تحليل مقارن ل Kinematics الأطراف السفلية بين المرحلة الأولية والمرحلة الطرفية من 5km حلقة مفرغة تشغيل

Summary

وقد بحثت هذه الدراسة الخصائص الميكانيكية الحيوية للمتغيرات الحركية السفلية في الطرفية بين المرحلة الأولية والمحطة الطرفية لمحطة المشي التي تمتد 5 كيلومترات. وقد جُمعت البيانات الكُنيمية السفلية لـ 10 عدائين باستخدام نظام التقاط الحركة ثلاثي الأبعاد على جهاز المشي في المرحلة الأولية (0.5 كم) والمرحلة الطرفية (5 كم) على التوالي.

Abstract

الجري مفيد للصحة البدنية ، ولكنه يصاحبه أيضًا العديد من الإصابات. ومع ذلك، فإن العوامل الرئيسية التي تؤدي إلى الإصابة الجارية لا تزال غير مبررة. وقد بحثت هذه الدراسة آثار مسافة الجري الطويلة على المتغيرات الحركية السفلية في الأطراف السفلية، وتمت مقارنة الفرق الكينغامي في الأطراف السفلية بين المرحلة الأولية (IR) والطور الطرفي (TR) التي تمتد لمسافة 5 كم. ركض عشرة عدائين الهواة على جهاز المشي بسرعة 10 كم / ساعة. تم جمع البيانات الحركية الديناميكية في مرحلة الأشعة تحت الحمراء (0.5 كم) و TR (5 كم) ، على التوالي. تم تسجيل زاوية الذروة ، والسرعات الزاوي الذروة ، ومدى الحركة في هذه التجربة. وأظهرت النتائج الرئيسية ما يلي: زيادة الإباء في الكاحل واختطاف الركبة في TR؛ وزادت روم من الكاحل والركبة في الطائرة الأمامية في TR من الأشعة تحت الحمراء; تم العثور على سرعة الزاوي الذروة أكبر من dorsiflexion الكاحل والورك interrotation في TR مقارنة بالأشعة تحت الحمراء. قد توفر هذه التغييرات أثناء الجري لمسافات طويلة بعض التفاصيل المحددة لاستكشاف الأسباب المحتملة للإصابات الجارية.

Introduction

الجري هي الرياضة الأكثر شعبية في جميع أنحاء العالم. هناك عدد كبير من الأفراد التي تعمل وهذا العدد يزيد بشكل كبير كل عام¹. وقد اقترح أن المشاركة في ممارسة التمارين الرياضية بانتظام بما في ذلك الجري يمكن أن تعزز الصحة، والحد من خطر الإصابة بأمراض القلب والأوعية الدموية، وبالتالي تحسين متوسط العمر المتوقع^2,3,4. على الرغم من الفوائد الصحية الكبيرة للجري، فقد زادت نسبة الإصابة بالجري من 25٪ إلى 83٪ على مدى السنوات^5،6. هناك بعض المخاطر المرتبطة بالجري ، خاصة إلى الأطراف السفلية ، والتي تركز بشكل رئيسي على الإصابات العضلية الهيكلية⁷. ترتبط غالبية الإصابات الشائعة ذات الصلة بالجري بألم ال patellofemoral ، والتواء الكاحل ، وكسور الإجهاد التيبعي ، والتهاب اللفافة⁸. يمكن أن يسبب العديد من العوامل الإصابة في الجري، مثل أنماط ضرب القدم غير صحيحة، واختيار الأحذية غير صحيحة، وغيرها من العوامل البيوميكانيكية الفردية⁹. على سبيل المثال، يمكن أن يؤدي تشغيل مع نمط كعب الإضراب إلى مزيد من pronation، ويرافقه ضغط أكبر على الجانب البطني من القدم، والتي قد تؤدي إلى خطر أعلى لاعتلال الأوتار أخيل وآلام patellofemoral¹⁰. بالإضافة إلى ذلك، تشغيل مع أكبر دوران الركبة الداخلية وقد أفيد سابقا أن تكون مرتبطة مع متلازمة الفرقة iliotibial لعدائين^{الإناث 11}، وخصوصا عند تشغيل لمسافات طويلة.

