Summary
Este estudo investigou a cinemática inferiores e a força de reação do solo (GRF) durante moderada salto alto correndo e correndo. Indivíduos foram divididos em grupos de usuários experientes e inexperientes portadores. Um sistema de análise de movimento tridimensional com uma plataforma de força configurado capturado conjuntos movimentos inferiores e GRF.
Abstract
Um número limitado de estudos têm explorado a biomecânica inferiores durante salto alto correndo e correndo, e a maioria dos estudos não conseguiram esclarecer a experiência desgastando dos sujeitos. Este protocolo descreve as diferenças em cinemática inferiores e a força de reação do solo (GRF) entre usuários experientes (EW) e usuários inexperientes (IEW) durante moderada salto alto correndo e correndo. Um sistema de análise de movimento tridimensional (3D) com uma plataforma de força configurado foi usado para capturar sincronicamente conjuntos movimentos inferiores e GRF. 36 fêmeas jovens voluntariou-se para participar deste estudo e foram indagadas sobre salto alto Calçando sapatos experiência, incluindo a frequência, duração, tipos de salto e alturas de salto. Participaram de 11 anos que teve a experiência de saltos de 3 a 6 cm por um período mínimo de três dias por semana (6h por dia pelo menos dois anos) e onze que usava saltos altos, menos de duas vezes por mês. Disciplinas realizadas correndo e correndo em baixo confortável e altas velocidades, respectivamente, com o direito os pés completamente pisando em uma plataforma de força quando passando uma passarela de 10 m. EW e IEW adotaram diferentes adaptações biomecânicas enquanto correndo e correndo. Isualizar exibiu um intervalo geralmente maior de movimento comum, enquanto EW mostrou uma dramaticamente maior taxa de carregamento de GRF durante a execução. Daí, novos estudos sobre a biomecânica inferiores da marcha de salto alto devem controlar rigorosamente a experiência desgastando dos sujeitos.
Introduction
Projeto salto alto sempre foi uma das características populares de calçados femininos. Forçando o tornozelo em um estado passivo de flexão plantar, sapatos de salto alto alteram consideravelmente curta cinemática e cinética. Apesar de relatado efeitos adversos sobre o sistema músculo-esquelético1, social e moda aduaneira incentivar o uso contínuo de sapatos de salto alto2.
Sistemas de rastreamento óptico, atualmente utilizado na maioria dos laboratórios de análise de marcha para tanto clínica e pesquisa efeitos, dar medição precisa e confiável de propostas conjuntas de 3D inferiores3. Essa tecnologia fornece um "padrão ouro" para análise de marcha4. Baseado na técnica de resultados consistentes revelaram que alturas de calcanhar superiores conduzem a maiores joelho flexão e tornozelo inversão quando comparado com sapatos5,6,7. GRF é outro parâmetro comumente usado na análise de marcha. A mudança de GRF para o antepé medial, GRF reduzida durante o meio da postura, aumento da GRF vertical no calcanhar e maior pico GRF ântero-posterior também foram observados em salto alto ambulante1,6, 7 , 8.
Estudos anteriores acima referenciados usam métodos baseados principalmente na experiência de nível. Na sociedade moderna, concorrendo a um ônibus, correndo em uma rua movimentada ou arrojado para apanhar o último comboio empurrar mais e mais mulheres para usar velocidades mais altas de cada agora e então. Existem estudos limitados sobre biomecânica inferiores durante salto alto correndo e correndo. Et al . Gu de notar que o intervalo de movimento articular de abdução-adução e quadril flexão-extensão do joelho aumentou significativamente como a altura do tacão aumentada durante9a correr. A limitação deste estudo é que eles apenas recrutados habituais portadores de salto alto. O uso frequente de sapatos de salto alto pode potencialmente induzir adaptações estruturais em músculos inferiores. Zöllner et al . criada um modelo computacional múltipla escala, revelando que o músculo é capaz de ajustar progressivamente ao seu novo comprimento funcional devido ao uso de salto alto depois de uma perda crônica de sarcômeros em série10. Evidência também demonstra que a cinemáticas acomodações em marcha causados por sapatos de salto alto variam entre usuários experientes e inexperientes11. Dados coletados de indivíduos experientes e inexperientes podem mascarar os resultados estatísticos12. É importante investigar se as alterações biomecânicas são similarmente óbvias em usuários inexperientes e experientes.
O objetivo deste estudo foi investigar as diferenças de cinemática inferiores e GRF vertical entre usuários experientes (EW) e usuários inexperientes (IEW) durante moderada salto alto correndo e correndo. Foi hipotetisado que EW mostraria mais rápido Self preferido jogging e executando velocidades, menos movimento articular e maior GRF vertical durante a correr e correr.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
este estudo foi aprovado pela humana ética Comissão de Ningbo University (ARGH20150356). Todos os sujeitos deram seu consentimento para inclusão no estudo, e eles foram informados do objetivo, requisitos, procedimentos experimentais do estudo e.
1. preparação do laboratório de marcha
- Switch off luzes incandescentes e deixar um nível razoável de iluminação fluorescente no laboratório. Remova todos os marcadores e objetos indesejados de reflexão que pode ser interpretado como marcadores passivos reflectoras, desde o volume de captura.
- Conecte o dongle apropriado a porta paralela do computador. Ligue as câmeras de captura de movimento, proprietárias de software de rastreamento, forçar a plataforma amplificadores e externo conversor analógico-digital (ADC).
- Permitir tempo para as 8 câmeras inicializar. Clique o " sistema Local " nó sobre o " sistema " guia da " recursos " painel. No " Propriedades " painel da " sistema Local " nó, tipo " 100 " na " solicitada Frame Rate " Propriedade na " sistema " seção para definir a taxa de amostragem de 100 Hz.
- Select " câmera " da lista de exibição do " View " painel. Lugar o T-frame, que consiste de 5 marcadores localizado a uma distância fixa uns dos outros, na plataforma de força.
