Name: ステップ幅マニピュレーションがランニングバイオメカニクスに及ぼす影響 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2025-02-28T12:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 53 s
Description: 学ぶ ランニング時のステップ幅操作が下肢バイオメカニクスに与える影響について。モーションキャプチャ技術を用いて、関節負荷・安定性・筋協調性の変化を分析し、パフォーマンス向上と怪我予防に役立つ知見を得る。

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

<table><tbody><tr><td>AMTI フォースプレート</td><td>AMTI</td><td>OR6-7</td><td>米国マサチューセッツ州ウォータータウン</td></tr><tr><td>フロアマーキング用カラーテープ</td><td>汎用</td><td>-</td><td>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</td></tr><tr><td>キスラーフォースプレート</td><td>キス</td><td>ラー9260AA</td><td>スイス、ヴィンタートゥール</td></tr><tr><td>MATLAB</td><td>MathWorks</td><td>バージョンR2021b</td><td>データ処理とモデリング</td></tr><tr><td>反射マーカーVicon</td><td>Metrics Ltd.</td><td>-</td><td>参加者のボディポイントのマーキングに使用</td></tr><tr><td>シングルビーム電子タイミングゲートブラ</td><td>ウワータイミングシステム</td><td>-</td><td>米国ユタ州ドレイパー、走行速度の記録に使用</td></tr><tr><td>標準実験靴</td><td>指定ブランド</td><td>-</td><td>歩行干渉を最小限に抑えるための標準化された靴</td></tr><tr><td>Vicon Motion Capture System</td><td>Vicon Metrics Ltd.</td><td>Vicon T-Series</td><td>オックスフォード、英国、モーションキャプチャに使用</td></tr><tr><td>Vicon Nexus Software</td><td>Vicon Metrics Ltd.</td><td>バージョン 1.8.5A</td><td>データの収集と分析</td></tr></tbody></table>

ステップ幅マニピュレーションがランニングバイオメカニクスに及ぼす影響

Influence of Step-Width Manipulation on Running Biomechanics

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...

Step width is a critical factor influencing lower limb biomechanics during running, significantly affecting stability, performance, and injury risk. ...

influence-of-step-width-manipulation-on-running-biomechanics

Research

JoVE Journal

Bioengineering

バイオエンジニアリング（生体工学）

身体分節慣性特性は、逆動力学モデリングのために必要とされる。振動及び反応基板技術を用いて、膝下プロテーゼの慣性特性を測定した。義足の逆動力学モデルにおける慣性補綴の直接的な尺度を使用すると、得られた関節力及びモーメントの大きさが下側になった。...

膝下プロテーゼの推定慣性特性に関する振動及び反応ボードテクニック

ここでは、座って立っているか歩くかの主要なイベントで、全身の重心までの距離に対する圧力中心を使用して位置安定性を測定する新しいプロトコルを提示します。これは、フォースプラットフォームと3次元モーションキャプチャ技術から派生しました。このパラダイムは信頼性が高く、神経学的に損なわれた個人の評価に利用できます。...

シットにスタンド・アンド・ウォーク120％の膝の高さから：鉛四肢の動的姿勢制御の独立性を評価するための新しいアプローチ

異なる速度で各脚をドライブすることができます 2 つのベルトを持っている分割ベルト トレッドミルを用いた人間の運動適応の調査のためのプロトコルについて述べる。具体的には異なった歩行文脈 (例えば、歩行速度、歩行空間)...

分割トレッドミルを使用した運動適応の一般化の評価

中程度のかかとの高いジョギングや実行している中に下肢の運動学と地面反力 (GRF) について検討しました。被験者は、経験豊富な装着者と経験の浅い人のグループに分けられました。構成力プラットフォームと三次元動作解析システムは、下肢関節運動と GRF...

ハイヒール ジョギングや実行している穏健派の間に下肢力学エクスペリエンスへの影響を評価するゴールド スタンダード歩行解析手法を使用してください。

ここでは、下肢運動学を解析してバドミントン最大右のランジ運動を行う際のプロとアマチュア選手の傷害メカニズムの違いを評価するプロトコルを紹介する。...

プロのバドミントン選手のランジパフォーマンスを評価する生体力学的分析法

本稿では、個人の下肢バイオメカニクスを測定するために利用可能な最新の2つの技術に関する包括的な実験方法論を紹介する。...

健常参加者の下肢バイオメカニカル解析

本研究では、5kmトレッドミル走行の初期段階と末期相の間の下肢運動学的変数の生体力学的特性を調べた。10人のランナーの下肢運動学的データを、それぞれ初期相(0.5km)のトレッドミル上の3次元モーションキャプチャシステムと末端相(5km)を用いて収集した。...

5kmトレッドミル走行初期期と末期相の下肢運動学の比較解析

本研究では、異なる歩行速度での計画外歩行終了時の下肢の生体力学的特性を比較した。正常かつ速い歩行速度を有する15人の被験者からの下肢運動学的および運動学的データは、運動解析システムおよび足底圧力プラットフォームを用いて収集された。...

異なる歩行速度の下で計画外の歩行終端に関連する下肢バイオメカニカル特性

この研究は、卓球における脳卒中時のクロスステップとチェイスステップの間の地盤反力特性を調査するためのプロトコルを提示する。...

卓球におけるストローク時のフットワークの運動特性の比較:クロスステップとシャッセステップ

本稿では,歩行開始の姿勢構成を調査するために開発された材料と方法について述べる.この方法は、力のプラットフォームの記録と、重心と圧力運動の中心を計算するための力学の直接原理に基づいています。...

フォースプラットフォーム記録を用いた生体力学的解析のための歩行開始の姿勢構成

このプロトコルは、フットスキャン圧力板を用いた45°方向転換作業中の足底圧力分布、足のバランス、足軸角度を定量化する標準化されたアプローチを詳細に示しており、制御されたアプローチ速度で両側肢の荷重パターンを再現可能にしています。...

方向変化(COD)運動が両側肢の足底圧と足のバランスに与える影響

学ぶ ランニング時のステップ幅操作が下肢バイオメカニクスに与える影響について。モーションキャプチャ技術を用いて、関節負荷・安定性・筋協調性の変化を分析し、パフォーマンス向上と怪我予防に役立つ知見を得る。

ステップ幅マニピュレーションがランニングバイオメカニクスに及ぼす影響

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