בשיטות ניתוח הילוך תקן הזהב כדי להעריך את החוויה אפקטים על התחתון-האיבר מכניקת במהלך בינוני עקבים ריצה וריצה
14 בספטמבר 2017
מחקר זה חקר התחתונה-האיבר קינמטיקה וכוח התגובה הקרקע (GRF) במהלך בינוני עקבים ריצה וריצה. הנבדקים חולקו לקבוצות של לובשי מנוסים, לובשי לא מנוסים. מערכת ניתוח תנועה תלת מימדי עם פלטפורמה כוח שתצורתו נקבעה נתפס תנועות משותפת התחתונה-איבר, GRF.
המטרה הכוללת של ניסוי זה היא לבחון את ההשפעות של נעלי עקב על מכניקת הגפיים התחתונות במהלך ריצה וריצה מתונה בעקבים גבוהים. שיטה זו יכולה לענות על שאלת המפתח שבתרגילי עקב גבוה, הפרעות, כגון הגובה שיש לעקב, עשויות שלא להיות הגורם העיקרי היחיד הגורם למחלישים של מכניקת הגפיים הנמוכות. המאפיין היחיד של פרוטוקול זה הוא שעם מגוון המשתתפים כנבדקים מנוסים וחסרי ניסיון, מה שנלקח בחשבון בקלות במחקרים קודמים על עקבים גבוהים תוך שימוש בשומר שלהם ובשיטה שלהם.
התחל במדידת גובה העמידה ומסת הגוף של הנבדק. מדוד את המרחק בין עמוד השדרה הכסלי העליון לקונדיל הפנימי של הקרסול, את המרחק בין קונדילים הברך המדיאליים לרוחביים, ואת המרחק בין קונדילים בקרסול המדיאלי לרוחב באמצעות קליפרים מדידה. לאחר מכן, משש כדי לזהות ציוני דרך אנטומיים.
סמן כל ציון דרך על העור באמצעות עט סימון ולאחר מכן חבר את 16 הסמנים הרטרו-רפלקטיביים הפסיביים על ציוני הדרך של שני צידי הגפיים התחתונות עם סרט דבק דו צדדי. בקש מהנבדק להחליף לנעל הניסוי. לאחר מכן בקשו מהם ללכת, לרוץ ולרוץ בחופשיות לאורך המסלול עד שהם מרגישים בנוח פיזיולוגית ופסיכולוגית עם המצלמות והטושים על הגפיים התחתונות שלהם, והם מרגישים שהם זזים באופן טבעי.
לאחר מכן, בקשו מהנבדק לתרגל ריצה לאורך המסלול במהירות נמוכה ונוחה עד שהוא מסוגל לרוץ בהתמדה. הנחו אותם לעשות מאמץ לרוץ במהירות הולכת וגוברת על הליכון בטווח בטוח ונוח, המכונה אימון פרוגרסיבי. לאחר מכן, בקשו מהם לתרגל ריצה על הקרקע לאורך המסלול במהירות גבוהה ונוחה עד שהם מסוגלים לרוץ בהתמדה במהירות זו.
לבסוף, הנחו את הנבדק לנסות להתחיל לרוץ מקווי התחלה שונים באזור ההתחלה מספר פעמים, כדי למצוא תנוחת התחלה מתאימה, ולוודא שרגל ימין פוגעת באופן טבעי ונוגעת לחלוטין בפלטפורמת הכוח בעת מעבר. התחל בכך שתבקש מהנבדק לעמוד בתנוחה נייחת וניטרלית במרכז נפח הלכידה כדי ללכוד את הנתונים הסטטיים. לחץ על כפתור ההתחלה בקטע לכידת הנושא כדי ללכוד כ-150 פריימים.
לאחר מכן, לחץ על כפתור העצירה. לאחר מכן, בחר סטטי ברשימה הנפתחת של קו הצינור במקטע כיול הנושא. בדוק את אפשרויות רגל שמאל ורגל ימין בחלונית ההגדרות הסטטיות.
