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Methodenartikel

Einfluss der Stufenweitenmanipulation auf die Laufbiomechanik

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DOI:

10.3791/67152

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28. Februar 2025

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1Faculty of Sports Science, Ningbo University, 2Auckland Bioengineering Institute, The University of Auckland

In diesem Artikel

Zusammenfassung

Das vorliegende Protokoll skizziert einen Versuchsaufbau, der den Einfluss der Schrittweitenmanipulation auf die laufende Biomechanik mit Hilfe eines Motion-Capture-Systems untersuchen soll. Ziel ist es, relevante Datensätze zu erweitern und die Auswirkungen unterschiedlicher Schrittweiten auf die kinematische Kette der menschlichen unteren Extremität zu untersuchen.

Zusammenfassung

Die Schrittweite ist ein kritischer Faktor, der die Biomechanik der unteren Gliedmaßen während des Laufens beeinflusst und die Stabilität, Leistung und das Verletzungsrisiko erheblich beeinflusst. Das Verständnis dieser Effekte ist wichtig, um die Laufleistung zu optimieren und das Verletzungsrisiko zu minimieren. In dieser Studie wurden die Auswirkungen unterschiedlicher Schrittweiten auf die Biomechanik der unteren Gliedmaßen bei unterschiedlichen Laufgeschwindigkeiten untersucht. Dreizehn gesunde chinesische Männer (im Alter von 20 bis 24 Jahren) nahmen an der Studie teil und liefen mit Geschwindigkeiten von 3,0 m/s und 3,7 m/s unter Verwendung von sechs verschiedenen Schrittweiten: der bevorzugten Schrittweite und fünf Variationen (Reduzierungen von 13 % und 6,5 % und Zunahmen von 6,5 %, 13 % und 25 %, basierend auf der Beinlänge). Die Daten wurden mit einem Motion-Capture-System und Kraftmessplatten gesammelt und durch ANOVA- und Korrelationstests mit wiederholten Messungen analysiert. Die Ergebnisse zeigten, dass größere Schrittweiten die maximalen Knieabduktionsmomente und Hüftadduktionswinkel signifikant reduzierten, während schmalere Schrittweiten die Belastung des Kniegelenks erhöhten. Diese Ergebnisse haben wichtige Auswirkungen auf Ärzte und Läufer und deuten darauf hin, dass eine sorgfältige Auswahl der Schrittweite dazu beitragen kann, das Verletzungsrisiko zu verringern und die Laufeffizienz zu steigern. Diese Studie liefert einen neuen Datensatz, der den Grundstein für zukünftige Forschungen über den Zusammenhang zwischen Schrittweite und Laufbiomechanik legt und als Referenz für Trainings- und Rehabilitationspraktiken dient.

Einleitung

Umweltfaktoren, einschließlich räumlicher und zeitlicher Elemente, beeinflussen die tägliche Bewegung des Menschen direkt. Individuen können beim Laufen und Gehen unter verschiedenen Umweltbedingungen unterschiedliche Haltungen und Bewegungsmuster einnehmen. Es ist allgemein bekannt, dass sich die Veränderung der Lauftechniken auf die Biomechanik des Körpers auswirken kann, wobei die Schrittweite eng mit der Stabilität und dem Gleichgewicht beim Laufen beim menschlichen Laufen verbunden ist 1,2. Die Schrittweite ist definiert als der mediolaterale Abstand zwischen dem Mittelfuß und dem ersten Bodenkontakt jedes Fußes, der eine Variable in der Frontebene3 darstellt. Beim Gehen und Laufen können kurzfristige Schwankungen der Schrittweite die Biomechanik der unteren Extremitäten auf drei Ebenen beeinflussen 3,4,5.