- No " recursos do sistema " de árvore, expanda o " câmeras " nó e pressione e segure a tecla CTRL enquanto clica em cada câmera listada no nó. No " Propriedades " painel da " câmeras " nó, mover o " Strobe intensidade " bar na " configurações " seção para a esquerda ou direita para cada câmera garantir que dados de cada câmera são completamente, claramente e constantemente visível na " modo de exibição " painel.
- Clique o " sistema de preparação " botão no " ferramenta " painel. Clique o " iniciar " botão no " calibrar câmeras " seção e thenphysically na varinha da calibração (T-frame) do volume de captura em uma figura oito vertical enquanto se movendo ao redor da área destinada à captura de dados 3D. Pare de balançar quando as luzes de status azul na frente das câmeras pararem de piscar.
- No " Feedback de calibração de câmeras " secção no " ferramenta " painel, monitorar a barra de progresso, até que o processo de calibração de câmera. Revisão do " imagem erro " dados; o erro aceitável de imagem de cada câmera deve ser inferior a 0,3.
- Coloque o T-quadro no chão, com o marcador central no canto superior esquerdo da plataforma de força (60 cm x 90 cm) e os eixos do quadro ao longo das bordas da plataforma de força. Certifique-se de que o longo eixo dos pontos de moldura na direção de viagem (direção anterior).
- Select " perspectiva 3D " da lista de exibição do " View " painel. No " definir a origem de Volume " seção, clique no botão Iniciar e clique no " definir origem " botão para definir a origem do volume de captura.
- Perguntar um assunto que sobe para a plataforma de força. Verificar se a direção do vetor de reação de chão exibido no painel de exibição é para cima e que a magnitude do componente vertical da força é igual à massa do corpo x 9,81. Pedir o assunto para afastar a plataforma de força.
- No " recursos do sistema " árvore, botão direito do mouse sobre o " plataforma de força " nó e selecione " nível Zero " do " contexto " menu para calibrar a plataforma de força. Clique o " conectividade " nó sobre o " sistema " na guia a " recursos " painel. No " Propriedades " painel da " conectividade " nó, tipo " 1.000 " na " solicitada Frame Rate " Propriedade na " configurações " seção para definir a taxa de amostragem de 1.000 Hz.
- Preparar 16 marcadores reflectoras passivos (diâmetro: 14 milímetros), pre-anexando-los individualmente para um dos lados da fita adesiva de dupla face.
2. Preparação de assunto
- organizar os resultados da pesquisa sobre Calçando sapatos de salto alto de experiência, incluindo a frequência, duração, tipos de salto e salto de alturas, que devem ser dado a cada voluntário.
Nota: Perguntas na pesquisa: (i) quantas vezes você usa seus sapatos de salto alto? (ii) quantos h/min que você usar os sapatos de salto alto cada vez? (iii) que tipo de sapatos de salto alto que você normalmente usa? Salto de cunha ou salto agulha? (iv) qual é o sapato que você costuma usar? Aqui, 36 fêmeas jovens voluntariou-se para participar neste teste, mas 14 deles foram excluídos por motivos variados: sentindo-se desconfortável com o sapato experimental (4), hálux valgo (3), tendo apenas salto Cunha experiência (3), marcha anormal em experimental ambiente (2) e a ausência no dia teste (2). - Obter o consentimento escrito do assunto que cumprir os critérios de inclusão.
Nota: Os critérios de inclusão são os seguintes: sem perturbações músculo-esqueléticas que podem afetar o normal de jogging e executando a marcha; sentindo-se confortável com o sapato experimental oferecido; pé direito dominante; e tamanho 37 (euros) EW (idade: 24,2 ± 1,2 anos; altura: 160 ± 2,2 cm; massa: 51.6 ± 2,6 kg) usam sapatos com estreita salto 3-6 cm de altura por um período mínimo de três dias por semana (6 h por dia) durante pelo menos dois anos, enquanto IEW (idade : 23,7 ± 1,3 anos; altura: 162.3 ± 2,3 cm; massa: 52.6 ± 4,5 kg) usar sapatos de salto alto, menos de duas vezes por mês. - Pedir temas a vestir calças apertadas e uma t-shirt.
- Assuntos de medida ' em pé de altura (mm) e massa corporal (kg). Medir o comprimento da perna (ou seja, a distância entre a espinha ilíaca superior e o côndilo interno do tornozelo, em mm), largura de joelho (i.e., o distância entre o côndilo medial e lateral do joelho, em mm) e largura do tornozelo (i.e., a distância entre o côndilo medial e lateral do tornozelo, em mm) usando compassos de calibre de medição.
- Preparar áreas de pele de pontos anatômicos ósseos, para a colocação do marcador.
- Barbear pelos como apropriado e usar álcool limpa para remover o suor em excesso e hidratante.
Nota: Os locais de marcador incluem: espinha ilíaca anterior superior (LASI/RASI), espinha ilíaca póstero-superior (LPSI/RPSI), médio lateral da coxa (LTHI/RTHI), lateral côndilo joelho (LKNE/RKNE), lateral meio da haste (LTIB/RTIB), o maléolo lateral (LANK/RANK), segunda cabeça metatarsal (LTOE/RTOE) e o calcâneo (LHEE/RHEE), onde os prefixos L e R indicam a esquerda e andar de pernas, respectivamente.
- Barbear pelos como apropriado e usar álcool limpa para remover o suor em excesso e hidratante.
- Palpate para identificar o ponto de referência anatômico. Círculo cada marco na pele usando uma caneta. Anexar os 16 marcadores reflectoras passivos os marcos de ambos os lados dos membros inferiores com fita adesiva dupla-face.
- Perguntar os temas para mudar para o experimental sapato (salto altura: 4,5 cm) e então caminhar, correr e correr livremente ao longo da pista, até que eles são fisiologicamente e psicologicamente confortáveis com as câmeras e marcadores em seus membros inferiores (i.e., não influência sobre os participantes) e eles se sentem como eles estão caminhando, movimentando-se e executando naturalmente.