לחץ על כפתור ההתחלה בקטע כיול הנושא. לאחר מכן, בקש מהנבדק לעמוד בתנוחת ההתחלה המתאימה. לחץ על כפתור ההתחלה בקטע הצילום כדי להתחיל לצלם ואז מיד תן לנבדק את ההוראה בעל פה לצאת לריצה.
ודא שרגל ימין פוגעת באופן טבעי ונוגעת לחלוטין בפלטפורמת הכוח בעת מעבר. לניסויי ריצה, בקשו מהנבדקים לרוץ במהירות הנמוכה והנוחה שהם הכירו במהלך ההכנה. לריצת ניסויים, בקשו מהנבדקים לרוץ במהירות הגבוהה הנוחה שהם הכירו במהלך ההכנה.
אפשר מנוחה של שתי דקות בין שני ניסיונות. לבסוף, לאחר שהנושא מגיע לסוף המסלול, לחץ על כפתור העצירה. תוצאות אלה הצביעו על כך שמלבד תנועות הברכיים והירך במישור הסגיטלי, כל שלושת טווח התנועה של המפרקים של IEW היה בדרך כלל גדול מזה של EW. השפעת מהירות משמעותית על טווח התנועה של המפרק הייתה קיימת רק בהארכת כיפוף הירך.
עקומת הזמן GRF של EW מאופיינת בשיא ראשוני ומיד אחריו גל קטן במהלך תקופת בלימת הזעזועים, במיוחד במהלך הריצה. לעומת זאת, זה של IEW שוטף יחסית לאחר השיא הראשוני. אין הבדל משמעותי בכוח הפגיעה בין לוחמה אלקטרונית ל-IEW, אך קצב הטעינה של לוחמה אלקטרונית היה גבוה משמעותית במהלך הריצה.
בזמן ניסיון הליך זה, חשוב לזכור לכייל מחדש את המצלמות הקוראות את נפח הלכידה ולכייל את הפרמטר הראשון לרמתן לפני תחילת כל ניסיון וניסיון כדי להבטיח את דיוק הלכידה. בעקבות הליך זה, ניתן לחשב פרמטרים אחרים, כגון מומנטום מפרקים, על מנת לענות על שאלות נוספות, כמו האם נעילת נעלי עקב תביא בחשבון דיוק ומדידות אחרות של מאמצים אחרים בלבד. מבין אלה, הערך פירושו שמתמטיקה זו צריכה להדגיש את החשיבות של הקצאת הנבדקים שלהם לנעילת נעלי העקב כדי לספק מידע ספציפי יותר ולהפחית את המסקנות כדי למקד את האוכלוסייה.
לאחר צפייה בסרטון זה, אתה אמור להבין כיצד להשתמש או להבין את המתמטיקה או לבצע את הניסוי עם העקב הגבוה ולקבל את הדיוק כמו גם הצעות קריטריונים המבוססות על חווית הלבישה השונה.
צפו בתמליל המלא וקבלו גישה לאלפי סרטונים מדעיים
סקירה כללית
מחקר זה בוחן את ההשפעות של נעלי עקב גבוה על המכניקה של הגפיים התחתונות במהלך ריצה קלה וריצה בנעלי עקב גבוה בעצימות מתונה. המחקר משווה בין נועלות מנוסות לבין נועלות שאינן מנוסות כדי להבין את ההשפעה של גובה העקב על קינמטיקה ועל כוחות תגובת הקרקע.
מרכיבי מפתח של המחקר
תחום המדע
- ביומכניקה
- מדע הספורט
- מחקרי השפעת הנעלה
רקע
- נעליים בעק גבוה הן נפוצות בשימוש אך עשויות להשפיע על הביומכניקה.
- מחקרים קודמים לא התייחסו באופן מספק לניסיונם של הנועלים.
- הבנת השפעות אלו יכולה לסייע בתכנון נעליים ובמתן המלצות.
- כוחות תגובת הקרקע הם קריטיים להערכת המכניקה של הגפיים התחתונות.
מטרת המחקר
- לבחון את קינמטיקת הגפיים התחתונות בזמן ריצה קלה וריצה בנעלי עקב גבוה.