Zahlreiche Studien haben gezeigt, dass die Schrittweite die Biomechanik der Gelenke der unteren Gliedmaßen, die Kinematik und die Kinetik während des Laufens erheblich beeinflusst. Eine größere Schrittweite reduziert die Hüftadduktionswinkel, die Knieabduktionsmomente und die Rückfuß-Eversionswinkel, was zu einer verbesserten Stabilität beiträgt und möglicherweise das Verletzungsrisiko senkt 6,7. Umgekehrt erhöht eine schmalere Schrittweite die Innenrotation des Knies und die Hüftadduktionswinkel, wodurch die Gelenkbelastungen möglicherweise erhöht werden. Insbesondere wurde eine schmale Schrittweite mit erhöhten Schwankungen der Knieinnenrotation und des maximalen Knieabduktionsdrehmoments im Vergleich zu einer normalen Schrittweite in Verbindung gebracht 6,7. Darüber hinaus hat sich gezeigt, dass größere Schrittweiten die Tibiabelastung reduzieren und dadurch die Belastung der Tibia während des Laufs verringern8. Diese Ergebnisse unterstreichen die entscheidende Rolle der Schrittweite bei der Beeinflussung der Laufbiomechanik und unterstreichen ihre Bedeutung für die Optimierung der Leistung und die Minimierung des Verletzungsrisikos.

Studien haben ferner gezeigt, dass die Geh- und Laufgeschwindigkeit die biomechanischen Parameter der unteren Gliedmaßen beeinflusst 9,10,11,12. Die Auswirkungen der Schrittweitenänderung auf die Biomechanik bei unterschiedlichen Trainingsgeschwindigkeiten sind jedoch nach wie vor unklar, und es liegen nur begrenzte wissenschaftliche Daten zur menschlichen Bewegung unter verschiedenen Geschwindigkeits- und Schrittweitenbedingungen vor. Daher zielt diese Studie darauf ab, den Einfluss von Stufenbreitenänderungen auf die Biomechanik der unteren Extremitäten bei verschiedenen Geschwindigkeiten zu untersuchen, wobei der Schwerpunkt auf Schlüsselparametern wie dem Hüftadduktionswinkel und dem Knieabduktionsmoment liegt.

Um dies zu beheben, wurde ein Datensatz erstellt, der 13 gesunde männliche Teilnehmer im Alter von 20 bis 24 Jahren umfasst, einschließlich C3D-Dateien und gebrauchsfertiger kinematischer Daten. Die Teilnehmer wurden angewiesen, mit Geschwindigkeiten von 3,0 m/s und 3,7 m/s in sechs verschiedenen Schrittweiten zu laufen. Die Auswahl dieser Schrittweiten und -geschwindigkeiten stützte sich auf bestehende Forschungsergebnisse und den aktuellen Stand von Open-Source-Datensätzen zur Gangbiomechanik in der Literatur 13,14,15,16,17. Ziel dieser Studie ist es, die akuten Auswirkungen von Stufenbreitenänderungen auf die kinetische Kette der unteren Gliedmaßen zu untersuchen und gleichzeitig den Datensatz zu erweitern, um wertvolle Einblicke in die Beziehung zwischen der Stufenbreite und der Biomechanik der unteren Gliedmaßen zu erhalten.

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Protokoll

Die Studie wurde von der Ethikkommission des Forschungsinstituts der Universität Ningbo genehmigt (Zulassungsnummer: ty2022001). Alle Teilnehmer gaben eine schriftliche Einverständniserklärung ab, nachdem sie über den Zweck, die Anforderungen und die Verfahren des Experiments informiert worden waren. Details zu den verwendeten Verbrauchsmaterialien, Geräten und Software sind in der Materialtabelle aufgeführt.

