本プロトコルは、モーションキャプチャシステムを使用して、ステップ幅の操作がランニングバイオメカニクスに与える影響を調査するために設計された実験セットアップの概要を示しています。目的は、関連するデータセットを拡大し、さまざまなステップ幅が人間の下肢の運動連鎖に及ぼす影響を調べることです。
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この記事について
サマリー
要約
ステップ幅は、ランニング中の下肢の生体力学に影響を与える重要な要素であり、安定性、パフォーマンス、および怪我のリスクに大きく影響します。これらの影響を理解することは、ランニングパフォーマンスを最適化し、怪我のリスクを最小限に抑えるために不可欠です。この研究では、さまざまな走行速度で下肢の生体力学に対するさまざまなステップ幅の影響を評価しました。この研究には、13人の健康な中国人男性(20〜24歳)が参加し、6つの異なるステップ幅(好ましいステップ幅と5つのバリエーション(脚の長さに基づいて13%と6.5%の減少、6.5%の増加、6.5%の増加、25%の増加)を使用して3.0 m/sと3.7 m/sの速度で走りました。データは、モーションキャプチャシステムとフォースプレートを使用して収集され、反復測定、ANOVA、および相関テストを通じて分析されました。その結果、ステップ幅が広いほど膝のピーク外転モーメントと股関節内転角が大幅に減少し、ステップ幅が狭いほど膝関節の負荷が増加することが示されました。これらの知見は、臨床医やランナーにとって重要な意味を持ち、歩幅を慎重に選択することで、怪我のリスクを減らし、ランニングの効率を高めることができることを示唆している。この研究は、歩幅とランニングバイオメカニクスの関係に関する将来の研究の基礎を築く新しいデータセットを提供し、トレーニングとリハビリテーションの実践の参考資料として機能します。
概要
空間的および時間的要素を含む環境要因は、人間の日常的な動きに直接影響します。個人は、さまざまな環境条件で走ったり歩いたりするときに、さまざまな姿勢や動きのパターンを採用する場合があります。ランニング技術の変更が身体の生体力学に影響を与える可能性があることは十分に確立されており、ステップ幅は人間のランニング中の安定性とバランスと密接に関連している1,2。ステップ幅は、中足部と各足部の最初の接地との間の中横距離として定義され、前頭平面3の変数を表す。歩行やランニング中、歩幅の短期的な変動は、3つの平面3,4,5にわたって下肢の生体力学に影響を与える可能性があります。
多くの研究により、ステップ幅がランニング中の下肢関節、運動学、および運動学の生体力学に大きな影響を与えることが実証されています。ステップ幅が広いと、股関節の内転角度、膝の外転モーメント、後足の外転角度が減少し、安定性が向上し、怪我のリスクが低下する可能性があり....
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プロトコル
本研究は、寧波大学研究所の倫理委員会から承認を受けました(承認番号:ty2022001)。すべての参加者は、実験の目的、要件、および手順について説明を受けた後、書面によるインフォームドコンセントを提供しました。使用した消耗品、機器、ソフトウェアの詳細は、 資料表に記載されています。
1. 実験の準備
- 機器の準備
- 機器のキャリブレーション中は、8台の赤外線カメラを適切な位置に設置し、実験エリアに反射がないか確認します(例:参加者の衣服に反射するマーカー)。反射を取り除くか覆い、十分な照明を確保します。
- ペアリングされた暗号化ドングルをPCのパラレルポートに挿入します。モーションキャプチャカメラ、トラッキングソフトウェア、フォースプラットフォームアンプ、ADCを起動します。
- トラッキングソフトウェアを開き、8台のカメラが初期化されるのを待ちます。カメラのライトが赤から緑に変わったら、プロセスが完了していることを確認します。
- カメラモードに切り替えて、左側のシステムリソースパネルを展開します。8 台のカメラをすべて選択します。
- 左側のパ....
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結果
実験とデータ処理の後、処理されたマーカーの軌跡とシミュレートされた地面反力(GRF)データは、 表1に示すようにC3Dファイルに保存されました。C3D.zip フォルダーには、モーション キャプチャの実験から取得した未加工のデータセットが含まれています。すべてのデータ・レコードを 表 2 に示します。データセットはフォルダに整理され、各フォルダは 13 人の参加者のうちの 1 人を表します。これらのサブフォルダ内では、実験ファイルの名前は NNN_CV_TT.XXX で、NNN は参加者番号、CV は実験タイプ (静的または動的)、TT は実行中の試行、XXX はファイル形式の拡張子を示します。静的ファイルには、試用版ファイルと区別するために NNN_Cal_TT.XXX という名前が付けられます。
処理された(すぐに使用できる)運動学的結果が最近のランニング研究と比較され、以前に報告されたものと同様の形状の傾向と大きさを示すことが.......
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ディスカッション
ステップ幅が人間のランニングに与える影響は、多面的で重要な問題です。ステップ幅とは、各足3が最初に接触したときのかかとの中心と地面との間の横方向の距離を指す。ステップ幅を変更すると、ランニング中の安定性、バランス、生体力学、エネルギー消費に影響を与える可能性があります。以前の研究では、ステップ幅を広げると、股関節の内転角、膝の外転モーメント、およびピークインパルスが減少する可能性があることが示唆されています。逆に、ステップ幅を狭くすると、膝の内旋角と股関節内転角が増加する可能性があります1,6,7,21。さらに、歩幅の変動は、筋肉の協調と運動効率に影響を与える可能性がある20,22,23。
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謝辞
この研究は、中国国家自然科学基金会(12202216)、寧波自然科学基金会(2023J128)、および寧波大学の「Mechanics+」学際的革新的青少年基金プロジェクト(GC2024006)の支援を受けました。
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材料
| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| AMTI フォースプレート | AMTI | OR6-7 | 米国マサチューセッツ州ウォータータウン |
| フロアマーキング用カラーテープ | 汎用 | - | フォースプレートのさまざまなステップ幅をマークするために使用され、オンラインで購入 |
| キスラーフォースプレート | キス | ラー9260AA | スイス、ヴィンタートゥール |
| MATLAB | MathWorks | バージョンR2021b | データ処理とモデリング |
| 反射マーカーVicon | Metrics Ltd. | - | 参加者のボディポイントのマーキングに使用 |
| シングルビーム電子タイミングゲートブラ | ウワータイミングシステム | - | 米国ユタ州ドレイパー、走行速度の記録に使用 |
| 標準実験靴 | 指定ブランド | - | 歩行干渉を最小限に抑えるための標準化された靴 |
| Vicon Motion Capture System | Vicon Metrics Ltd. | Vicon T-Series | オックスフォード、英国、モーションキャプチャに使用 |
| Vicon Nexus Software | Vicon Metrics Ltd. | バージョン 1.8.5A | データの収集と分析 |
参考文献
- 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).
- Perry, J. A., Srinivasan, M.
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再版と許可
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