittande byxor.
  4. Mät försökspersonernas stående höjd (mm) och kroppsvikt (kg), nedre extremitetslängd (mm), knäbredd (mm) och fotledsbredd (mm) på både vänster och höger ben med Vernier-bromsok eller liten antropometer.
    OBS: Mät den nedre delens längd från den överlägsna iliaca ryggraden till fotleden medial condyle; knäbredden från sidospåret till den mediala knäkondyle; fotled bredden från laterala till mediala vrist condyle.
  5. Raka av kroppshåret efter behov och ta bort överflödig svett med alkoholservetter. Förbered hudområden av anatomiska beniga landmärken för markörplacering på leder och segment.
    OBS: I denna studie användes 16 reflekterandemarkörer 18, inklusive främre överlägsen iliaca ryggrad (LASI/RASI), bakre överlägsen iliaca ryggrad (LPSI/RPSI), laterala mittlår (LTHI/RTHI), sido knä (LPSI/RPSI), laterala mitt i låret (LTHI/RTHI), sido knä (1000LKNE/RKNE), lateralt mellanskaft (LTIB/RTIB), lateral malleolus (LANK/RANK), andra metatarsalhuvudet (LTOE/RTOE) och calcaneus (LHEE/RHEE) (figur 2).
  6. Identifiera 16 anatomiska landmärken. På landmärkena, fäst passiva reflexmarkörer med dubbelsidiga tejp.
  7. Ge varje motiv 5 min för att anpassa sig till testmiljön och värm upp med lätt löpning och sträckning.

Figure 2
Figur 2: De reflekterande markörer som är fästa vid de nedre extremiteterna. A)sidan,b)fram ochcbak. Klicka här om du vill visa en större version av den här figuren.

3. Statisk kalibrering

  1. Kinematik: Rörelsefångssystem
    1. I spårningsprogrammet hittar du "Ny databas" i verktygsfältet för att bygga en databas. Klicka på fönstret "Datahantering" för att öppna fönstret "Datahantering" och klicka i ordning på knappen "Ny patientklassificering", "Ny patient" och " Nysession". Gå tillbaka till fönstret "Resurser", välj knappen "Skapa ett nytt ämne" för att skapa ett motiv och ange värdena för höjd (mm), kroppsvikt (kg), benlängd (mm), knäbredd (mm) och fotledsbredd (mm) i rutan "Egenskaper" .
    2. Klicka på "Go Live" och klicka sedan på fönstret "Dela vågrätt"i fönstret " Visa ". Markera sedan diagrammet för att visa antalet banor.
      OBS: Kontrollera fönstret "3D-perspektiv" för att säkerställa att alla 16 markörer är synliga.
    3. Be motiven att stå stilla i området A. Klicka på "Start" i avsnittet för ämnesfångst för att fånga den statiska modellen. Omkring 200 bildramar togs innan du klickar på knappen" Stopp".
    4. I rutan "Verktyg" hittar du knappen "Pipeline" och klickar på "Kör rekonstruera pipelinen" för att skapa en ny 3D-bild av alla fångade markörer. Identifiera i markörlistan och använd motsvarande etiketter manuellt på markörerna. Spara och tryck på "ESC" för att avsluta.
    5. Väljalternativet " Ämnesförberedelse " och "Ämneskalibrering" i verktygsfältet och välj alternativet "Statisk plug-in gång" i listrutans meny.
    6. Välj fönstret "Vänster fot" och "Höger fot" i fönstret "Statiska inställningar" och klicka på "Start". Spara sedan den statiska modellen.
  2. Plantartryck: Tryckplattform
    1. Klicka på " Databas " iprogramvaran föratt lägga till en ny patient. Och ange det tilldelade ämnesnumret i rutan" Lägg tillpatient ". Klicka sedan på "Lägg till".
    2. Klicka på "Dynamisk" och ange kroppsvikt och skostorlek. Klicka sedan på "OK".

