Wykorzystanie złotego standardu metod analizy chodu do oceny wpływu doświadczenia na mechanikę kończyn dolnych podczas umiarkowanego joggingu i biegania na wysokich obcasach
14 września 2017
To badanie dotyczyło kinematyki kończyn dolnych i siły reakcji podłoża (GRF) podczas umiarkowanego joggingu i biegania na wysokich obcasach. Badani zostali podzieleni na grupy osób noszących doświadczone i nieposiadających doświadczenia. Trójwymiarowy system analizy ruchu ze skonfigurowaną platformą siłową rejestrował ruchy stawów kończyn dolnych i GRF.
Ogólnym celem tego eksperymentu jest obserwacja wpływu butów na wysokim obcasie na mechanikę kończyn dolnych podczas umiarkowanego joggingu i biegania na wysokim obcasie. Ta metoda może odpowiedzieć na kluczowe pytanie, że w ćwiczeniach na wysokich obcasach zakłócenia, takie jak uniesienie, jakie ma pięta, mogą nie być jedynym głównym czynnikiem powodującym tłumienie mechaniki kończyn dolnych. Jedną z cech tego protokołu jest to, że uczestnicy są różnorodni jako osoby doświadczone i niedoświadczone, co było chętnie brane pod uwagę w poprzednich badaniach na wysokich obcasach przy użyciu ich strażnika i ich metody.
Zacznij od zmierzenia wysokości stania i masy ciała badanego. Zmierz odległość między kręgosłupem biodrowym górnym a kłykciem wewnętrznym stawu skokowego, odległość między kłykciami przyśrodkowymi i bocznymi kolana oraz odległość między kłykciami przyśrodkowymi i bocznymi kostki za pomocą suwmiarki. Następnie badanie palpacyjne w celu zidentyfikowania anatomicznych punktów orientacyjnych.
Oznacz każdy punkt orientacyjny na skórze za pomocą pisaka do znakowania, a następnie przymocuj 16 pasywnych znaczników odblaskowych na punktach orientacyjnych po obu stronach kończyn dolnych za pomocą dwustronnej taśmy klejącej. Poproś osobę, aby przebrała się w eksperymentalny but. Następnie pozwól im chodzić, truchtać i biegać swobodnie po pasie startowym, aż poczują się fizjologicznie i psychicznie komfortowo z kamerami i markerami na kończynach dolnych i poczują się tak, jakby poruszali się naturalnie.
Następnie poproś osobę, aby ćwiczyła jogging po pasie startowym z wygodną niską prędkością, aż będzie w stanie truchtać równomiernie. Poinstruuj ich, aby starali się biegać ze stopniowo rosnącą prędkością na bieżni w bezpiecznym i wygodnym zakresie, znanym jako trening progresywny. Następnie poproś ich, aby ćwiczyli bieganie po ziemi wzdłuż pasa startowego z wygodną dużą prędkością, aż będą w stanie biec stabilnie z tą prędkością.
Na koniec poinstruuj badanego, aby spróbował kilkakrotnie rozpocząć trucht z różnych linii startowych w obszarze startowym, aby znaleźć odpowiednią pozycję wyjściową, upewniając się, że prawa stopa naturalnie uderza i całkowicie styka się z platformą siłową podczas przechodzenia obok. Zacznij od poproszenia badanego, aby stanął w nieruchomej, neutralnej pozie na środku przestrzeni przechwytywania, aby uchwycić dane statyczne. Kliknij przycisk Start w sekcji przechwytywania tematu, aby przechwycić około 150 klatek.
Następnie kliknij przycisk zatrzymania. Następnie wybierz static z listy rozwijanej potoku w sekcji kalibracji tematu. Sprawdź opcje lewej stopy i prawej stopy w okienku ustawień statycznych.