يمكن أن توفر معلمات الحركية، الحركية، ومكونات الزمان والمكان تحليلا دقيقا للميكانيكا الحيوية المشية، ويعتبر حاليا أن تكون معلمة هامة للتحليل مشية السريرية¹². يتم إعادة ترميزها انخفاض قوات رد الفعل الأرضي العمودية وتسارعات الارتطام الأكبر بعد تشغيل لمسافات طويلة^13،14. كما تم العثور على أعلى رحلة الورك والثنيات الركبة أصغر جنبا إلى جنب مع العضلات التعب¹⁵, وزيادة وتيرة خطوة يمكن أن يؤدي إلى انخفاض أطوال خطوة^13,16.

ومع ذلك، لم يتم تحليل التغيرات في السمات البيوميكانيكية للأطراف السفلية في مرحلة التشغيل الأولي والمحطة الطرفية بشكل كامل، لأن معظم الدراسات تقيس الاختلاف الميكانيكي الحيوي بعد التشغيل. بالإضافة إلى ذلك، تستخدم بعض الدراسات تقنيات مختبرية قياسية لتقييم آثار الركض لمسافات طويلة على التغيرات الميكانيكية الحيوية في العدائين الهواة. ولا تزال العوامل الرئيسية التي تؤدي إلى إصابات الركض غير واضحة. ولذلك، من أجل الكشف عن الأسباب الكامنة وراء الإصابات السفلية القصوى الناجمة عن الجري لمسافات طويلة، تهدف هذه الدراسة إلى مقارنة التغيرات البيوميكانيكية من الطرف السفلي بين الأشعة تحت الحمراء و TR المراحل في حلقة مفرغة 5 كم تشغيل في العدائين الهواة.

Protocol

وتم الحصول على موافقة خطية مستنيرة من الأشخاص الذين تم الحصول على هذه الموافقة، ووافقت لجنة الأخلاقيات الجامعية على إجراءات الاختبار. وأُبلغ جميع المشاركين بمتطلبات المحاكمة وعملية المحاكمة.

1- إعداد المختبرات

1. أثناء المعايرة، قم بإيقاف تشغيل الأضواء وإزالة الأشياء العاكسة الأخرى. تأكد من أن ثماني كاميرات يتم وضعها بشكل مناسب ولها رؤية واضحة دون انعكاس.
2. افتح برنامج Vicon Nexus 1.8.5، ثم قم بتهيئة الكاميرات. حدد النظام | النظام المحلي | سيتم تشغيل كاميرات MX في جزء الموارد والكاميرات.
   ملاحظة: في جزء خصائص المعلمات تحتاج إلى ضبط. يتم ضبط نطاق قيم شدة القوية إلى 0.95-1، ويتم تعيين نطاق القيمة للعتبة إلى 0.2-0.4. تعيين وضع تدرج الرمادي إلى تلقائي. يتم تعيين الحد الأدنى لنسبة الدوران إلى 0.5، و الربح إلى الأوقات 1 (x1)، والارتفاع النقطة أقصى إلى 50، وحدد تمكين المصابيح.
3. ضع الإطار T في وسط منطقة الالتقاط، وحدد جميع الكاميرات في النظام، واستخدم وضع 2D. تأكد من أن الإطار T في عرض الكاميرا دون أي نقاط تداخل. حدد العنصر الأول "تحضير النظام" في شريط الأدوات. في القائمة المنسدلة T-Frame، حدد كائن معايرة 5 علامة & T-Frame.
4. في جزء أدوات إعداد النظام، انقر فوق الزر ابدأ ضمن المقطع "كاميرات القناع". ثم انقر فوق الزر ابدأ ضمن معايرة MX قسم الكاميرا.
   ملاحظة: عند اكتمال عملية المعايرة، تتم استعادة شريط التقدم إلى 0%.
5. ضع الإطار T في وسط الكاميرا لتحديد أصل الإحداثيات.
6. في جزء الأداة، انقر فوق الزر ابدأ ضمن المقطع تعيين أصل مستوى الصوت.
7. ضع جهاز المشي في وسط منطقة الاختبار. يتم عرض الكاميرات الثمانية حول جهاز المشي (الشكل 1).
8. إرفاق ما مجموعه 22 علامات عاكسة (قطر: 14 ملم) مع شريط على الوجهين على المواضيع مقدما.