4. Dynamiska försök

  1. Be objektet att vara i utgångsläget.
  2. Programvarudrift
    OBS: De två typerna av programstart (Motion capture system: klicka på "Capture" -knappen; Tryckplattform: klicka på knappen "Capture" ) och avsluta (Motion capture system: klicka på "Stop" -knappen; Tryckplattform: klicka på knappen"Sparamätning" samtidigt.
    1. Kinematik: Rörelsefångssystem
      1. Välj knappen "Go Live" i fönstret "Resurser" och klicka på "Fånga" i det högra verktygsfältet. Hitta beskrivningen "Trial Type" och "Session" uppifrån och ned och redigera "Trial".
      2. Be försökspersonerna att utföra UGT-test enligt beskrivningen i 4.3.
      3. När du har avslutat UGT-testet klickar du på "Stopp" för att avsluta datainsamlingsförsöket. Upprepa stegen ovan i 5 gånger.
    2. Plantartryck: Tryckplattform
      1. Välj knappen "Mått" innan du startar UGT-testerna.
      2. När du är klar med UGT-testet klickar du på knappen "Spara mätning" för att spara data. Upprepa stegen ovan i 5 gånger.
  3. UGT-försök
    1. Be försökspersonerna att gå längs en gångväg vid nws och instruera dem att använda det dominerande benet och det icke-dominerande benet för att passera område A respektive B och slutligen stanna vid område D på tryckplattformen.
    2. Meddela motivet när avslutningssignalen tillhandahålls att de snabbt måste stanna på område B.
    3. Slumpmässigt tillhandahålla avslutningssignalen när hälen berör område A, se till att UGT utförs och försökspersonerna stannar snabbt på område B (figur 1). Personalen skickar avslutningssignalen genom att slumpmässigt ringa på en röd klocka, och sannolikheten för att ringa kontrollerades på cirka 20%. Fånga minst fem på varandra följande UGT-försök.
      OBS: Det finns ett 2-minuters vilointervall mellan båda försöken.
    4. Beräkna varje ämnes gånghastighet med hjälp av tryckplattformsprogramvaran. Beräkna sedan FWS som 125% av NWS.
    5. Upprepa ovanstående UGT-test för FWS. Fånga minst 5 på varandra följande UGT-försök med FWS-protokollet.

5. Efterbehandling

  1. Kinematik: Rörelsefångssystem
    1. Hitta knappen "Datahantering" i verktygsfältet och dubbelklicka på provnamnet i fönstret" Datahantering". Välj sedan "Rekonstruera" och "Etikett" för att rekonstruera den dynamiska 3D-modellen.
    2. På fältet "Tid" flyttar du de blå trianglarna för att ställa in det önskade tidsintervallet (för hållningsfasen under UGT).
    3. Klicka på fältet" Tid". Klicka sedan på "Zooma till intresseregion" på menyn" Sammanhang".
    4. Klicka på knappen "Etikett" för att identifiera och kontrollera etikettpunkterna. Se till att stegen är desamma som den statiska identifieringsprocessen.
      OBS: Fyll i några ofullständiga identifieringsmarkörer och ta bort de omärkta markörerna (om det behövs).
    5. Välj "Dynamic Plug-in Gait" i rutan "Ämneskalibrering". Klicka sedan på knappen "Start" för att köra data. Exportera dynamiska försök i formatet ".csv" för att följa dataanalysen.
    6. Använd ett smörworthfilter i fjärde ordningen med en brytfrekvens på 10 Hz och exportera data från ledvinkeln.
    7. Beräkna rörelseområdet (ROM) för tre leder (höft, knä och fotled) i sagittalplan.
      OBS: Definiera skillnaderna mellan de maximala vinklarna och minimivinklarna på höft-, knä- och fotledsplanerna på sagittalrörelsen som ROM-skivor.
    8. Beräkna medel (M) och standardavvikelser (SD) för de tio försöken (5 för NWS och 5 för FWS) från varje ämne.
  2. Plantartryck: Tryckplattform
    1. Välj försöksnamnet på menyn "Mått" för motsvarande ämnen. Klicka på knappen "Dynamisk" för att öppna data.
    2. Klicka på valet" Manuell". Använd knappen "Vänster mus" för att välja intressesteget (hållningsfasen under GT). Klicka på knappen "OK" för att spara.
    3. Klicka på "Zonindelning" och "Manuell zonmarkering" för att justera. Klicka sedan på knappen "Acceptera" för att spara.
    4. Öppna skärmen" Pressures-Forces" och klicka på knappen "Diagramkomposition" för att öppna fönstret" Zone Graph Composition". Dela 10 anatomiska regioner, inklusive Big Toe (BT), Andra tår (OT), First Metatarsal (M1), Second Metatarsals (M2), Third Metatarsal (M3), Fourth Metatarsal (M4), Fifth Metatarsal (M5), Mid-Foot (MF), Medial Heel (MH) och Lateral Heel (LH). Klicka sedan på knappen "OK" för att spara.
    5. Klicka på "Parametertabell" för att exportera plantartrycksdata, inklusive maximalt tryck, maximal kraft och kontaktområde.
    6. Beräkna medel och SD för 10 försök (5 för NWS och 5 för FWS) från varje ämne.