Kliknij przycisk Start w sekcji kalibracji obiektu. Następnie poproś osobę, aby stanęła w odpowiedniej pozycji wyjściowej. Kliknij przycisk Start w sekcji przechwytywania, aby rozpocząć fotografowanie, a następnie natychmiast przekaż obiektowi ustną instrukcję, aby zaczął biegać.
Upewnij się, że prawa stopa w naturalny sposób uderza i całkowicie styka się z platformą siłową podczas przechodzenia obok. W przypadku prób joggingu poproś badanych, aby biegali z wygodną niską prędkością, z którą byli zaznajomieni podczas przygotowań. W przypadku prób biegowych poproś badanych, aby biegali z wygodną prędkością, z którą byli zaznajomieni podczas przygotowań.
Pozwól na dwie minuty odpoczynku między dwiema próbami. Na koniec, gdy obiekt dotrze do końca pasa startowego, kliknij przycisk zatrzymania. Wyniki te wskazały, że z wyjątkiem ruchów kolan i bioder w płaszczyźnie strzałkowej, wszystkie trzy zakresy ruchu stawów IEW były na ogół większe niż EW. Znaczący wpływ prędkości na zakres ruchu stawu występował tylko w wyprostu zgięcia bioder.
Krzywa czasowa GRF EW charakteryzuje się początkowym szczytem, po którym następuje mała fala w okresie amortyzacji, szczególnie podczas biegu. W przeciwieństwie do tego, IEW jest stosunkowo płynny po początkowym szczycie. Nie ma znaczącej różnicy w sile uderzenia między EW a IEW, ale szybkość obciążenia EW była znacznie wyższa podczas jazdy.
Podczas wykonywania tej procedury należy pamiętać o ponownej kalibracji kamer odczytujących głośność przechwytywania i skalibrowaniu pierwszego parametru do ich własnego poziomu przed rozpoczęciem każdej próby, aby zapewnić dokładność przechwytywania. Zgodnie z tą procedurą można obliczyć inne parametry, takie jak pęd stawu, aby odpowiedzieć na dodatkowe pytania, takie jak to, czy noszenie butów na wysokim obcasie będzie uwzględniać inną dokładność i pomiary tylko innych akumulatorów. Spośród nich wartość oznaczała, że ta matematyka powinna podkreślać znaczenie przydzielania badanym doświadczeń związanych z butami na wysokim obcasie, aby dostarczyć bardziej szczegółowych informacji i ograniczyć wnioskowanie w celu dotarcia do populacji.
Po obejrzeniu tego filmu powinieneś zrozumieć, jak używać lub rozumieć matematykę lub przeprowadzić eksperyment ze szpilką i uzyskać dokładność, a także kryteria sugerowane na podstawie różnych doświadczeń związanych z noszeniem.
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
Przegląd
Niniejsze badanie analizuje wpływ obuwia na wysokim obcasie na mechanikę kończyn dolnych podczas truchtu i biegu w umiarkowanym tempie na wysokich obcasach. Porównuje ono osoby doświadczone i niedoświadczone w noszeniu takiego obuwia, aby zrozumieć wpływ wysokości obcasa na kinematykę oraz siły reakcji podłoża.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Biomechanika
- Nauka o sporcie
- Badania nad wpływem obuwia
Wstęp
- Obuwie na wysokim obcasie jest powszechnie noszone, lecz może wpływać na biomechanikę.
- Poprzednie badania nie uwzględniały w wystarczającym stopniu doświadczeń osób noszących takie obuwie.
- Zrozumienie tych efektów może pomóc w projektowaniu obuwia i formułowaniu zaleceń.
- Siły reakcji podłoża są kluczowe dla oceny mechaniki kończyn dolnych.
Cel badania
- Obserwacja kinematyki kończyn dolnych podczas truchtu i biegu na wysokich obcasach.
- Porównanie efektów u osób doświadczonych i niedoświadczonych w noszeniu wysokich obcasów.
- Ustalenie, czy wysokość obcasa jest głównym czynnikiem wpływającym na mechanikę ruchu.