- Perguntar os sujeitos para praticar jogging ao longo da pista a uma velocidade baixa confortável até que eles são capazes de correr constantemente. Instruir os sujeitos para realizar algum treinamento progressivo (por exemplo, fazer um esforço para correr a uma velocidade progressivamente crescente em uma escada rolante dentro de uma faixa segura e confortável).
- Pedir-lhes para prática em execução no terreno ao longo da pista em alta velocidade confortável até que eles são capazes de executar firmemente a esta velocidade.
- Instruir os temas para tentar começar a fazer jogging/running de diferentes linhas de partida dentro da área de partida várias vezes para encontrar uma posição inicial adequada, garantindo que o pé direito naturalmente ataca e completamente entra em contato com a plataforma de força ao passar pela.
Figura 1: protocolo Experimental. 8 câmeras infravermelhas capturam movimento inferiores, enquanto o assunto corre e corre ao longo da pista. O pé direito naturalmente ataca e completamente entra em contato com a plataforma de força quando de passagem. Cinética e cinemática foram recolhidos sincronicamente. clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
3. calibração estática
- clique o " novo banco de dados " botão na barra de ferramentas para criar um novo banco de dados. Clique o " de gerenciamento de dados " botão na barra de ferramentas para abrir o " de gerenciamento de dados " painel. No " de gerenciamento de dados " painel, clique o " nova classificação do paciente, " " novo paciente, " e " nova sessão " botões, em ordem. Retorno para a " recursos " painel, clique o " criar um novo assunto " botão para criar um novo assunto e, em seguida, digite os valores para todas as medidas antropométricas (por exemplo, altura, peso, comprimento da perna, largura do joelho e largura do tornozelo) no " Propriedades " painel para o recém-criado assunto.
- Clique a " Go Live " botão no " recursos painel. " clique o " dividir horizontalmente " botão no " vista " painel e selecione " gráfico " na lista modo de exibição no novo " vista " painel. Selecione " trajetória contagem " no " modelo saída " lista de pulldown.
- Confirmar que a contagem dos marcadores no " gráfico " painel exibição tem 16 anos e que o mesmo número de marcadores é visível no " perspectiva 3D " painel de exibição, significando que não há marcadores no membro inferior não ser capturado.
- Clique o " assunto preparação " botão no " ferramenta " painel.
- Pedir o assunto para ficar em uma pose neutra estacionária no centro do volume de captura para capturar os dados estáticos.
- Clique o " iniciar " botão na seção de captura do assunto, capturar aproximadas 150 frames e clique o " parar " botão.
Nota: O " iniciar " botão alterna para " parar " automaticamente após clicar em la
- Clique o " iniciar " botão na seção de captura do assunto, capturar aproximadas 150 frames e clique o " parar " botão.
- Clique o " reconstruir " botão na barra de ferramentas para exibir os marcadores capturados. Clique o " Label " botão no " ferramenta " painel e atribuir manualmente os rótulos (16 no total) listados no " Manual de rotulagem " seção para os marcadores de correspondentes no " perspectiva 3D " painel exibição. Imprensa o " Esc " chave no teclado para sair.
- Select " estático " no " Pipeline " lista de pulldown no " assunto calibração " seção. Verifique o " Left Foot " e " pé direito " opções no " configurações estáticas " painel. Clique o " iniciar " botão no " assunto calibração " seção.
4. Ensaios dinâmicos
- pedir o assunto de estar na posição de partida apropriada.
- Clique a " Go Live " botão no " recursos " painel. Clique o " captura " botão no " ferramenta " painel. Editar o " nome de julgamento " no " próximo julgamento Setup " seção.
- Clique o " iniciar " botão no " captura " seção para começar a capturar e então imediatamente dar o assunto a instrução oral para " vai fazer jogging/execução. " certifique-se de que o direito pé naturalmente greves e completamente entra em contato com a plataforma de força ao passar por ( Figura 1).
- Para movimentar-se ensaios, perguntar os sujeitos para refrescar à baixa velocidade confortável que eram familiares com durante a preparação; para a execução de ensaios, pedir temas a funcionar na velocidade alta confortável que tinham sido familiarizados com durante a preparação. Permitir um descanso de 2 min entre dois ensaios.
- Capturar pelo menos 3 etapas sucessivas completas, incluindo o passo na plataforma de força.
Nota: Jogging e executando ensaios são realizados aleatoriamente. Para cada velocidade, pergunte-se temas a repetir 5 ensaios. Cancelar a captura no caso de um marcador/movimento de queda ou se a marcha anormal ocorre. No evento de marcadores em movimento/caindo, re-anexar para a marca de pele predeterminado.
Figura 2 : interface do usuário para coleta de dados dinâmico. clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
- clique o " parar " botão no " captura " seção após o assunto jogging/corre para o final da pista. Consulte a Figura 2.
Nota: O " iniciar " botão no " captura " seção alterna para " parar " automaticamente após clicar em la
5. Pós-processamento usando proprietárias Tracking Software
- clique a " de gerenciamento de dados " botão na barra de ferramentas. No " de gerenciamento de dados " painel, clique duas vezes o nome de julgamento. Clique o " reconstruir " e " Label " botões da barra de ferramentas para reconstruir o modelo dinâmico 3D e para obter os dados filmados.
- Na barra de tempo, mova o indicador da esquerda-gama (triângulo azul) sobre o cronograma para o quadro em que o pé direito atinge a plataforma de força. Selecione este quadro de acordo com o instante quando o vetor de força vertical no painel exibição surge.
- Movimento faixa direita indicador (triângulo azul) sobre o cronograma para o quadro em que ocorre o próximo evento o calcanhar do pé direito.
Nota: A seleção desta estrutura depende a estimativa subjetiva elaborativo dos pesquisadores de acordo com o instante quando não houver nenhum deslocamento superior-inferior do marcador calcanhar direito.
- Movimento faixa direita indicador (triângulo azul) sobre o cronograma para o quadro em que ocorre o próximo evento o calcanhar do pé direito.
- Botão direito do mouse na barra de tempo e selecione " ampliar a região de interesse " do " contexto " menu para definir os quadros desejados.