6. Statistisk analys

  1. Utför Shapiro–Wilks-testerna för att kontrollera normal fördelning för alla variabler. Använd parkopplade T-tester för att jämföra kinematik i nedre extremiteterna och växttrycksdata under UGT vid NWS och FWS. Ställ in signifikansnivån på p < 0,05.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Medelvärdet för NWS och FWS för 15 försökspersoner var 1,33 ± 0,07 m/s respektive 1,62 ± 0,11 m/s.

Figur 3 visar den genomsnittliga ROM-skivan för höft-, knä- och fotledslederna i sagittalplanet under UGT vid NWS och FWS. Jämfört med NWS ökade ROM för tre leder avsevärt vid FWS (p<0,05). I detalj ökade ROM av höft-, knä- och fotledsleder från 22,26 ± 3,03, 29.72 ± 5.14 och 24.92 ± 4.17–25.98 ± 2.94, 31.61 ± 4.34 respektive 28.05 ± 5.59 (Figur 3).

Figure 3
Figur 3: Rom för tre leder i sagittalplanet under UGT i olika hastigheter. Felstaplarna anger standardavvikelse. * anger signifikansnivån (p<0,05). Klicka här om du vill visa en större version av den här figuren.

Figur 4 visar växttrycksdata inklusive maximalt tryck (figur 4A), maximal kraft (figur 4B) och kontaktyta (figur 4C) under UGT vid NWS och FWS. Jämfört med NWS ökade det maximala trycket i BT, M1, M2, M3, MH och LH signifikant under UGT vid FWS (p<0,05). För maximal kraft observerades också betydande ökning i BT, M1, M2, M3, MH och LH vid FWS jämfört med NWS (p<0,05). Ingen signifikant skillnad inträffade dock i några parametrar för OT-, M4-, M5- och MF-regionerna (p>0,05). Skillnaderna i kontaktområde fokuserade främst på hälregionen, dvs. MH och LH, och båda ökade kraftigt vid FWS jämfört med NWS (p<0,05).

Figure 4
Figur 4: Växttrycksdata. Detta inkluderar maximalt tryck (A), maximal kraft (B) och kontaktområde (C) under UGT vid olika hastigheter. Felstaplarna anger standardavvikelse. * anger signifikansnivån (p<0,05). Klicka här om du vill visa en större version av den här figuren.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

De flesta tidigare studier som analyserar gång biomekanik under UGT utelämnar vikten av gånghastighet i sin biomekaniska bedömning. Denna studie undersökte således de biomekaniska förändringar i nedre delen som inträffar i UGT vid NWS och FWS i syfte att avslöja de hastighetsrelaterade effekterna.

Betydande skillnader har hittats på ROM av höft, knä och fotled leder i sagittal planet under UGT vid NWS och FWS. Våra resultat visade större ROMs av de 3 lederna i sagittal planet under UGT på FWS jämfört med NWS. Dessa resultat var nästan förenliga med tidigare studie när det gäller effekten av hastigheter under gång19. Ridge et al.10 fann att större toppflexionsvinklar i knä- och höftled under UGT vid FWS än NWS. Större sagittal knä ROM kan vara en kompensatorisk rörelse på grund av den ökadegånghastigheten 20, som härrör från större knäslag under UGT. Försökspersoner stabiliserade med större utbud av höft-, knä- och fotledsleder rörelse, vilket kan bidra till snabbare termineringstider, men kan också behöva större led extensor aktivitet förstabilitet 21.