Zastosowane metody
- Wykorzystano trójwymiarowy system analizy ruchu.
- Platformę dynamometryczną skonfigurowano do pomiaru sił reakcji podłoża.
- Badanych podzielono na grupę doświadczonych oraz niedoświadczonych użytkowników.
- W celu analizy wykonano pomiary punktów anatomicznych.
Główne wyniki
- Różnice w kinematyce zaobserwowane pomiędzy doświadczonymi a niedoświadczonymi użytkownikami.
- Siły reakcji podłoża różniły się znacząco podczas truchtu i biegu na wysokich obcasach.
- Wysokość obcasa nie była jedynym czynnikiem wpływającym na mechanikę kończyn dolnych.
- Uzyskane wnioski mogą wpłynąć na przyszłe projekty obuwia oraz zalecenia dla sportowców.
Wnioski
- Obuwie na wysokim obcasie wpływa na mechanikę kończyn dolnych podczas aktywności fizycznej.
- Poziom doświadczenia odgrywa kluczową rolę w wynikach biomechanicznych.
- Konieczne są dalsze badania w celu zbadania długofalowych skutków stosowania obuwia na wysokim obcasie.
Najczęściej zadawane pytania
Znaczenie dla przemysłu
Niniejsze badanie podkreśla znaczenie kontroli doświadczenia badanych w ocenach biomechanicznych, co jest zasadą bezpośrednio stosowalną w walidacji modeli przedklinicznych, gdzie zmienność fenotypowa może zaburzać walidację celu i ograniczanie ryzyka mechanistycznego. Wykazując, że doświadczenie osoby noszącej obuwie znacząco zmienia mechanikę kończyn dolnych podczas truchtu i biegu na wysokich obcasach, praca ta uwydatnia, w jaki sposób nieuwzględnione zmienne biologiczne mogą zacierać rzeczywiste efekty terapeutyczne w testach na etapie odkrywania leków. Dla działów badawczo-rozwojowych (R&D) w biofarmacji potwierdza to potrzebę stosowania zestandaryzowanych modeli z rozwarstwieniem ze względu na doświadczenie, aby zwiększyć pewność prognostyczną w badaniach przesiewowych na wczesnym etapie i zredukować liczbę fałszywych tropów podczas analizy szlaków sygnałowych.
Strategiczne zastosowania w badaniach i rozwoju biofarmaceutycznym
Wczesne etapy odkrywania i walidacja celu
- Wartość naukowa: Umożliwia weryfikację hipotez terapeutycznych poprzez izolację wpływu zmiennych specyficznych dla badanego obiektu na wyniki biomechaniczne, co ogranicza liczbę czynników zakłócających w badaniach nad angażowaniem celu.
- Wartość operacyjna: Wspiera ograniczanie ryzyka biologicznego poprzez projektowanie kohort stratyfikowanych według doświadczenia, co poprawia powtarzalność w testach walidacji funkcjonalnej.
Przesiewanie i opracowanie testu
- Wartość naukowa: Przygotowanie zwalidowanych systemów biologicznych z kontrolowanymi zmiennymi doświadczalnymi do późniejszej oceny związków, co zwiększa standaryzację analizy.
- Wartość operacyjna: Rozwiązanie problemu odtwarzalności i spójności wyników ilościowych poprzez uwzględnienie historii obiektu, co jest kluczowym czynnikiem w przygotowaniu do wysokoprzepustowych przesiewów.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- Wartość naukowa: Omawia przygotowanie systemu istotnego dla przebiegu choroby poprzez modelowanie wpływu wcześniejszej ekspozycji na odpowiedź fizjologiczną, co pozwala na dostosowanie translacyjnych biomarkerów.
- Wartość operacyjna: Opisuje ciągłość procesu od odkrycia po walidację przedkliniczną, kładąc nacisk na kontrolę zmiennych w poszczególnych fazach badania, co wspiera podejmowanie decyzji o dalszym rozwoju projektu w oparciu o analizę ryzyka.