- Clique o " Label " traseirono " ferramenta " painel. No " preenchimento de lacuna " seção, clique sobre os marcadores cujas trajetórias contêm lacunas constantes a " trajetória " coluna e clique o " preenchimento " botão do " Spline preencher " ferramenta.
Nota: O número de lacunas é listado no " #Gaps " coluna. Clicando sobre o " preenchimento " botão do " Spline preencher " ferramenta preenche uma lacuna. O " Spline preencher " método geralmente pode ser usado para abertura de instâncias menor ou igual a 60 frames. - Clique o " Pipeline " botão no " ferramenta " painel. Selecione " dinâmica " do " Pipeline atual " lista. Mova o indicador (slider azul) na linha de tempo para o último quadro. Clique o " executar " botão para iniciar o processo de gasoduto e exportar formato de in.csv ensaios dinâmicos para pós-processamento do software de análise de dados.
6. Análise de dados
- Low-pass do filtro os dados cinemáticos e cinéticos, usando 4 th-encomendar Filtros Butterworth com as frequências de corte de 10 Hz e 25 Hz, respectivamente 13 (consulte a Tabela de materiais).
- Dividir o deslocamento anterior-superior do marcador na espinha ilíaca superior anterior direita pelo tempo correspondente para calcular a velocidade de fazer jogging/running.
- Define o deslocamento ântero-posterior do marcador à direita calcanhar entre os eventos sucessivos de calcanhar-como o comprimento do passo. Definir o recíproco da duração do ciclo da marcha como a frequência de tranco.
- Definir a diferença entre o ângulo de pico e vale ângulo durante a fase de postura como o comum amplitude de movimento (ROM).
- Calcular a taxa de carregamento médio vertical definindo o declive da curva de GRF-tempo vertical de 20-80% do tempo de contato inicial postura ao impacto força 14.
Nota: Define o contato inicial como o instante em que a vertical GRF consistentemente medido com mais de 0 s. - Normalizar o GRF vertical de peso corporal (% BW).
- Primeiro média dos 5 ensaios de cada matéria e média então estes resultados para todas as disciplinas.
Nota: Os parâmetros incluem jogging e executando velocidade, comprimento do passo, passo frequência, misto (ou seja, tornozelo, joelho e quadril) 3D (ROM) e ângulo de pico durante a fase de postura, dobre no calcanhar no plano sagital, força de impacto (F i), (força de pico F p) e a taxa de carregamento médio vertical (Katia). - Transferir os dados para um software estatístico para análise estatística.
7. Análise estatística
- executar dois separado independente amostras t-testes para avaliar os efeitos de usar a experiência. Execute dois emparelhado-amostras separadas t-testes para avaliar os efeitos da velocidade running na cinemática inferiores e GRF. Considere os resultados estatísticos como significativa se p < 0.05.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Todos os resultados são apresentados aqui como o média ± desvio-padrão. A velocidade foi significativamente maior que a velocidade de corrida, independentemente da experiência a usar (EW: Jog vs Run: 2,50 ± 0,14 vs 3,05 ± 0,14, p = 0,010; Isualizar: Jog vs Run: 2,24 ± 0,26 vs 2,84 ± 0,29, p = 0,028; em m/s) (tabela 1). Não foi encontrada nenhuma diferença significativa nas velocidades correspondentes de jogging/corrida entre EW e IEW. Geralmente, o comprimento do passo de EW era maior que a do IEW (Jog: EW vs IEW: 1,86 ± 0,06 vs 1,49 ± 0,20, p = 0.016; Execução: EW vs IEW: 2,15 ± 0,14 vs 1,79 ± 0,16, p = 0,004; em m), enquanto a frequência de passo mostrou o oposto (Jog: EW vs IEW: 82,43 ± 3,48 vs 90.74 ± 2,92, p = 0,024; Execução: EW vs IEW: 85,84 3.39vs 96.16 ± 3,00, p = 0,015; em passos/min) (tabela 1). Isualizar mostrou um comprimento do passo significativamente maior (p = 0,025) e frequência (p = 0.010), e EW mostrou significativamente maior comprimento do passo (p = 0,017), durante a execução em comparação a movimentar-se.
No plano sagital, resultados estatísticos de testes t pareados independentes mostraram que o tornozelo ROM de EW foi significativamente menor do que a do IEW (Jog: EW vs IEW: 39.40±4.44 vs. 47.88±2.59, p= 0.000; Execução: EW vs IEW: 36.16±2.42 vs. 43.89±3.70, p= 0,006; em graus) (Figura 3). Também, o tornozelo-flexão plantar no calcanhar do EW foi significativamente menor do que a do IEW (Jog: EW vs IEW:-10.95 2.15 vs -14.34 ± 2,31, p = 0,014; Execução: EW vs IEW:-9.97 ± 0,85 vs -13.63 ± 0.72, p = 0.011; em graus) (tabela 3). O joelho ROM de EW durante a corrida foi significativamente maior comparada com a de IEW (Jog: EW vs IEW: 30,37 2.11 vs 29,90 ± 2,67, p = 0,030; Execução: EW vs IEW: 30.97 ± 0,86 vs 30.16 ± 1,79; em graus) (Figura 3). Pelo contrário, a flexão do joelho de pico de EW durante a corrida foi significativamente menor (Jog: EW vs IEW: 39,47 1,80 vs 45.01 ± 2,04, p = 0,017; Execução: EW vs IEW: 42.73 ± 2,13 vs 44.16 ± 2,07; em graus) (tabela 2). A flexão de quadril pico (Jog: EW vs IEW: 27.70 ± 2,82 vs 27.69 ± 4,00; Execução: EW vs IEW: 36,02 ± 2,94 vs 29.15 ± 4.10, p = 0.000; em graus) e flexão no calcanhar (Jog: EW vs IEW: 27.54 2.84 vs 27.61 ± 3,92; Execução: EW vs IEW: 35,99 ± 2,96 vs 29,09 ± 4.10, p = 0.000; em graus) de EW durante a execução foram significativamente maiores em comparação com aqueles do IEW (tabela 2 e tabela 3). Além disso, os resultados estatísticos da amostra emparelhadas t-testes mostraram que o IEW apresentou significativamente menos flexão plantar-no calcanhar (Jog vs Run:-14.34 ± 2,31 vs -13.63 ± 0.72, p = 0,044; em graus) (tabela 3 ) e EW apresentou significativamente maior quadril ROM (Jog vs Run: 39,22 ± 3,73 vs46.12 ± 3,88, p = 0,010; em graus), flexão de pico (Jog vs Run: 27,70 ± 2,82 vs 36.02 ± 2,94, p = 0.000; em graus), e flexão no calcanhar (Jog vs Run: 27,54 ± 2,84 vs 35.99 ± 2,96, p = 0.000; em graus) durante a execução em comparação a movimentar-se (Figura 2, tabela 2e tabela 3).