- להשוות את ההשפעות על נועלים מנוסים לעומת נועלים שאינם מנוסים.
- לקבוע האם גובה העקב הוא הגורם העיקרי המשפיע על המכניקה.
שיטות שנעשה בהן שימוש
- נעשה שימוש במערכת לניתוח תנועה תלת-ממדית.
- פלטפורמת כוח הוגדרה ללכידת כוחות תגובה מהקרקע.
- הנבדקים חולקו למשתמשים מנוסים ולא מנוסים.
- נלקחו מדידות של נקודות ציון אנטומיות לצורך ניתוח.
תוצאים עיקריים
- הבדלים בקינמטיקה שנצפו בין נועלים מנוסים לבין נועלים לא מנוסים.
- כוחות התגובה מהקרקע השתנו באופן משמעותי במהלך ריצה קלה וריצה בנעלי עקב גבוה.
- גובה העקב לא היה הגורם היחיד שהשפיע על המכניקה של הגפה התחתונה.
- התובנות שנרכשו עשויות להשפיע על עיצוב נעליים עתידי ועל המלצות ספורטיביות.
מסקנות
- נעליים בעק גבוה משפיעות על המכניקה של הגפיים התחתונות במהלך פעילות גופנית.
- רמת הניסיון ממלאת תפקיד מכריע בתוצאות הביומכניות.
- נדרש מחקר נוסף כדי לבחון את ההשפעות ארוכות הטווח של הנעלה בעק גבוה.
שאלות נפוצות
רלוונטיות תעשייתית למנהלים
מחקר זה מדגיש את החשיבות של בקרה על ניסיון הנבדק בהערכות ביומכניות, עיקרון שניתן ליישום ישיר בתיקוף של מודלים פרה-קליניים, שבהם שונות פנוטיפית עלולה להטות את תיקוף המטרה ואת הפחתת הסיכונים המכניסטית. על ידי הדגמה שניסיון הלובש משנה באופן משמעותי את המכניקה של הגפיים התחתונות במהלך ריצה קלה וריצה בנעלי עקב גבוה, העבודה מדגישה כיצד משתנים ביולוגיים שאינם נלקחים בחשבון עלולים להסתיר השפעות טיפוליות אמיתיות בבדיקות בשלבי הגילוי. עבור מו"פ בביופרמה, הדבר מחזק את הצורך במודלים סטנדרטיים ומסווגים לפי ניסיון, כדי לשפר את הביטחון החזוי בסריקות בשלבים מוקדמים ולהפחית תוצאות מטעות בחקירת מסלולים ביולוגיים.
יישומים אסטרטגיים במחקר ופיתוח בביופארמה
גילוי מוקדם ותיקוף מטרה
- ערך מדעי: מאפשר בחינה של השערות טיפוליות על ידי בידוד השפעתם של משתנים ספציפיים לנבדק על תוצרים ביו-מכניים, ובכך מפחית גורמים מתערבים במחקרי מעורבות מטרה (target engagement).
- ערך תפעולי: תומך בהפחתת סיכונים ביולוגיים באמצעות תכנון קבוצות (cohorts) המדורגות לפי ניסיון, ובכך משפר את השחזוריות במבחני תיקוף תפקודיים.
סריקה ופיתוח בדיקות (Assay)
- ערך מדעי: הכנה של מערכות ביולוגיות עובדות עם משתנים ניסיוניים מבוקרים להערכה עתידית של תרכובות, ובכך שיפור של הסטנדרטיזציה של הבדיקה.
- ערך תפעולי: טיפול בסוגיית השחזוריות ועקביות הפלט הכמותי על ידי התחשבות בהיסטוריה של הנבדק, גורם קריטי למוכנות לסינון בסריקה בתופעת גבוהה (high-throughput screening).
מחקר תרגומי ופרה-קליני
- ערך מדעי: דן בהכנה של מערכת רלוונטית למחלה על ידי מידול האופן שבו חשיפה קודמת משנה את התגובה הפיזיולוגית, ובכך מספק מידע ליישור סממנים ביולוגיים תרגומיים.