Integracja potoku i przepływu pracy
Metoda ta wpisuje się w kontinuum procesu odkrywczego, od weryfikacji hipotez po identyfikację związków wiodących, gdzie kontrolowanie zmienności biologicznej pozwala na lepsze ograniczenie ryzyka mechanistycznego oraz zwiększenie pewności prognostycznej we wczesnej walidacji celu.
- Biologia odkrywcza: Wyjaśnia, w jaki sposób metoda wspomaga testowanie hipotez poprzez izolację wpływu doświadczenia użytkownika na kinematykę stawów i szybkość obciążenia siłą reakcji podłoża, co pozwala na wyjaśnienie odpowiedzi specyficznych dla danej ścieżki.
- Przesiewanie: Opisuje gotowość analizy dzięki zsynchronizowanej rejestracji ruchu 3D i platformy siłowej, co umożliwia ilościowe i powtarzalne pomiary mechaniki kończyn dolnych w kontrolowanych warunkach.
- Analityka: Wskazuje zakres ruchu w stawach oraz szybkość obciążenia siłą reakcji podłoża jako kluczowe odczyty umożliwiające porównanie grup eksperymentalnych, co wspiera podejmowanie decyzji go/no-go w oparciu o dane.
- Badania translacyjne: Łączy metodę z ciągłością przedkliniczną, pokazując, jak stratyfikacja oparta na doświadczeniu poprawia wierność modelu, co jest zgodne z podejściami do walidacji stratyfikowanej według biomarkerów.
- Ponowne wykorzystanie w przedsiębiorstwie: Przedstawia metodę jako możliwość wielokrotnego wykorzystania do oceny biomechanicznych zmian wywołanych obuwiem lub urządzeniem, możliwą do zastosowania w wielu programach przedklinicznych wymagających standaryzowanej analizy chodu.
Wpływ operacyjny i organizacyjny
- Wartość naukowa: Zwiększenie pewności prognostycznej poprzez redukcję niejednoznaczności mechanistycznej dzięki kontroli doświadczenia badanego w fenotypowaniu biomechanicznym.
- Wartość operacyjna: Standaryzacja i powtarzalność dzięki protokołom stratyfikowanym według doświadczenia oraz zsynchronizowanemu zapisowi z platformy siłowej i analizy ruchu.
- Wartość strategiczna: Lepsze decyzje typu go/no-go oraz zredukowane ryzyko biologiczne na późnych etapach dzięki minimalizacji zmienności w przedklinicznych modelach skuteczności.
- Wpływ na portfolio: Priorytetyzacja skorygowana o ryzyko dzięki zwiększonej pewności walidacji celu w mechanistycznie złożonych modelach chorób.
Kwestie dotyczące wdrożenia
- Wymagana wiedza naukowa z zakresu biomechaniki, systemów przechwytywania ruchu oraz interpretacji danych z platform dynamometrycznych.
- Wymagania w zakresie aparatury i infrastruktury analitycznej obejmują system trójwymiarowej analizy ruchu oraz skonfigurowaną platformę dynamometryczną do synchronicznego gromadzenia danych kinematycznych i kinetycznych.
- Wymogi standaryzacji międzyzespołowej obejmują harmonizację kryteriów przesiewowych dotyczących poziomu doświadczenia badanych w ramach zespołów badawczych i przedklinicznych.
- Rozważania dotyczące adaptacji w różnych systemach modelowych obejmują modyfikację progów doświadczenia oraz rozmieszczenia markerów w przypadku zastosowań poza ludzkimi lub w modelach chorób.
- Ograniczenia praktyczne obejmują konieczność szczegółowego gromadzenia historii badanych oraz potencjalną zmienność w samoopisowym deklarowaniu doświadczenia, co może wpływać na dokładność stratyfikacji.