1. Vorbereitung der Versuche

  1. Vorbereitung der Ausrüstung
    1. Positionieren Sie während der Gerätekalibrierung acht Infrarotkameras an geeigneten Stellen und prüfen Sie, ob sich im Experimentierbereich Reflexionen befinden (z. B. reflektierende Marker auf der Kleidung der Teilnehmer). Entfernen oder decken Sie die Reflexionen ab und sorgen Sie für eine ausreichende Beleuchtung.
    2. Stecken Sie den gekoppelten Verschlüsselungsdongle in den parallelen Port des PCs. Starten Sie die Motion-Capture-Kameras, die Tracking-Software, den Force-Plattform-Verstärker und den ADC.
    3. Öffnen Sie die Tracking-Software und warten Sie, bis die acht Kameras initialisiert sind. Vergewissern Sie sich, dass der Vorgang abgeschlossen ist, wenn die Kameraleuchten von rot auf grün leuchten.
    4. Wechseln Sie in den Kameramodus und erweitern Sie den Bereich Systemressourcen auf der linken Seite. Wählen Sie alle acht Kameras aus.
    5. Passen Sie die Einstellungen im linken Bereich unter Eigenschaften an. Stellen Sie die Blitzintensität auf 0,95-1, die Verstärkung auf 1x und den Graustufenmodus auf Auto ein. Legen Sie unter Schwerpunktanpassung den Schwellenwert auf 0,2 bis 0,4, das minimale Rundheitsverhältnis auf 0,5 und die maximale Blobhöhe auf 50 fest.
    6. Positionieren Sie den T-Rahmen mit den Markern in der Mitte des Motion-Capture-Bereichs. Wählen Sie alle acht Kameras in der Symbolleiste auf der linken Seite erneut aus.
    7. Führen Sie die Kalibrierung im Werkzeugbedienfeld auf der rechten Seite durch. Wählen Sie das 5-Marker-Kalibrierungsobjekt "Zauberstab und T-Rahmen " aus der T-Rahmen-Liste aus.
    8. Klicken Sie auf die Schaltfläche Stopp unter der Option Kamera maskieren im Bedienfeld Systemvorbereitungswerkzeuge . Nachdem der Bildschirm blau wird, klicken Sie erneut auf die Schaltfläche, um sie in den Stopp-Zustand zurückzuversetzen.
    9. Klicken Sie auf die Schaltfläche Start unter der Option Kameras kalibrieren . Bewegen Sie den T-Rahmen innerhalb des Aufnahmebereichs hin und her und stellen Sie sicher, dass die Schwenkhöhe der Brennweite der Kamera entspricht. Stoppen Sie, wenn die blauen Lichter an den Kameras aufhören zu blinken.
    10. Wechseln Sie die Ansicht in die 3D-Perspektive und platzieren Sie den T-Rahmen wieder in der Mitte des Motion-Capture-Bereichs. Stellen Sie die Ausrichtung an den Grenzen der Kraftplattform sicher.
    11. Klicken Sie auf die Schaltfläche Start unter der Option Lautstärkeursprung festlegen im rechten Bereich.
  2. Vorbereitung der Druckplattform
    1. Positionieren Sie zwei eingebettete Kraftmessplatten in der Mitte des Motion-Capture-Bereichs und synchronisieren Sie diese mit 1000 Hz.
    2. Markieren Sie sechs Schrittbreiten auf der Kraftplattform mit verschiedenfarbigen Bändern, um jede Bedingung darzustellen, einschließlich der bevorzugten Schrittweite und fünf Variationen (13 % und 6,5 % Reduzierung und 25 %, 13 % und 6,5 % Zunahme der Beinlänge). Verbinden Sie die Plattform mit dem PC für die Datenerfassung.
      HINWEIS: Stellen Sie sicher, dass das System die anterior-posterioren (Y-Achse) Koordinaten des Fußes bei Kontakt aufzeichnet, wobei gelbes Band die bevorzugte Schrittweite und andere Farben Abweichungen anzeigen.
  3. Vorbereitung des Steuersystems
    1. Platzieren Sie ein elektronisches Zeitmesstor mit einem Strahl auf einem Stativ, um die Laufgeschwindigkeit der Teilnehmer beim Passieren der Kraftmessplatten aufzuzeichnen.
      HINWEIS: Stellen Sie sicher, dass der Abstand zwischen den elektronischen Zeitsteuerungen 3 m beträgt (wie in Abbildung 1 gezeigt).