Det måste också nämnas, växttrycksdata inklusive maximalt tryck, maximal kraft och kontaktyta ökade i alla anatomiska regioner under UGT vid FWS jämfört med NWS. För maximalt tryck och kraft fokuserade de signifikanta skillnaderna främst på mediala framfot och häl, vilket överensstämmer med den tidigare studien22. I denna studie, även om plantar trycket i laterala metatarsals också ökade, fanns det ingen signifikant skillnad mellan hastigheter. Obalansen mellan det mediala och laterala plantartrycket kan leda till en minskning av medial-lateral stabilitet under UGT7. Överdrivet topptryck i hälen kan öka risken för fotskador, såsom stressfrakturer23,24. Dessutom uppvisades de signifikanta ökade kontaktyterna i MH och LH, som kan vara relaterade till calcaneus som ursprungligen kommer i kontakt med marken efter terminalsvingfasen och större delen av kroppsmassan laddas under denna fas25.

Resultaten räknas på flera viktiga steg i protokollet. Identifiera först anatomiska landmärken och fäst markörerna korrekt på försökspersonens hud. Se till att markörerna är ordentligt placerade på huden med allergivänlig dubbelsidig tejp för att minska sannolikheten för att markören faller eller flyttas. För det andra är det viktigt att skicka den avslutade signalen till försökspersoner i den fasta fasen. För att minska felet utfördes signalen som skickades i alla försök av samma personal. För det tredje, se till att den konstgjorda uppdelningen av plantar de anatomiska regionerna är korrekt. Dessutom finns det vissa begränsningar förknippade med den nuvarande studien som också bör noteras. För det första deltog inget kvinnligt ämne i studien, som ursprungligen var avsedd att kontrollera variabler. För det andra samlades inte muskelaktiviteter i nedre delen in i studien. Muskelaktivering räknas mycket vid utökning av nedre delen av biomekanisk karaktär under UGT9,14, och vi är villiga att undersöka effekten av gånghastighet på muskelaktiviteter i nedre delen av delen i den framtida studien för ytterligare insikter i biomekanisk mekanism under UGT.

Resultaten av denna studie tyder på att eftersom steg i gånghastigheter förekommer uppträder försökspersoner som uppvisar olika biomekaniska egenskaper i nedre delen under UGT. Detta resultat kan vara en indikation på att en ökning av gånghastigheterna, särskilt vid FWS, kan medföra större risk för potentiella skador. Med tanke på tidigare utforskade relationer mellan plantar tryck, kinematik av nedre delen leder och sport skador, resultaten av denna studie tyder på att gång uppsägning prövningar i olika hastigheter kan användas som ett effektivt verktyg för diagnos av kliniska biomekaniska prestanda och bedömning av rehabilitering behandling.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Ingen potentiell intressekonflikt rapporterades av författarna.

Acknowledgments

NSFC-RSE Joint Project (81911530253), Kinas nationella centrala FoU-program (2018YFF0300905) och K.C. Wong Magna Fund vid Ningbo University.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
14 mm Diameter Passive Retro-reflective Marker Oxford Metrics Ltd., Oxford, UK n=16
Double Adhesive Tape Minnesota Mining and Manufacturing Corporation, Minnesota, USA For fixing markers to skin
Motion Tracking Cameras Oxford Metrics Ltd., Oxford, UK n= 8
T-Frame Oxford Metrics Ltd., Oxford, UK -
Valid Dongle Oxford Metrics Ltd., Oxford, UK Vicon Nexus 1.4.116
Vicon Datastation ADC  Oxford Metrics Ltd., Oxford, UK -
Pressure platform RSscan International, Olen, Belgium -