No plano frontal, o tornozelo ROM (Jog: EW vs IEW: 4,90 ± 0,48 vs 6.66 ± 0,26, p = 0,001; Execução: EW vs IEW: 5,76 ± 0,46 vs 6,30 ± 0,44; em graus) e inversão do pico (Jog: EW vs IEW: 5,51 ± 0,40 vs. 7.51 ± 0,43, p = 0,022; Execução: EW vs IEW: 6,80 0.23 vs 7.73 ± 0,33, p = 0.040; em graus) de EW foi menor em comparação com aqueles do IEW, e diferenças significativas existiam na ROM durante a corrida e pico inversão durante a movimentar-se e correr (Figura 2 e tabela 2). O joelho mostrou resultados semelhantes para o ROM (Jog: EW vs IEW: 7,23 2.17 vs 11,27 ± 1,20, p = 0,010; Execução: EW vs IEW: 9.19 1.15 vs 11,04 ± 1,63; em graus) e abdução de pico (Jog: EW vs IEW: 4.57 ± 0,60 vs 5,16 ± 0,58; Execução: EW vs IEW: 5,84 ± 0,69 vs 7.12 ± 0,89; em graus) com o tornozelo, mas significativa diferença só existia na ROM durante o jogging (Figura 2 e tabela 2). Quanto o quadril, só o rapto de pico mostrou diferença significativa entre EW e IEW (Jog: EW vs IEW: 6,80 ± 0,89 vs 12,62 ± 1,23, p = 0.000; Execução: EW vs IEW: 7,73 ± 1,01 vs 13.37 ± 2,07, p = 0.000; em graus) (tabela 2). Quando as comparações foram feitas entre correr e correr, a inversão do pico de tornozelo de EW (Jog vs Run: 5,51 ± 0,40 vs 6,80 ± 0.23, p = 0.042; em graus) e o rapto de pico de joelho de IEW (Jog vs Run: 5,16 ± 0,58 vs 7,12 ± 0,89, p = 0,017; em graus) mostraram-se maiores, com significância estatística, durante a execução (tabela 2).
No plano transversal, a velocidade de corrida mostrou efeito óbvio na EW que exibiram significativamente maior rotação externa do tornozelo (Jog vs Run:-23.58 ± 1,05 vs -26.82 ± 1,90, p = 0,023; em graus) e o joelho (Jog vs. Execução: 12,13 2.19 vs 15,95 ± 1,62, p = 0,012; em graus) durante a execução em comparação com a corrida (tabela 2). Durante a execução, EW também exibiu significativamente menos joelho ROM (Jog: EW vs IEW: 16,91 2.21 vs 18.34 ± 1,08; Execução: EW vs IEW: 16,26 ± 1.72 vs 19.97 ± 1,26, p = 0,009; em graus) e rotação interna de quadril pico maior (Jog: EW vs IEW: 15.34 ± 1,53 vs 14.69 ± 0,95; Execução: EW vs IEW: 16,91 ± 1,56 vs 14.72 ± 0,99, p = 0,028; em graus) com com IEW (Figura 2 e tabela 2).
A Figura 4 mostra as médias de ensemble do GRF vertical nas condições de Jog-EW, EW-Run, IEW-Jog e IEW-Run. A curva de GRF-tempo de EW é caracterizada por um pico inicial seguido imediatamente por uma pequena onda durante o período de absorção de choque, particularmente durante a execução. Em contraste, de IEW é relativamente fluente depois do pico inicial. Não há nenhuma diferença significativa no imforça do pacto entre EW e IEW, nenhuma diferença significativa foi observada entre a movimentar-se e correr (Figura 4). Comparado com IEW, EW mostrou força de pico significativamente maior, independentemente da velocidade (Jog: EW vs IEW: 2,42 ± 0,12 vs 2,05 ± 0.24, p = 0,035; Execução: EW vs IEW: 2,51 ± 0,14 vs 2,27 ± 0,12, p = 0.042; no peso corporal). A Katia apresentou para ser o mais elevado sob a condição de gerência EW e foi significativamente maior do que as condições de EW-Jog (EW-Run vs EW-Jog: 102,66 ± 4,99 vs 62.40 ± 10,46, p = 0.000; em % do peso corporal) e gerência IEW (EW-Run vs. IEW-Run: 102,66 ± 4,99 vs 78.15 ± 17,00, p = 0.000; em % do peso corporal).
Figura 3: ROM comum durante a fase de postura (EW: n = 11; Isualizar: n = 11). (X) no plano sagital. (Y) no plano frontal. (Z) no plano transversal. * Estatisticamente significante. Barras de erro referem-se os desvios-padrão. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 4 : Médias de ensemble de GRF vertical sob quatro condições (EW: n = 11; Isualizar: n = 11; Mean±SD). (a) EW-Jog. (b) EW-Run. (c) IEW-Jog. (d) IEW-Run. As áreas sombreadas referem o desvio-padrão. F representa a força do impacto. Fp representa a força máxima. Katia representa a taxa de carregamento médio vertical. BW significa peso corporal. uma diferença significativa entre Jog-EW e EW-Run; c diferença significativa entre EW-Jog e IEW-Jog; d diferença significativa entre EW-gerência e gerência IEW. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
| Parâmetros | EW (n = 11) | IEW (n = 11) | ||
| Jog | Executar | Jog | Executar | |
| Velocidade (m/s) | 2,50 ± 0,14um | 3,05 ± 0,14 | 2.24 ± 0,26b | 2,84 ± 0,29 |
| Comprimento do passo (m) | 1.86 ± 0,06, c | 2,15 ± 0,14d | 1.49 ± 0,20b | 1,79 ± 0,16 |
| Frequência de passo (passos/min) | 82.43 ± 3,48c | 85.84 ± 3,39d | 90.74 ± 2,92b | 96.16 ± 3,00 |
| umadiferença significativa entre jog EW e EW executar; | bdiferença significativa entre jog IEW e IEW executar; | ca diferença significativa entre jog EW e IEW jog; | ddiferença significativa entre EW executar e IEW executar. | |
Tabela 1: Parâmetros espaço-temporal (média ± DP).