2. Vorbereitung der Teilnehmer

  1. Holen Sie eine schriftliche Einverständniserklärung der Teilnehmer ein, erläutern Sie kurz den Zweck und die Verfahren der Studie und ermutigen Sie zu Fragen. Stellen Sie sicher, dass alle Teilnehmer das rechte Bein dominieren, um die Variabilität zu minimieren.
    HINWEIS: An der vorliegenden Studie nahmen 13 gesunde chinesische Männer mit einem Durchschnittsalter von 22,7 Jahren, einem Gewicht von 70,9 kg und einer Körpergröße von 1,75 m teil. Stellen Sie sicher, dass in den letzten sechs Monaten keine Verletzungen der unteren Gliedmaßen oder Fußdeformitäten aufgetreten sind. Diese Stichprobenauswahl reduziert den Einfluss von Alter und Geschlecht auf biomechanische Parameter und gewährleistet so die statistische Validität und Reproduzierbarkeit. Die Stichprobengröße ist ausreichend, um die Auswirkungen der Schrittweite auf die Biomechanik zu analysieren.
  2. Weisen Sie die Teilnehmer an, eng anliegende Sporthosen und standardisierte experimentelle Schuhe zu tragen, um Gangstörungen zu minimieren. Überschüssige Kleidung ausziehen.
  3. Sammeln und notieren Sie anthropometrische Daten: Größe, Gewicht, Beinlänge, Schulterbreite und Hüftbreite.
    HINWEIS: Messen Sie die Beinlänge von der vorderen oberen Beckenwirbelsäule bis zum lateralen Knöchel. Messen Sie die Schulterbreite und die Hüftbreite als direkte Abstände zwischen den jeweiligen anatomischen Orientierungspunkten.
  4. Halten Sie die Haut der Teilnehmer trocken und befestigen Sie reflektierende Marker mit doppelseitigem Klebeband an anatomischen Orientierungspunkten.
    HINWEIS: Verwenden Sie 38 reflektierende Markierungen mit bestimmten Positionen und Beschriftungsnamen, die in Tabelle 1 aufgeführt sind. Sorgen Sie für eine präzise Platzierung und sichere Befestigung der Markierer. Bei Bereichen mit hoher Bewegung oder unebenen Oberflächen verstärken Sie die Marker mit Muskelband oder hautfreundlichem Kleber. Nachdem Sie die Marker platziert haben, machen Sie Fotos von der Vorderseite, von der Rückseite und von den Seiten zur Dokumentation.
  5. Weisen Sie die Teilnehmer an, 5 Minuten lang zum Aufwärmen zu joggen, bevor Sie mit den statischen und dynamischen Aufnahmen beginnen.

3. Statische Kalibrierung

  1. Starten Sie die Tracking-Software und erstellen Sie eine neue Datenbank, indem Sie in der Symbolleiste Neue Datenbank auswählen. Wählen Sie im Abschnitt Datenverwaltung die Option Neue Patientenklassifikation, dann Neuer Patient und klicken Sie schließlich auf Neue Sitzung , um eine Teilnehmerinformationsdatenbank einzurichten.
  2. Klicken Sie in der linken Symbolleiste auf Go Live und verwenden Sie dann die Schaltfläche Horizontal teilen in der Ansichtsoberfläche . Wählen Sie Grafiken aus, um die Anzahl der Trajektorien anzuzeigen.
  3. Klicken Sie in der Symbolleiste auf die Fachvorbereitung . Weisen Sie den Teilnehmer an, mit schulterbreit auseinander stehenden Füßen zu stehen, einen Fuß auf der Kraftplattform, die Arme parallel zu den Schultern und geradeaus zu schauen. Klicken Sie auf Start , um die Datenerfassung zu starten, und halten Sie die Position für 10 s. Klicken Sie auf Stopp , um die statische Erfassung abzuschließen.
    HINWEIS: Wechseln Sie in den Modus "3D-Perspektive", um sicherzustellen, dass die Kamera mindestens ein Bild aufnimmt, das die 38 reflektierenden Markierungen auf dem Körper des Teilnehmers zeigt.