الشكل 1: تخطيط الموقع الاختبار. تلتقط الكاميرات حركة الأطراف السفلية أثناء تشغيل الأشخاص على جهاز المشي. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

2- إعداد الموضوع

1. قبل الاختبار، إجراء مقابلات مع الأشخاص في المختبر وإعطاء شرح بسيط للإجراءات التجريبية. ثم، قم بملء المشاركين استبيان. تلخيص نتائج هذه الاستبيانات.
   1. استخدم الأسئلة التالية:
      1. كم مرة تهرب في أسبوع؟
      2. كم سنة كنت تترشح؟
      3. هل عانيت من أي إصابات في الطرف السفلي أو تلقيت عمليات جراحية في أقصى مستوى أقل في الأشهر الستة الماضية؟
      4. كم كيلومتر تركض أسبوعياً؟
2. استخدم معايير الاشتمال التالية: كان جميع المشاركين في الساق اليمنى مسيطرين ودون أي إصابات في أقصى الحدود في الأشهر الستة السابقة قبل الدراسة. وركض جميع المشاركين مسافة لا تقل عن 15 كيلومترا في الأسبوع.
   ملاحظة: تم اختيار عشر عداءات ترفيهيات صحيات (تتراوح أعمارهن: 23.4 ± 1.3 سنة؛ الطول: 160.7 ± 3.8 سم؛ الكتلة: 50.3 ± 2.3 كجم؛ سنوات التشغيل: 3.2 ± 1.2 سنة).
   1. الحصول على موافقة خطية مستنيرة من المشاركين الذين يستوفون معايير الإدراج.
3. يجب أن يرتدي المشاركون ملابس داخلية وسراويل موحدة.
4. سجل طول الأشخاص (مم) والوزن (كجم) وطول الأطراف السفلية (مم) وعرض الركبة (مم) وعرض الكاحل (مم) لنموذج الإحصاءات.
5. مكان 16 علامات عاكسة على المواضيع في المواقع التالية: العمود الفقري الحرقفي الأمامي المتفوق، العمود الفقري الخلفي المتفوق، منتصف الفخذ الجانبي، الركبة الجانبي، منتصف الساق الجانبي، malleolus الجانبي، الرأس مشط القدم الثاني، وcalcaneus. ضع العلامات على رأس مشط القدم الثاني وcalcaneus على النقاط التشريحية المقابلة من الجوارب والأحذية.
6. إرشاد المشاركين إلى ارتداء أحذية رياضية موحدة. اِن يكون المشاركون دافئين مع تشغيل الضوء وتمدد لمدة 5 دقائق.