| Dimensões | Articulação (grau) | EW (n = 11) | IEW (n = 11) | ||
| Jog | Executar | Jog | Executar | ||
| Plano sagital | Tornozelo | 12.86 ± 2.10 | 10.64 ± 0,86 | 12,94 ± 1,88 | 10.73 ± 1,02 |
| Joelho | 39.47 ± 1,80c | 42.73 ± 2,13 | 45,01 ± 2,04 | 44.16 ± 2,07 | |
| Quadril | 27.70 ± 2,82um | 36.02 ± 2,94d | 27.69 ± 4,00 | 29.15 ± 4.10 | |
| Plano frontal | Tornozelo | 5.51 ± 0,40a, c | 6,80 ± 0.23d | 7.51 ± 0,43 | 7.73 ± 0,33 |
| Joelho | 4.57 ± 0,60 | 5,84 ± 0,69 | 5,16 ± 0,58b | 7,12 ± 0,89 | |
| Quadril | 6,80 ± 0,89c | 7.73 ± 1.01d | 12.62 ± 1,23 | 13.37 ± 2,07 | |
| Plano transversal | Tornozelo | -23.58 ± 1,05um | -26.82 ± 1,90 | -26.29 ± 1,06 | -26.73 ± 0.55 |
| Joelho | 12.13 ± 2.19uma | 15.95 ± 1,62 | 15.44 ± 1,52 | 15,88 ± 0,99 | |
| Quadril | 15.34 ± 1,53 | 16,91 ± 1,56d | 14.69 ± 0,95 | 14.72 ± 0,99 | |
| umadiferença significativa entre jog EW e EW executar; | bdiferença significativa entre jog IEW e IEW executar; | ca diferença significativa entre jog EW e IEW jog; | ddiferença significativa entre EW executar e IEW executar. | ||
Tabela 2: Ângulo de pico durante a fase de posição em três dimensões (média ± DP).
| Articulações (grau) | EW (n = 11) | IEW (n = 11) | ||
| Jog | Executar | Jog | Executar | |
| Tornozelo | -10.95 ± 2.15c | -9.97 ± 0,85d | -14.34 ± 2,31b | -13.63 ± 0.72 |
| Joelho | 18.72 ± 5,87 | 24.06 ± 3,42 | 23.39 ± 2.22 | 26.34 ± 1,47 |
| Quadril | 27.54 ± 2,84um | 35.99 ± 2,96d | 27.61 ± 3,92 | 29.09 ± 4.10 |
| umadiferença significativa entre jog EW e EW executar; | bdiferença significativa entre jog IEW e IEW executar; | ca diferença significativa entre jog EW e IEW jog; | ddiferença significativa entre EW executar e IEW executar. | |
Tabela 3: Ângulo de articulação no calcanhar no plano sagital (Mean±SD).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Um defeito da maioria dos estudos que analisam a biomecânica da marcha de salto alto é ignorar a possível importância da experiência usando salto alto12. Este estudo dividido temas em grupos de usuários regulares e ocasionais para explorar os efeitos de sapato de salto alto vestindo experiência cinemática inferiores e GRF durante moderada de salto alto correndo e correndo.
EW e IEW mostraram velocidades comparáveis de jogging/running. Comparado com o EW, IEW adoptou uma maior frequência de passo e um menor comprimento do passo, que pode ser uma estratégia para manter o corpo equilíbrio15,16. O comprimento do passo de EW é provavelmente associado com maior extensão do joelho durante o push-off, que também aumenta o ROM de joelho no plano sagital. Da mesma forma, EW exibiu uma ROM de flexão-extensão de quadril maior, com flexão de maior pico. Isso poderia contribuir para abaixar o centro de massa, aumento de estabilidade do corpo17. No entanto, a ROM reduzida do quadril e joelho do EW nos planos frontais e transversais poderia ser explicada como uma adaptação após o uso prolongado de salto alto para controlar as articulações do movimento excessivo. O tornozelo mais flexível, com uma ROM maior no plano sagital do IEW, serve como uma alavanca menos eficaz para a aplicação da força de músculo para o chão. Este é um potencial fator de fadiga muscular, devido ao maior trabalho muscular necessária para alcançar uma quantidade semelhante de saída durante o período propulsiva18.
A flexão do quadril maior foi relatada para ser um mecanismo de compensação para atenuar o GRF para evitar lesões7,19. Neste estudo, EW exibiu maior flexão do quadril de pico, enquanto IEW mostrou maior flexão de pico. Flexão do joelho aumentada pode levar a excessiva do joelho extensor momento20 e músculo reto femoris atividade7,21, ambos dos quais são causas de joelho sobrecarga22,23. Estudos anteriores também informou que o joelho superior as forças induzidas pelo aumento do joelho flexão aumento proximal anterior tibial força de tesoura, que é um fator importante de ligamento cruzado anterior tensão24,25. Da mesma forma, adução de pico maior de IEW durante execução pode aumentar as cargas de compartimento medial do joelho26,27 e contribuir para o desenvolvimento de osteoartrose de joelho1,23. Juntamente com a posição de flexão plantar, a inversão de pico maior do IEW colocá-los em alto risco de entorse de tornozelo lateral28. Uma possível explicação para a diminuição da inversão de EW é a atividade de pronador aumento causada pelo efeito a longo prazo do uso de salto alto15,16.