4. Dynamische Studien

  1. Informieren Sie die Teilnehmer, sich auf das Experiment vorzubereiten und in den experimentellen Zustand zu wechseln.
  2. Software-Betrieb
    1. Klicken Sie im linken Bereich "Ressourcen" auf "Live gehen" und im rechten Bereich "Tools" auf "Erfassen". Sobald die Teilnehmer bereit sind, starten Sie die Testversion, indem Sie auf Start klicken, und beenden Sie sie, indem Sie auf Stopp nach Abschluss klicken.
      HINWEIS: Beschriften Sie verschiedene Testversionen mit unterschiedlichen Schrittweiten im Abschnitt "Name der Testversion".
  3. Führen Sie das Experiment mit der bevorzugten Schrittweite durch und erfassen Sie Bewegungen mit drei verschiedenen Geschwindigkeiten.
    1. Weisen Sie die Teilnehmer an, auf natürliche Weise auf einem geraden Weg mit zwei Kraftplattformen zu gehen, wobei der linke Fuß auf Plattform A (Kistler) und der rechte Fuß auf Plattform B (AMTI) steht.
    2. Der Versuch gilt als erfolgreich, wenn die Zeit für den Abschluss eines Laufs (Passieren der Kraftplattformen) zwischen 0,95 und 1,05 s bei 3,0 m/s oder zwischen 0,76 und 0,86 s bei 3,7 m/s liegt. Wiederholen Sie den Versuch, wenn das Timing diese Kriterien nicht erfüllt, um den Einfluss von Geschwindigkeitsschwankungen auf die Biomechanik des Laufs zu minimieren. Primäres Ziel ist es, den Einfluss der Geschwindigkeit zu untersuchen.
      HINWEIS: Diese Zeitbereiche wurden auf der Grundlage vordefinierter Laufgeschwindigkeiten (3,0 m/s und 3,7 m/s) und des bekannten Abstands zwischen den elektronischen Zeitsteuerungen berechnet. Dadurch wird sichergestellt, dass die Teilnehmer während des gesamten Versuchs eine gleichbleibende Laufgeschwindigkeit beibehalten und die Versuchsbedingungen genau widerspiegeln.
    3. Weisen Sie die Teilnehmer an, mit einer Geschwindigkeit von 3,7 m/s auf einer geraden Bahn mit zwei Kraftplattformen zu laufen.
      HINWEIS: Wenn die Zeit, die über die Kraftplattform läuft, zwischen 0,76 und 0,86 s liegt, betrachten Sie den Versuch als erfolgreich. Andernfalls versuchen Sie es erneut. Stellen Sie sicher, dass die Teilnehmer ihren linken Fuß konsequent auf Plattform A und ihren rechten Fuß auf Plattform B platzieren. Frühere Studien haben signifikante biomechanische Unterschiede bei verschiedenen Geschwindigkeiten gezeigt 9,10,11,12. Weisen Sie die Teilnehmer an, vor formellen Prüfungen mehrmals zu üben, um einen natürlichen Gang zu gewährleisten. Überwachen Sie die Versuche genau, um sicherzustellen, dass die Marker korrekt ausgeführt werden und an Ort und Stelle bleiben. Jede Erkrankung erfordert mindestens fünf erfolgreiche Studien.
  4. Messen der bevorzugten Schrittweite und Einstellen verschiedener Schrittweiten
    1. Messen Sie basierend auf der Definition der Schrittweite und früheren Forschungen die bevorzugte Schrittweite der Teilnehmer in drei Bewegungsmodi: 8,18,19,20. Stellen Sie mithilfe des Motion-Capture-Systems sicher, dass die Y-Achse im Laborkoordinatensystem die mediolaterale Richtung (von Seite zu Seite) darstellt.
      1. Notieren Sie die Y-Achsen-Koordinaten der linken und rechten Fersenmarkierungen während des ersten Bodenkontakts. Berechnen Sie die bevorzugte Schrittweite als Differenz in den Y-Achsen-Koordinaten der beiden Fersen, um ein direktes Maß für den seitlichen Abstand zwischen den Füßen zu erhalten.
    2. Markieren Sie die Kraftplattformen mit verschiedenfarbigen Bändern, die fünf Schrittbreitenbedingungen entsprechen (Schrittbreite um 13 %, 6,5 % oder 25 % der Beinlänge reduziert oder erhöht). Das gelbe Band zeigt die bevorzugte Schrittweite an.
      HINWEIS: Frühere Studien haben signifikante biomechanische Unterschiede gezeigt, wenn sich die Schrittweite um 13 % im Verhältnis zur Beinlänge 5,8,18,19 ändert. Führen Sie auf der Grundlage dieser Erkenntnis zusätzliche Bedingungen für die Schrittweite ein.
    3. Weisen Sie die Teilnehmer an, geradeaus zu gehen und sich nach vorne zu konzentrieren. Stellen Sie sicher, dass die linken Schritte auf dem gelben Band auf Plattform A und die rechten Schritte auf einem andersfarbigen Band auf Plattform B stehen. Weisen Sie nach dem Zufallsprinzip bestimmte Bandfarben zu, um die Schrittbreite zu ändern.
      HINWEIS: Sammeln Sie mindestens fünf erfolgreiche Versuche für jede Schrittbreitenbedingung.
    4. Weisen Sie die Teilnehmer an, mit den fünf verschiedenen Schrittweiten mit Geschwindigkeiten von 3,0 m/s und 3,7 m/s zu laufen.
      HINWEIS: Stellen Sie sicher, dass die Teilnehmer die Anweisungen korrekt befolgen und auf Markierungsablösung überwachen. Sammeln Sie mindestens fünf erfolgreiche Versuche für jede Erkrankung und stellen Sie sicher, dass nach jedem Test eine angemessene Ruhezeit eingehalten wird.

