Poniżej przedstawiono reprezentatywne wyniki z naszych poprzednich prac, demonstrujące zastosowane metody. Chociaż metody wykorzystane w naszych obecnych badaniach integrują obrazowanie i przechwytywanie ruchu, zaprezentowane poniżej reprezentatywne wyniki pochodzą z badań, w których pomiary te były wykonywane oddzielnie.
I. Ultrasonografia (vTDI)
Wykorzystując dane z trójwymiarowej analizy ruchu (3D motion capture) oraz kamery wysokich prędkości, zbadano przebieg faz skoku, lądowania i stabilizacji badanego w każdej próbie. Prędkości osiowe i boczne mięśnia rectus femoris uzyskane za pomocą vTDI porównano z danymi zebranymi z 3D motion capture i kamery wysokich prędkości. Na podstawie tych danych przeanalizowano charakterystykę czasową prędkości osiowych i bocznych mięśnia rectus femoris w trakcie całej sekwencji lądowania po skoku. Dodatnie prędkości boczne odpowiadają skurczowi ekscentrycznemu mięśnia rectus femoris podczas zgięcia kolana, natomiast ujemne prędkości boczne odpowiadają skurczowi koncentrycznemu mięśnia podczas wyprostu kolana. Zostało to przedstawione na Rysunku 2. Cała sekwencja lądowania po skoku dla wszystkich badanych trwała około 1,45±0,27 sekundy.
W przypadku każdego badanego prędkości mięśni w przekroju osiowym i bocznym wykazały silną powtarzalność między próbami, przy nachyleniu 0,99 i R2 = 0,75 (Rycina 3). Wartości prędkości u sześciu z ośmiu badanych mieściły się w podobnym zakresie 48-62 cm/sec, podczas gdy u dwóch badanych (obaj mężczyźni) prędkości były wyższe. Mężczyźni (72,96 cm/sec) wykazali istotnie wyższą prędkość mięśni niż kobiety (48,71 cm/sec), p=0,029, po skorygowaniu o indywidualną masę ciała i grubość mięśni każdego badanego.
Położenie przetwornika ultradźwiękowego było śledzone podczas sekwencji lądowania kropli przy użyciu kamery wysokiej rozdzielczości. Obliczono kąt pomiędzy odcinkiem łączącym krętarz z mankietem (zielona przerywana linia) a odcinkiem łączącym środek uda z mankietem (fioletowa przerywana linia). Na Rysunku 4 przedstawiono łącznie 16 prób, po 2 próby na każdego badanego (próby 1 i 2 dotyczą badanego 1 i tak dalej). We wszystkich 16 próbach zaobserwowano minimalną zmienność kątową (0,91°±0,54 stopnia) uchwytu przetwornika względem markerów anatomicznych podczas lądowania. Zmienność kątowa przetwornika ultradźwiękowego wykazała również wysoką powtarzalność (ICC2,1 = 0,90, p<0,05). Świadczy to o tym, że ruch przetwornika podczas próby lądowania był minimalny, a pomiary prędkości nie zostały zaburzone przez żaden ruch przetwornika.
II. Kamera do analizy ruchu 3D i platformy dynamometryczne
Skupiliśmy się przede wszystkim na kątach zgięcia kolana i biodra, kącie koślawości kolana oraz momencie koślawości kolana. Stwierdzono, że podczas początkowego kontaktu z podłożem u badanych wystąpiły następujące wzorce kinematyczne: zgięcie w stawie biodrowym 41°±13 stopni, zgięcie w stawie kolanowym 23°±9 stopni oraz koślawość kolana 0,03°±6 stopni. W miarę postępu fazy lądowania osiągnięto następujące kąty maksymalne: zgięcie w stawie biodrowym 58°±19 stopni, zgięcie w stawie kolanowym 54°±24 stopni oraz koślawość kolana -4°±8 stopni (Rysunek 5). Moment koślawości kolana wykazał spadek z 0,03±0,03 do 0,1±0,1 Nm/km od momentu początkowego kontaktu z podłożem do jego wartości maksymalnej w fazie lądowania (Rysunek 6).

Rycina 1. Przedstawienie pomiaru prędkości vTDI w mięśniu rectus femoris. Szare wiązki reprezentują dwie oddzielne wiązki nadawczą i odbiorczą, czerwona linia reprezentuje boczny składnik prędkości (wzdłuż kierunku proksymalno-dystalnego kolana), a niebieska linia reprezentuje osiowy składnik prędkości (wzdłuż grubości mięśnia).

Rysunek 2. Porównanie prędkości osiowej i bocznej podczas lądowania po skoku z sekwencją klatek wideo (panel górny). Panel dolny przedstawia prędkości osiową i boczną, gdzie A odpowiada początkowemu zgięciu kolana, B odpowiada wyprostowi kolana, C odpowiada uderzeniu palców o podłoże, D odpowiada uderzeniu pięty o podłoże, E odpowiada zgięciu kolana po lądowaniu, a F odpowiada wyprostowi i stabilizacji kolana.

Rycina 3. Powtarzalność wartości wektora prędkości wypadkowej dla wszystkich 8 badanych (2 próby na osobę). Mężczyźni są oznaczeni czerwonymi rombami, a kobiety niebieskimi okręgami.

Rysunek 4. Panel A. Błąd kąta między odcinkiem linii utworzonym przez uchwyt przetwornika ultradźwiękowego a markerem w połowie uda (fioletowy przerywany odcinek linii) a odcinkiem linii utworzonym przez przetwornik ultradźwiękowy a markerem na krętarzu (zielony przerywany odcinek linii). Panel B. Błąd bezwzględny kąta między odcinkiem linii utworzonym przez uchwyt przetwornika ultradźwiękowego a markerem w połowie uda a odcinkiem linii utworzonym przez przetwornik ultradźwiękowy a markerem na krętarzu.

Rycina 5. Rycina przedstawia trójwymiarową analizę ruchu (motion capture) podczas zadania lądowania z wysokości (drop landing). A odpowiada początkowemu zgięciu kolana przed startem z platformy, B odpowiada momentowi kontaktu palców z podłożem, C odpowiada momentowi kontaktu pięty z podłożem, D odpowiada zgięciu kolana po lądowaniu, a E odpowiada wyprostowi i stabilizacji kolana. Kliknij tutaj, aby wyświetlić większą rycinię.

Rysunek 6. Rysunek przedstawia reprezentatywne zmiany momentu koślawienia kolana podczas fazy podporu w skoku z wysokości (drop-jump). Moment koślawienia kolana wykazał wzrost z 0,03±0,03 do 0,1±0,1 Nm/km od momentu początkowego kontaktu z podłożem do wartości maksymalnej w fazie lądowania. Kliknij tutaj, aby zobaczyć powiększony rysunek.