A maior força de impacto e a taxa de carregamento durante execução têm sido considerados fatores potenciais de lesões inferiores29,30. Não houve diferença significativa no impacto força observada entre EW e IEW correndo e correndo. No entanto, a taxa de carregamento de EW foi destaque maior durante a execução, que foi em grande parte devido a transiente mais rápido da força. Tem sido amplamente documentado que a força de impacto com uma taxa crescente rápida criaria uma onda de choque robusta no calcanhar evento, que é então transmitido até a lesão de tecidos moles de31, provavelmente causando articulações inferiores e, eventualmente levando a articulação degenerativa distúrbios32. Outra chave encontrar é que EW mostrou um maior pico GRF que IEW, que possa contribuir para aumentar os flexores plantares de tornozelo e pronador momentos15,16, reduzindo a instabilidade do tornozelo durante o período de propulsão. No entanto, o mais alto pico GRF também indica maior pressão plantar na zona metatarsal. Isto pode induzir a uma deformidade da primeira metatarsofalangiana conjunta33,34.
Os resultados dependem de uma série de passos críticos no protocolo. Em primeiro lugar, apagar as luzes incandescentes e ajuste a intensidade de estroboscópio câmera ideal são necessários para garantir a precisão das óptica 3D marcador de rastreamento. Em segundo lugar, a calibração da câmera dentro do volume de captura é importante para otimizar ainda mais a precisão de captura de movimento. Em terceiro lugar, locais de marcadores passivos de reflectoras na pele devem ser cuidadosamente determinados e marcados antes de anexar os marcadores de modo que a marca pode ser re-inscritos para o mesmo local no caso do marcador em movimento/caindo. Em quarto lugar, calibrando a plataforma de força para o nível zero antes de iniciar cada ensaio dinâmico é necessário para garantir a precisão, as força de gravação de dados. Estudos que explicar usando experiências dos sujeitos poderiam fornecer informações específicas sobre a redução de danos na população-alvo. Além disso, outra vantagem deste protocolo apresenta o pós-processamento de dados. Embora o software de análise biomecânica profissional é uma ferramenta principal para gerenciamento de dados, ele tem seus limites em termos de representação gráfica dos dados. Este estudo utilizou uma alternativa para plotar os dados (consulte a Tabela de materiais). Existem também limitações para este estudo. Primeiro, o pequeno tamanho da amostra de 11 indivíduos experientes e 11 indivíduos inexperientes pode influenciar as estatísticas, resultando em diferenças não significativas. Em segundo lugar, o evento de calcanhar na plataforma de força (primeiro quadro) pode ser monitorado no painel de exibição, de acordo com o instante quando o vetor de força surge; no entanto, o subsequente-calcanhar no chão (quadro final) pode apenas ser estimado subjetivamente pelos pesquisadores de acordo com o instante quando não houver nenhum deslocamento superior-inferior do marcador calcanhar direito. A seleção desta estrutura pode variar dependendo de diferentes pesquisadores. A ausência de parâmetros como momento comum e trabalho conjunto, o que poderia explicar melhor os mecanismos inferiores, é outra limitação deste estudo.
Em conclusão, portadores de elevado-saltos regulares e ocasionais adotam diferentes adaptações biomecânicas enquanto correndo e correndo. Os resultados deste estudo sugerem que mais estudos avaliando a biomecânica da marcha de salto alto cuidadosamente devem levar em conta a experiência desgastando individuais.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Os autores não têm nada para divulgar.
Acknowledgments
Este estudo é patrocinado pela Nacional Natural Science Foundation da China (81301600), K. C. Wong Magna fundo em Ningbo Universidade, Fundação Nacional de ciências sociais da China (16BTY085), o programa de ciências sociais de Zhejiang "Projeto juventude de Zhi Jiang" (16ZJQN021YB ), Loctek ergonômico Technology Corp e limitada de produtos de esportes de Anta.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Motion Tracking Cameras | Oxford Metrics Ltd., Oxford, UK | MX cameras | n= 8 |
| Vicon Nexus | Oxford Metrics Ltd., Oxford, UK | Version 1.4.116 | Proprietary tracking software (PlugInGait template) |
| Dongle | Oxford Metrics Ltd., Oxford, UK | - | - |
| MX Ultranet HD | Oxford Metrics Ltd., Oxford, UK | - | - |
| Vicon Datastation ADC | Oxford Metrics Ltd., Oxford, UK | - | External ADC |
| Passive Retro-reflective Marker | Oxford Metrics Ltd., Oxford, UK | - | n=16; Diametre=14 mm |
| Force Platform Amplifier | Kistler, Switzerland | 5165A | n=1 |
| Force Platform | Kistler, Switzerland | 9287C | n=1 |
| T-Frame | Oxford Metrics Ltd., Oxford, UK | - | - |
| Double Adhesive Tape | Oxford Metrics Ltd., Oxford, UK | - | For fixing markers to skin |
| moderate high-heeled shoe | Daphne, Hong Kong | 13085015 | Heel height: 4.5cm; Size:37EURO |
| Microsoft Excel | Microsoft Corporation, United States | Version 2010 | For low pass filtering data and calculations; Add-in:Butterworth.xla |
| Origin | OriginLab Corporation, United States | Version 9.0 | Plot GRF-time curve |
| Stata | Stata Corp, College station, TX | Version 12.0 | Statistical analysis |
References
- Barkema, D. D., Derrick, T. R., Martin, P. E. Heel height affects lower extremity frontal plane joint moments during walking. Gait Posture. 35 (3), 483-488 (2012).
- Hong, W. H., Lee, Y. H., Chen, H. C., Pei, Y. C., Wu, C. Y. Influence of heel height and shoe insert on comfort perception and biomechanical performance of young female adults during walking. Foot Ankle Int. 26 (12), 1042-1048 (2005).
- Baker, R. Gait analysis methods in rehabilitation. J Neuroeng Rehabil. 3 (1), (2006).