5. Datenverarbeitung

  1. Verarbeiten Sie nach dem Experiment alle gesammelten Daten manuell mit kompatibler Software. Verbinden Sie die Daten sequenziell gemäß den in Tabelle 1 festgelegten Markierungspunkten.
  2. Überprüfen Sie jede statische oder dynamische Trajektorie auf fehlende oder unterbrochene Marker auf den Teilnehmern. Verwenden Sie das Punktverbindungs-/Füllwerkzeug in der Software, um die fehlenden Marker manuell wieder zu verbinden und dabei auf Genauigkeit in der Nähe befindliche Marker zu verweisen.
  3. Analysieren Sie Bodenreaktionskräfte (GRFs) bei dynamischen Aktivitäten, indem Sie einen vertikalen Schwellenwert von 20 N festlegen, um Fußkontakt und Zehenabdruck zu erkennen und die Standphase jedes Gangzyklus zu definieren.
    HINWEIS: GRF-Daten vom Fersenkontakt bis zum Zehenabdruck definieren einen Gangzyklus und werden als C3D-Rohdateien gespeichert.
  4. Exportieren Sie die verarbeiteten Daten in den Formaten C3D, MOT, TRC und CSV. Stellen Sie sicher, dass jeder Teilnehmer ca. 55 Versuche unter statischen, Geh- und Laufbedingungen mit sechs verschiedenen Schrittweiten absolviert. Verwenden Sie die Daten, um Schrittweiten und Wurfarmeigenschaften zu vergleichen.
    HINWEIS: Trotz strikter Einhaltung des Protokolls können einige Teilnehmer unvollständige Daten haben, da die Markertrajektorie im Gerätesystem verschwunden ist.

6. Statistische Analyse

  1. Analysieren Sie die Daten mit statistischer Software (z. B. SPSS, Python) und konzentrieren Sie sich dabei auf die Auswirkungen von Schrittweite und Laufgeschwindigkeit auf die Biomechanik der unteren Gliedmaßen.
  2. Verwenden Sie die ANOVA mit wiederholten Messungen, um biomechanische Parameter zu analysieren, und wenden Sie bei Bedarf die Bonferroni-Korrektur für Post-hoc-Tests an.
  3. 6.3. Verwenden Sie nichtparametrische Methoden wie den Friedman-Test, wenn die Annahmen für Normalität und Sphärizität nicht erfüllt sind. Legen Sie alle Signifikanzniveaus auf p < 0,05 fest.

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Ergebnisse

Nach dem Experiment und der Datenverarbeitung wurden die verarbeitete Markertrajektorie und die simulierten Daten der Bodenreaktionskraft (GRF) in C3D-Dateien gespeichert, wie in Tabelle 1 dargestellt. Der Ordner C3D.zip enthält das Rohdataset, das aus dem Motion-Capture-Experiment abgerufen wurde. Alle Datensätze sind in Tabelle 2 aufgeführt. Der Datensatz ist in Ordnern organisiert, die jeweils einen der 13 Teilnehmer repräsentieren. In diesen Unterordnern werden die experimentellen Da...

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Diskussion

Der Einfluss der Schrittweite auf das Laufen des Menschen ist ein vielschichtiges und bedeutendes Problem. Die Schrittweite bezieht sich auf den seitlichen Abstand zwischen der Fersenmitte und dem Boden bei der ersten Berührung jedes Fußes3. Eine Änderung der Schrittweite kann sich auf die Stabilität, das Gleichgewicht, die Biomechanik und den Energieverbrauch während des Laufens auswirken. Frühere Forschungen deuten darauf hin, dass eine Zunahme der Schrittweite ...

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Danksagungen

Diese Studie wurde von der National Natural Science Foundation of China (12202216), der Ningbo Natural Science Foundation (2023J128) und dem interdisziplinären Top Innovative Youth Fund-Projekt "Mechanics+" der Universität Ningbo (GC2024006) unterstützt.

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Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
AMTI Force PlateAMTIOR6-7Watertown, MA, USA
Farbiges Klebeband für BodenmarkierungenGenerisch-Wirdverwendet, um verschiedene Stufenbreiten auf Kraftmessplatten zu markieren, online gekauft
Kistler Force PlateKistler9260AAWinterthur, Schweiz
MATLABMathWorksVersion R2021bDatenverarbeitung und -
modellierung Reflektierend MarkerVicon Metrics Ltd.-Wird zum Markieren von Körperpunkten der Teilnehmer verwendet
Single-Beam Electronic Timing Gate BrowerTimingSystem-Draper, UT, USA, Wird verwendet, um die Laufgeschwindigkeit aufzuzeichnen
Standard Experimental ShoesBezeichnetemarkenstandardisierte Schuhe zur Minimierung von Gangstörungen
Vicon Motion Capture SystemVicon Metrics Ltd.Vicon T-SerieOxford, UK, Wird für Motion
Capture verwendet Vicon Nexus SoftwareVicon Metrics Ltd.Version 1.8.5ADatenerfassung und -analyse

Referenzen

  1. Mcandrew Young, P. M., Dingwell, J. B. Voluntary changes in step width and step length during human walking affect dynamic margins of stability. Gait Posture. 36 (2), 219-224 (2012).
  2. Perry, J. A., Srinivasan, M. Walking with wider steps changes foot placement control, increases kinematic variability and does not improve linear stability. R. Soc. Open Sci. 4 (9), 160627(2017).
  3. Pohl, M. B., Messenger, N., Buckley, J. G. Changes in foot and lower limb coupling due to systematic variations in step width. Clin Biomech. 21 (2), 175-183 (2006).
  4. Maharaj, J. N., Murry, L. E., Cresswell, A. G., Lichtwark, G. A. Increasing step width reduces the requirements for subtalar joint moments and powers. J. Biomech. 92, 29-34 (2019).
  5. Molitor, S. L., Neptune, R. R. Lower-limb joint quasi-stiffness in the frontal and sagittal planes during walking at different step widths. J. Biomech. 162, 111897(2024).
  6. Brindle, R. A., Milner, C. E., Zhang, S., Fitzhugh, E. C. Changing step width alters lower extremity biomechanics during running. Gait Posture. 39 (1), 124-128 (2014).
  7. Meardon, S. A., Campbell, S., Derrick, T. R. Step width alters iliotibial band strain during running. Sports Biomech. 11 (4), 464-472 (2012).
  8. Meardon, S. A., Derrick, T. R. Effect of step width manipulation on tibial stress during running. J. Biomech. 47 (11), 2738-2744 (2014).
  9. Schache, A. G., et al. Effect of running speed on lower limb joint kinetics. Med Sci Sports Exerc. 43 (7), 1260-1271 (2011).
  10. Petersen, J., Sørensen, H., Nielsen, R. Cumulative loads increase at the knee joint with slow-speed running compared to faster running: A biomechanical study. J Orthop Sports Phys Ther. 45 (4), 316-322 (2015).
  11. Chehab, E. F., Andriacchi, T. P., Favre, J. Speed, age, sex, and body mass index provide a rigorous basis for comparing the kinematic and kinetic profiles of the lower extremity during walking. J Biomech. 58, 11-20 (2017).
  12. Yu, L., et al. Principal component analysis of the running ground reaction forces with different speeds. Front. Bioeng. Biotechnol. 9. 9, 629809(2021).
  13. Fukuchi, R. K., Fukuchi, C. A., Marcos, D. A public dataset of running biomechanics and the effects of running speed on lower extremity kinematics and kinetics. PeerJ. 5, e3298(2017).
  14. Reznick, E., et al. Lower-limb kinematics and kinetics during continuously varying human locomotion. Sci. Data. 8 (1), 282(2021).
  15. Fukuchi, C. A., Fukuchi, R. K., Duarte, M. A public dataset of overground and treadmill walking kinematics and kinetics in healthy individuals. PeerJ. 6, e4640(2018).
  16. Lencioni, T., Carpinella, I., Rabuffetti, M., Marzegan, A., Ferrarin, M. Human kinematic, kinetic and EMG data during different walking and stair ascending and descending tasks. Sci. Data. 6, 309(2019).
  17. Scherpereel, K., Molinaro, D., Inan, O., Shepherd, M., Young, A. A human lower-limb biomechanics and wearable sensors dataset during cyclic and non-cyclic activities. Sci. Data. 10 (1), 924(2023).
  18. Sample, D. W., Thorsen, T. A., Weinhandl, J. T., Strohacker, K. A., Zhang, S. Effects of increased step-width on knee biomechanics during inclined and declined walking. J Appl Biomech. 36 (5), 292-297 (2020).
  19. Bennett, H. J., Shen, G., Cates, H. E., Zhang, S. Effects of toe-in and toe-in with wider step width on level walking knee biomechanics in varus, valgus, and neutral knee alignments. Knee. 24 (6), 1326-1334 (2017).
  20. Shih, H. -J. S., Gordon, J., Kulig, K. Trunk control during gait: Walking with wide and narrow step widths present distinct challenges. J. Biomech. 114, 110135(2021).
  21. Mcandrew Young, P. M., Dingwell, J. B. Voluntarily changing step length or step width affects dynamic stability of human walking. Gait Posture. 35 (3), 472-477 (2012).
  22. Effects of wide step walking on swing phase hip muscle forces and spatio-temporal gait parameters. Bajelan, S., Nagano, H., Sparow, T., Begg, R. K. 2017 39th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC), 2017, Jeju, Korea (South), , 954 (2017).
  23. Arvin, M., et al. Effects of narrow base gait on mediolateral balance control in young and older adults. J Biomech. 49 (7), 1264-1267 (2016).
  24. Schreiber, C., Moissenet, F. A multimodal dataset of human gait at different walking speeds established on injury-free adult participants. Sci Data. 6 (1), 111(2019).
  25. Moreira, L., Figueiredo, J., Fonseca, P., Vilas-Boas, J. P., Santos, C. P. Lower limb kinematic, kinetic, and EMG data from young healthy humans during walking at controlled speeds. Sci Data. 8 (1), 103(2021).
  26. Zee, T. J. V. D., Mundinger, E. M., Kuo, A. D. A biomechanics dataset of healthy human walking at various speeds, step lengths and step widths. Sci Data. 9, 704(2022).

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Nachdrucke und Genehmigungen

Schlagwörter

Biomechanik der unteren Extremit tenGelenkbelastungMotion CaptureKraftmessplattenmarkerloses Motion CaptureLaufstabilit tVerletzungspr ventionMuskelkoordination
Einfluss der Stufenweitenmanipulation auf die Laufbiomechanik
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