- ערך תפעולי: מתאר רציפות משלב הגילוי ועד לתיקוף פרה-קליני באמצעות דגש על בקרת משתנים לאורך שלבי המחקר, ובכך תומך בהחלטות קידום מבוססות הערכת סיכונים.
שילוב תהליכי עבודה וצנרת נתונים
השיטה משתלבת ברצף הגילוי, מבדיקת השערות ועד לזיהוי מובילים (lead identification), כאשר בקרה על השונות הביולוגית משפרת את הפחתת הסיכונים המכניסטיים ואת הביטחון החיזוי במקדם תיקוף של מטרות בשלב מוקדם.
- ביולוגיה של גילוי: מסביר כיצד השיטה תומכת בבדיקת השערות על ידי בידוד השפעת ניסיון המשתמש על קינמטיקה של מפרקים וקצבי העמסה של כוחות תגובת הקרקע, ובכך מבהירה תגובות ספציפיות למסלול.
- סריקה: מתאר את מוכנות הבדיקה באמצעות לכידה מסונכרנת של תנועה תלת-ממדית ופלטפורמת כוח, המאפשרת מדידות כמותיות וניתנות לשחזור של מכניקת הגפיים התחתונות תחת תנאים מבוקרים.
- אנליטיקה: מדגישה את טווח התנועה של המפרקים ואת קצב ההעמסה של כוחות תגובת הקרקע כמדדי קריאה מרכזיים המאפשרים השוואה בין קבוצות ניסוי, ותומכת בהחלטות go/no-go מבוססות נתונים.
- מחקר תרגומי: מקשר את השיטה להמשכיות פרה-קלינית על ידי הצגת האופן שבו סטרטיפיקציה מבוססת ניסיון משפרת את נאמנות המודל, בהתאמה לגישות תיקוף מבוססות סטרטיפיקציה של ביומרקרים.
- שימוש חוזר ארגוני: מציג את השיטה כיכולת ניתנת לשימוש חוזר להערכת שינויים ביו-מכניים הנגרמים על ידי הנעלה או מכשיר, ישימה במגוון תוכניות פרה-קליניות הדורשות ניתוח הליכה סטנדרטי.
השפעה תפעולית וארגונית
- ערך מדעי: ביטחון במיקדי החיזוי באמצעות הפחתת עמימות מכניסטית, על ידי בקרה של ניסיון הנבדק בפנוטיפיקה ביומכנית.
- ערך תפעולי: סטנדרטיזציה ושחזוריות באמצעות פרוטוקולים מרוטבים לפי רמת ניסיון ולכידה מסונכרנת של תנועה ופלטפורמת כוח.
- ערך אסטרטגי: קבלת החלטות טובה יותר לגבי המשך הפיתוח (go/no-go) והפחתת סיכון ביולוגי בשלבים מאוחרים, על ידי מזעור השונות במודלים של יעילות פרה-קלינית.
- השפעה על הפורטפוליו: תיעדוף מותאם סיכונים באמצעות שיפור הביטחון בתיקוף המטרה במודלים של מחלות מורכבות מבחינה מכניסטית.
שיקולי יישום
- נדרשת מומחיות מדעית בביומכניקה, במערכות ללכידת תנועה ובפרשנות של נתוני פלטפורמות כוח.
- הצרכים התשתיותיים והמכשוריים כוללים מערכת לניתוח תנועה בתלת-ממד ופלטפורמת כוח המוגדרת לאיסוף סינכרוני של נתונים קינמטיים וקינטיים.
- דרישות לסטנדרטיזציה בין-צוותית כוללות הרמוניזציה של קריטריוני סינון נבדקים עבור רמת ניסיון בין צוותי הגילוי והצוותים הפרה-קליניים.
- שיקולי התאמה בין מערכות מודל כוללים שינוי של ספי ניסיון ומיקום סמנים עבור יישומים במודלים של מחלות או במודלים שאינם אנושיים.
- מגבלות מעשיות כוללות את הצורך באיסוף היסטוריה מפורטת של הנבדקים ושונות פוטנציאלית בדיווח עצמי על ניסיון, דבר שעשוי להשפיע על דיוק השכובה (stratification).