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Cappozzo, A. Gait analysis methodology. Human Movement Science. 3 (1), 27-50 (1984).
  2. Gao, Z., Mei, Q., Fekete, G., Baker, J., Gu, Y. The Effect of Prolonged Running on the Symmetry of Biomechanical Variables of the Lower Limb Joints. Symmetry. 12, 720 (2020).
  3. Sparrow, W. A., Tirosh, O. Gait termination: a review of experimental methods and the effects of ageing and gait pathologies. Gait & Posture. 22 (4), 362-371 (2005).
  4. Conte, C., et al. Planned Gait Termination in Cerebellar Ataxias. The Cerebellum. 11 (4), 896-904 (2012).
  5. Bishop, M. D., Brunt, D., Pathare, N., Patel, B. The interaction between leading and trailing limbs during stopping in humans. Neuroscience Letters. 323 (1), 1-4 (2002).
  6. Jaeger, R. J., Vanitchatchavan, P. Ground reaction forces during termination of human gait. Journal of Biomechanics. 25 (10), 1233-1236 (1992).
  7. Cen, X., Jiang, X., Gu, Y. Do different muscle strength levels affect stability during unplanned gait termination. Acta of Bioengineering and Biomechanics. 21 (4), 27-35 (2019).
  8. O'Kane, F. W., McGibbon, C. A., Krebs, D. E. Kinetic analysis of planned gait termination in healthy subjects and patients with balance disorders. Gait & Posture. 17 (2), 170-179 (2003).
  9. Bishop, M., Brunt, D., Pathare, N., Patel, B. The effect of velocity on the strategies used during gait termination. Gait & Posture. 20 (2), 134-139 (2004).
  10. Ridge, S. T., Henley, J., Manal, K., Miller, F., Richards, J. G. Biomechanical analysis of gait termination in 11–17year old youth at preferred and fast walking speeds. Human Movement Science. 49, 178-185 (2016).
  11. Sun, D., Fekete, G., Mei, Q., Gu, Y. The effect of walking speed on the foot inter-segment kinematics, ground reaction forces and lower limb joint moments. PeerJ. 6, 5517 (2018).
  12. Eerdekens, M., Deschamps, K., Staes, F. The impact of walking speed on the kinetic behaviour of different foot joints. Gait & Posture. 68, 375-381 (2019).
  13. Wang, Z. p, Qiu, Q. e, Chen, S. h, Chen, B. c, Lv, X. t Effects of Unstable Shoes on Lower Limbs with Different Speeds. Physical Activity and Health. 3, 82-88 (2019).
  14. Tirosh, O., Sparrow, W. A. Age and walking speed effects on muscle recruitment in gait termination. Gait & Posture. 21 (3), 279-288 (2005).
  15. Xiang, L., Mei, Q., Fernandez, J., Gu, Y. A biomechanical assessment of the acute hallux abduction manipulation intervention. Gait & Posture. 76, 210-217 (2020).
  16. Zhou, H., Ugbolue, U. C. Is There a Relationship Between Strike Pattern and Injury During Running: A Review. Physical Activity and Health. 3 (1), 127-134 (2019).
  17. Serrao, M., et al. Sudden Stopping in Patients with Cerebellar Ataxia. The Cerebellum. 12 (5), 607-616 (2013).
  18. Zhang, Y., et al. Using Gold-standard Gait Analysis Methods to Assess Experience Effects on Lower-limb Mechanics During Moderate High-heeled Jogging and Running. Journal of Visualized Experiments. (127), e55714 (2017).
  19. Buddhadev, H. H., Barbee, C. E. Redistribution of joint moments and work in older women with and without hallux valgus at two walking speeds. Gait & Posture. 77, 112-117 (2020).
  20. Yu, P., et al. Morphology-Related Foot Function Analysis: Implications for Jumping and Running. Applied Sciences. 9 (16), 3236 (2019).
  21. Ridge, S. T., Henley, J., Manal, K., Miller, F., Richards, J. G. Kinematic and kinetic analysis of planned and unplanned gait termination in children. Gait & Posture. 37 (2), 178-182 (2013).
  22. Burnfield, J. M., Few, C. D., Mohamed, O. S., Perry, J. The influence of walking speed and footwear on plantar pressures in older adults. Clinical Biomechanics. 19 (1), 78-84 (2004).
  23. Cen, X., Xu, D., Baker, J. S., Gu, Y. Effect of additional body weight on arch index and dynamic plantar pressure distribution during walking and gait termination. PeerJ. 8, 8998 (2020).
  24. Chatzipapas, C. N., et al. Stress Fractures in Military Men and Bone Quality Related Factors. International Journal of Sports Medicine. 29 (11), 922-926 (2008).
  25. Cen, X., Xu, D., Baker, J. S., Gu, Y. Association of Arch Stiffness with Plantar Impulse Distribution during Walking, Running, and Gait Termination. International Journal of Environmental Research and Public Health. 17 (6), 2090 (2020).

Tags

Beteende Problem 162 oplanerad gångavslutning gånghastighet kinetik kinematik skador plantartryck
Nedre delen biomekaniska egenskaper i samband med oplanerad gångterminering under olika gånghastigheter
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Zhou, H., Cen, X., Song, Y.,More

Zhou, H., Cen, X., Song, Y., Ugbolue, U. C., Gu, Y. Lower-Limb Biomechanical Characteristics Associated with Unplanned Gait Termination Under Different Walking Speeds. J. Vis. Exp. (162), e61558, doi:10.3791/61558 (2020).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter