Çalışma, Ningbo Üniversitesi Araştırma Enstitüsü Etik Komitesi'nden onay aldı (Onay Numarası: ty2022020). Tüm katılımcılar, deneyin amacı, gereksinimleri ve prosedürleri hakkında bilgilendirilmiş olarak yazılı onay vermiştir. Kullanılan ekipman ve yazılımlar Malzeme Tablosu'nda listelenmiştir.
1. Laboratuvar hazırlığı
Footscan 2-m basınç plakası (2,0 m × 0,40 m × 0,02 m, 16.384 sensör) 480 Hz'de kullanıldı ve örneklendi. Plaka, çevredeki pistle tamamen hizalandı ve basamak yüksekliğindeki artefaktları ortadan kaldırmak için koruyucu matlar kullanıldı. Sistem, üreticinin talimatlarına göre sıfırlanıp ağırlık kalibrasyonu yapılmış, bağlı plakanın seri numarası ve kalibrasyon dosyası test öncesi doğrulanmıştır.
Ayak temasından önceki son 2 m üzerindeki yaklaşma hızı, 80 cm hizalı ve 2,0 m aralıklı çift kızılötesi zamanlama kapılarıyla izleniyordu. Kapılar, COD manevrasına müdahale etmeyecek şekilde pistin her iki tarafına yerleştirildi. Katılımcılar, basınç plakasına temas etmeden önce yaklaşma yolu boyunca 3,5 m·s⁻¹ (±%5) tutmaları gerekiyordu. Zamanlama kapıları son 2 metre boyunca ortalama hızı ölçse de, katılımcılar mavi mat pisti boyunca yaklaştı ve 45° yön değiştirme (COD) hareketi yaptı; böylece stantın (dönen) ayağı basınç plakasının aktif alanına temas etti. Ayak yerleştirme hedeflemesini en aza indirmek için görsel işaretleyici sağlanmadı ve birkaç deneme denemesine izin verildi. Bitki ayağı aktif alanda belirgin bir adım ayarlaması olmadan tam temas sağladığında bir deneme geçerli sayıldı; kısmi temas veya belirgin hedefleme içeren denemeler tekrarlandı.
2. Katılımcı Hazırlığı
Tüm katılımcılar, çalışmanın amaçları ve prosedürleri hakkında net bir açıklama aldıktan sonra yazılı bilgilendirilmiş onay sundu ve soru sorma fırsatları sundu. Uzuvlar arası değişkenliği en aza indirmek için sadece sağ bacak baskın bireyler alındı. Bacak hakimiyeti, tercih edilen tekme bacağı testi ile belirlendi (üç denemede ≥2 onay); Tüm katılımcılar sağ bacak baskınıydı. Son örneklemde on beş sağlıklı Çinli yetişkin (9 erkek, 6 kadın; yaş: 22. yıl; ağırlık: 65,52 kg; boy: 170,3 cm) yer aldı ve son altı ayda alt uzuv yaralanması veya ayak deformitesi geçmişi yoktu. Özel dahil etme kriteri, yaş ve cinsiyetin karıştırıcı etkilerini azaltmak için tasarlandı; böylece deneysel sonuçların tekrarlanabilirliğini ve istatistiksel geçerliliğini artırdı.
Katılımcılara, dar oturan spor pantolonları giymeleri ve Footscan plakasında çıplak ayakla durmaları ve her iki ayaklarını birlikte konumlandırmaları talimatı verildi. Daha sonra boy, kilo, ayak uzunluğu, ayakkabı numarası ve kemer tipi dahil olmak üzere antropometrik veriler toplanıp kaydedildi. Medial boyuna kemer yüksekliği, Kemer Yüksekliği İndeksi (AHI) kullanılarak değerlendirildi; bu yöntem, dorsum yüksekliği (toplam ayak uzunluğunun %50'si ölçülür) ile toplam ayak uzunluğu oranı olarak hesaplandı. 0.310 ile 0.356 arasındaki AHI değerleri, normal kemeryapısına işaret olarak kabul edildi 17.
Ana denemelere başlamadan önce, katılımcılara gerekli hareket görevlerinin gösterimi gösterildi. Daha sonra her katılımcı tarafından hem statik hem de dinamik kayıtlar için yeterli fizyolojik hazırlık sağlamak amacıyla standart bir ısınma olarak 10 dakikalık yavaş bir koşu yapıldı.
3. Örneklem büyüklüğü gerekçesi
İki kuyruklu çift t testi için yapılan bir duyarlılık analizi (α=0.05, 1−β=0.80, n=15), çalışmanın birincil ayrık sonuç için yaklaşık Cohen dz ≈ 0.74'ün konuyla ilgili etkileri tespit edebileceğini gösterdi (FBI).
4. Plantar bölge segmentasyonu ve kısaltmaları
Ayağın plantar yüzeyi Footscan yazılımı tarafından 10 anatomik bölgeye ayrılmıştır: hallux (T1), tek bölge olarak kabul edilen küçük parmaklar (T2-T5), birinci ve beşinci metatarsal (M1-M5), medial topuk (MH), lateral topuk (LH) ve orta ayak (MF). Ayak Dengesi İndeksi (FBI) için, medial yük M1, M2 ve MF'nin toplanan normalize kuvvetleri olarak tanımlanırken, yanal yük M3, M4, M5 ve LH'yi içeriyordu. Bu sınıflandırma, metatarsal başlar, kalkaneal bölünme ve orta ayak sınırlarına (%30-%60 ayak uzunluğu) dayalı varsayılan Footscan segmentasyon kurallarını takip eder. Tam kısaltma anahtarı Şekil 1A'da verilmiştir.
5. Statik ölçüm
- Duruş ve kurulum
Katılımcılar, ayakları yaklaşık omuz genişliğinde, dizleri uzatılmış ama kilitlenmemiş, kolları vücudun yanında gevşek ve bakışları ~3 m önde, göz hizasında bir duvar işaretine sabitlenmiş şekilde, düz monte edilmiş basınç plakasında çıplak ayakla rahat bir duruşta duruyordu. Ayaklar, plakanın AP (ön-arka) ekseniyle hizalanmıştı; pozisyon yanlılığını önlemek için ayakların altına görsel hedefler yerleştirilmemiştir.
- Stabilizasyon ve kayıt
3-5 saniyelik sessiz ayakta stabilizasyonun ardından, plantar basınç dağılımının tek bir statik görüntüsü kaydedildi. Katılımcı başına iki geçerli tekrar toplandı ve denemeler arasında ≥30 saniye oturarak duruş kaymasını en aza indirmek sağlandı.
- Geçerlilik ve tekrar kriterleri
Statik deneme, (1) her iki ayağın tam plantar teması aktif alanda görünürse, (2) stabilizasyon penceresinde belirgin sallanma veya basamak ayarlamaları olmamışsa ve (3) plaka kenarlarında ayak izlerinde örtüşme veya kesinti olmamışsa geçerli sayıldı. Bu kriterleri karşılamayan denemeler tekrarlandı.
- Türetilmiş değişkenler (statik)
Statik anlık görüntüden, on anatomik bölge boyunca bölgesel basınç/kuvvet ( Şekil 1A'da kısaltma anahtarı) ve protokol kalite kontrolü için kullanılan tanımlayıcı indeksleri (örneğin, yan-yana toplam kuvvet oranı) hesapladık. Statik veriler yalnızca temel dağılımı ve plaka segmentasyon kalitesini belgelemek için kullanıldı; tüm hipotez testleri dinamik COD denemelerinde gerçekleştirildi.
6. Dinamik ölçüm
Katılımcılar çıplak ayakla 45° yan adımda COD denemeleri yaptılar. Sağa doğru kesim durumunda, sol (dönme/bitki) ayak tamamen basınç plakasına iner. Tutarlı ayak yerleşimi ve tam plantar temas sağlamak için, alışma sırasında her katılımcı için ayrı sabit bir başlangıç işareti belirlendi; böylece yaklaşım, sola dönüş basamasının plakaya temas ettiği sağdan sola doğru bir adım dizisi oluşturdu. Resmi testlerden önce, katılımcılar doğal ve tekrarlanabilir bir yürüyüş oluşturmak için birden fazla alışma denemesi yaptılar, görsel hedefler olmadan gerçekleşti. Her durum için en az üç geçerli deneme kaydedildi; eksik temas veya görünür hedefleme yapılan denemeler iptal edilip tekrarlandı. Sol yöne kesim durumunda, başlangıç işareti ve basamak dizisi aynı kriterlerle sağa dönen ayağın basınç plakasına temas etmesi için yansıtıldı.