- Galna, B., et al. Accuracy of the Microsoft Kinect sensor for measuring movement in people with Parkinson's disease. Gait Posture. 39 (4), 1062-1068 (2014).
- Esenyel, M., Walsh, K., Walden, J. G., Gitter, A. Kinetics of high-heeled gait. J Am Podiatri Med Assocn. 93 (1), 27-32 (2003).
- Cronin, N. J., Barrett, R. S., Carty, C. P. Long-term use of high-heeled shoes alters the neuromechanics of human walking. J Appl Physiol. 112 (6), 1054-1058 (2012).
- Mika, A., Oleksy, Ł, Mika, P., Marchewka, A., Clark, B. C. The influence of heel height on lower extremity kinematics and leg muscle activity during gait in young and middle-aged women. Gait Posture. 35 (4), 677-680 (2012).
- Snow, R. E., Williams, K. R. High heeled shoes: their effect on center of mass position, posture, three-dimensional kinematics, rearfoot motion, and ground reaction forces. Arch Phys Med Rehabil. 75 (5), 568-576 (1994).
- Gu, Y., Zhang, Y., Shen, W. Lower extremities kinematics variety of young women jogging with different heel height. Int J Biomed Eng Technol. 12 (3), 240-251 (2013).
- Zöllner, A. M., Pok, J. M., McWalter, E. J., Gold, G. E., Kuhl, E. On high heels and short muscles: A multiscale model for sarcomere loss in the gastrocnemius muscle. J Theor Biol. 365, 301-310 (2015).
- Opila-Correia, K. Kinematics of high-heeled gait with consideration for age and experience of wearers. Arch Phys Med Rehabil. 71 (11), 905-909 (1990).
- Cronin, N. J. The effects of high heeled shoes on female gait: A review. J Electromyogr Kinesiol. 24 (2), 258-263 (2014).
- Jones, G. D., James, D. C., Thacker, M., Green, D. A. Sit-to-stand-and-walk from 120% Knee Height: A Novel Approach to Assess Dynamic Postural Control Independent of Lead-limb. J Vis Exp. (114), e54323 (2016).
- Goss, D. L., et al. Lower extremity biomechanics and self-reported foot-strike patterns among runners in traditional and minimalist shoes. J Athl Train. 50 (6), 603-611 (2015).
- Chien, H. L., Lu, T. W., Liu, M. W. Effects of long-term wearing of high-heeled shoes on the control of the body's center of mass motion in relation to the center of pressure during walking. Gait Posture. 39 (4), 1045-1050 (2014).
- Chien, H. L., Lu, T. W., Liu, M. W., Hong, S. W., Kuo, C. C. Kinematic and Kinetic Adaptations in the Lower Extremities of Experienced Wearers during High-Heeled Gait. BME. 26 (3), 1450042 (2014).
- Novacheck, T. F. The biomechanics of running. Gait Posture. 7 (1), 77-95 (1998).
- Powell, D. W., Williams, D. B., Windsor, B., Butler, R. J., Zhang, S. Ankle work and dynamic joint stiffness in high-compared to low-arched athletes during a barefoot running task. Hum Mov Sci. 34, 147-156 (2014).
- Robbins, S. E., Gouw, G. J., Hanna, A. M. Running-related injury prevention through innate impact-moderating behavior. Med Sci Sports Exerc. 21 (2), 130-139 (1989).
- Simonsen, E. B., et al. Walking on high heels changes muscle activity and the dynamics of human walking significantly. J Appl Biomech. 28 (1), 20-28 (2012).
- Stefanyshyn, D. J., Nigg, B. M., Fisher, V., O'Flynn, B., Liu, W. The influence of high heeled shoes on kinematics, kinetics, and muscle EMG of normal female gait. J Appl Biomech. 16 (3), 309-319 (2000).
- Kerrigan, D. C., Lelas, J. L., Karvosky, M. E. Women's shoes and knee osteoarthritis. Lancet. 357 (9262), 1097-1098 (2001).
- Kerrigan, D. C., et al. Moderate-heeled shoes and knee joint torques relevant to the development and progression of knee osteoarthritis. Arch Phys Med Rehabil. 86 (5), 871-875 (2005).
- Beynnon, B. D., et al. The strain behavior of the anterior cruciate ligament during squatting and active flexion-extension a comparison of an open and a closed kinetic chain exercise. Am J Sports. 25 (6), 823-829 (1997).
- Fleming, B. C., et al. The gastrocnemius muscle is an antagonist of the anterior cruciate ligament. J Orthop Res. 19 (6), 1178-1184 (2001).
- Schipplein, O., Andriacchi, T. Interaction between active and passive knee stabilizers during level walking. J Orthop Res. 9 (1), 113-119 (1991).
- Baliunas, A., et al. Increased knee joint loads during walking are present in subjects with knee osteoarthritis. Osteoarthr Cartil. 10 (7), 573-579 (2002).
- Payne, C., Munteanu, S., Miller, K. Position of the subtalar joint axis and resistance of the rearfoot to supination. J Am Podiatr Med Assoc. 93 (2), 131-135 (2014).
- Cheung, R. T., Rainbow, M. J. Landing pattern and vertical loading rates during first attempt of barefoot running in habitual shod runners. Hum Mov Sci. 34, 120-127 (2014).
- Lieberman, D. E., et al. Foot strike patterns and collision forces in habitually barefoot versus shod runners. Nature. 463 (7280), 531-535 (2010).
- Voloshin, A., Loy, D. Biomechanical evaluation and management of the shock waves resulting from the high-heel gait: I-temporal domain study. Gait Posture. 2 (2), 117-122 (1994).
- Kerrigan, D. C., Todd, M. K., Riley, P. O. Knee osteoarthritis and high-heeled shoes. Lancet. 351 (9113), 1399-1401 (1998).
- Gu, Y., et al. Plantar pressure distribution character in young female with mild hallux valgus wearing high-heeled shoes. J Med Mech Biol. 14 (01), (2014).
- Yu, J., et al. Development of a finite element model of female foot for high-heeled shoe design. Clinical Biomechanics. 23, S31-S38 (2008).