Laboratuvar pisti 10 m ölçüldü; Basınç plakası tam olarak geri çekilmişti ve başlangıç çizgisinden 6 m uzakta konumlandırıldı; yaklaşma için ~6 m, temas sonrası yavaşlama için ~2 m kaldı. Yaklaşma hızı, yaklaşma yolu boyunca 2,0 m arayla yerleştirilen iki tek kirişli zamanlama kapısı (kiriş yüksekliği 80 cm) kullanılarak izlendi; aşağı akış kapısı basınç plakasının aktif alanının proksimal kenarına hizalanarak ayak temasından önceki son 2 m ölçüldü. Bir deneme, yalnızca ölçülen yaklaşma hızı 3,5 m·s⁻¹ (±5%) olduğunda geçerli olarak kabul edildi.
Tüm denemeler, eğitimli araştırmacılar tarafından yakından izlenerek talimatlara uygun hız aralığına uyum sağlandı ve görevin doğru şekilde yerine getirildi. Kinetik veriler Footscan sistemi tarafından otomatik olarak toplandı ve sonraki analizler için güvenli bir şekilde saklandı. Ayak vuruşu deseni açıkça kontrol edilmemişti; Katılımcılar, kendi seçtikleri koşu stillerini kullanarak görevi gerçekleştirdiler.
7. Veri işleme
Deneyden sonra, toplanan tüm veriler Footscan yazılımı kullanılarak manuel olarak işleniyor.
Her statik ve dinamik deneme, eksik veri veya bozuk ayak temas kalıpları tespit edilerek verilerin geçerliliğini sağlamak için dikkatlice incelendi. Sol ve sağ ayakların tanımlanması, ayak temasında elde edilen dinamik plantar basınç görüntülerine dayanarak belirlendi; bu görüntüler, duruş aşamasında tepe basınç dağılımının ve basınç merkezinin konumunun görsel temsili sağladı.
Plantar yüzey, sistemin otomatik segmentasyon fonksiyonu kullanılarak başlangıçta on anatomik bölgeye ayrılmıştı; bu fonksiyon ayağı ön ayak, orta ayak ve arka ayak bölgelerine ayırıyordu. Daha sonra doğru bölgesel sınırlandırma için gerekli şekilde manuel ayarlamalar uygulandı. Son segmentasyona dayanarak, her bölgeden basınç değerleri çıkarıldı ve daha fazla analiz için bölgesel basınç zaman eğrileri oluşturuldu.
Plantar basınç verileri hem statik hem de dinamik koşullar için ayrı ayrı dışa aktarıldı. İhtraç edilen parametreler arasında ayak açıları, ayak eksenleri, ayak dengesi ve bölgeye özgü basınç değerleri (Şekil 1) yer alıyordu ve bunlar önceden tanımlanmış ayak bölgelerinden çıkarıldı.
NOT: Deneysel protokole sıkı sıkıya bağlı kalmalarına rağmen, bazı katılımcıların verileri Footscan yazılımında belirgin yörüngelerin kaybolması nedeniyle eksik kaldı.
8. Plantar basınç ve kuvvet
Duruş sırasında plantar yük dağılımını incelemek için, on plantar bölgeden zaman serisi plantar kuvvet ve basınç verileri çıkarıldı. Kuvvet/basınç-zaman eğrileri, denemeler arasında zamansal karşılaştırılabilirliği sağlamak için 101 puana kadar normalize edildi. Konular arası değişkenliği en aza indirmek için (örneğin, vücut kütlesi nedeniyle), bölgesel kuvvetler ortalama dikey kuvvet duruşu (Zavg) olarak normalleştirildi ve bu durum şu şekilde tanımlandı:
(1)
Burada Fz (t) t çerçevesindeki dikey yer-reaksiyon kuvveti, N ise duruş çerçevelerinin sayısıdır. Normalleştirilmiş kuvvetler boyutsuz olarak bildirilir (×1). Buna karşılık, bölgesel plantar basınçlar normalizasyon olmadan fiziksel birimlerde (kPa) analiz edildi, çünkü zaten temas alanına göre ifade edilmektedir. Bu kuvvetler için normalleşme şeması önceki çalışmalarıtakip eder 18.
9. Ayak dengesi
Denklem 2'de gösterilen ayak dengesi indeksi (FBI), duruş aşamasında ayak pronasyonu veya ayak supinasyonunu ifade eder (Şekil 1)19. FBI'ın hesaplamasında kullanılan favg, tüm plantar19'un ortalama kuvvetidir. FBI şu şekilde hesaplanmıştı:
(2)
burada F medial ve Flateral, sırasıyla medial (M1, M2, MH) ve lateral (M3-M5, LH) bölgelerden toplanan plantar kuvvetleri temsil eder. Pozitif FBI değerleri daha büyük medial yükü (pronasyon) gösterirken, negatif değerler daha büyük yan yükü (supinasyon) gösterir.
MF'nin kasıtlı olarak FBI grubundan çıkarıldığını (medial = M1, M2, MH; lateral = M3-M5, LH) kemer kaynaklı değişkenliği önlemek ve ön ayak/topuk dengesine odaklanmak için hariç tutuldu.
10. Ayak ekseni açısı
Ayak ekseni açısı, yürüyüş sırasında ayağın iç ve dış dönüş derecesini yansıtır. Açı, topuğun orta noktası ile ikinci ve üçüncü metatarsal arasındaki boşluğun orta noktası arasında bağlı bir çizgiden oluşur. Hareket yönü çizgisi, ayak ekseniaçısı 19 olarak tanımlanır (Şekil 1). Ayağın yatay düzlemdeki iç ve dış dönüşü sırasıyla negatif ve pozitif açılarla temsil edilmiştir.
11. İstatistiksel analiz
Ayrı sonuç ölçümleri (örneğin, Ayak Denge İndeksi, çeşitli ayak bölgelerindeki plantar basınç ve ayak ekseni açısı) SPSS v19.0 kullanılarak analiz edildi. 15 katılımcının her biri için, baskın ve baskın olmayan ayaktan alınan veriler çift örnek olarak ele alındı. Bu nedenle, normal dağıtılmış veriler için eşleştirilmiş t-testleri yapıldı (normallik konunun içindeki farklılıkların dağılımına göre doğrulandı), parametrik olmayan karşılaştırmalar için ise Wilcoxon imzalı sıralama testleri uygulandı. Her durum için, denek içinde deneme düzeyinde eğriler ortalaması alındı ve sonra uzuvlar arası karşılaştırmalar yapıldı; Ayrı metrikler, geçerli denemelerin konuyla ortalama kullandı.
Sürekli plantar basınç zaman serileri için, değerler Zavg normalizasyonu (bkz. Veri İşleme) ve doğrusal interpolasyon kullanılarak 101 noktaya zaman normalizasyonu yapıldı. Daha sonra, tam duruş aşaması boyunca basınç eğrilerini karşılaştırmak için çift t-testleriyle tek boyutlu istatistiksel parametrik eşleme (SPM1d) kullanıldı. Rastgele alan teorisi (RFT), alan hatasını kontrol etmek ve20 zamanında birden fazla karşılaştırmayı düzeltmek için kullanıldı. Tüm zaman serisi analizleri MATLAB R2018a'da yapıldı ve anlamlılık eşiği 0.05 olarak belirlendi.
Birden fazla ayrık karşılaştırmada aile bazında hatayı kontrol etmek için, ayrık bölgesel/metrik sonuçlar için p-değerleri Holm-Bonferroni prosedürü kullanılarak ayarlandı (α = 0.05). Hem düzeltilmemiş hem de düzeltilmiş anlamlılık yorumları ilgili olduğunda rapor edilir.