3. معايرة ثابتة

1. انقر فوق الزر "إدارة البيانات" على شريط الأدوات، وحدد إدارة البيانات. انقر فوق علامة التبويب قاعدة بيانات جديدة على شريط الأدوات، وحدد الموقع،ووصف اسم التجربة والقالب السريري، وانقر فوق الزر إنشاء.
2. في إطار "قاعدة بيانات فتح" ، حدد اسم قاعدة البيانات التي تم إنشاؤها. في واجهة مفتوحة، انقر فوق الزر الأخضر تصنيف المريض الجديد، الزر الأصفر المريض الجديد، والرمادي جديد زر جلسة عمل جديدة لإنشاء المعلومات التجريبية بما في ذلك نوع الموضوع، اسم الموضوع، وحالة عمل مختلفة.
   1. الرجوع إلى جزء Nexus، في شريط الأدوات الأيسر، انقر على مواضيع لإنشاء مجموعة بيانات موضوع جديد، واختر النموذج التجريبي. في جزء الخصائص، املأ جميع القياسات الأنثروبومترية: الطول (مم) والوزن (كجم) وطول الأطراف السفلي (مم) وعرض الركبة (مم) وعرض الكاحل (مم).
3. انقر على زر الانتقال المباشر، وحدد Spilt أفقيًا واختر الرسم البياني للتحقق من عدد المسارات.
   ملاحظة: تأكد من أن كافة العلامات مرئية في طريقة العرض المنظور ثلاثي الأبعاد. وهذا يشير إلى أنه يمكن التقاط كافة العلامات للتحليل.
4. الاستعداد لالتقاط النموذج الثابت. في جزء أدوات الالتقاط، انقر فوق الزر ابدأ في المقطع التقاط الموضوع.
   ملاحظة: أثناء عملية جمع البيانات بأكملها، يجب أن تبقى المواضيع ثابتة في منطقة الالتقاط لجمع 140-200 إطار من الصور. ثم انقر فوق الزر إيقاف.
5. في جزء المنظور، عرض علامات الالتقاط. انقر فوق الزر خط أنابيب في جزء أدوات، حدد تشغيل إعادة بناء خط أنابيب لإنشاء صورة ثلاثية الأبعاد من علامات القبض. ثم، يدوياً تسمية النموذج الثابت. عند اكتمال التعريف، قم بحفظ مفتاح ESC ثم اضغط عليه للخروج.
6. في شريط الأدوات، اختر إعداد الموضوع ومعايرة الموضوع. حدد خيار المشية الإضافية الثابتة من القائمة المنسدلة. في جزء الإعدادات الثابتة، اختر القدم اليسرى والقدم اليمنى، انقر فوق زر البدء واحفظ النموذج الثابت.

4- التجارب الدينامية

1. عند الانتهاء من تجميع البيانات الثابتة، حدد التقاط في شريط الأدوات الصحيح. اختر نوع المحاكمة والجلسة من أعلى إلى أسفل، وملء وصف الإصدار التجريبي.
2. اطلب من المشاركين أن يعملوا على جهاز المشي بالطريقة التالية.
   1. الاحماء عن طريق المشي في 8 كم / ساعة لمدة 1 دقيقة.
   2. اطلب من المشارك أن يركض على جهاز المشي بسرعة 10 كم/ساعة. وبعد فترة تكيف قدرها 4 دقائق بهذه السرعة، سجل بيانات التشغيل لـ 40 s. اجمع البيانات الكينمية على مسافة 0.5 كم و5 كم على التوالي.
   3. اطلب من الأشخاص ارتداء جهاز مراقبة معدل ضربات القلب لتسجيل معدل ضربات القلب ومراقبة حالة إجهاد الأشخاص أثناء التشغيل.
3. في جزء التقاط الأداة، انقر فوق الزر ابدأ. بعد تجميع التجارب الحيوية، انقر فوق إيقاف لإنهاء المجموعة.

5- ما بعد التجهيز

1. افتح إطار "إدارة البيانات"، انقر نقراً مزدوجاً فوق اسم الإصدار التجريبي. انقر فوق الزر إعادة بناء خط أنابيب وتسميات في شريط الأدوات لإعادة بناء موضع نقطة العلامة.
2. في إطار المنظور، حرك المثلثات الزرقاء على شريط الوقت لتعيين نطاق الوقت المطلوب.
3. قم بـازاحة طريقة عرض المخطط الزمني بحيث يظهر النطاق المحدد فقط، وانقر فوق شريط الوقت، وانقر فوق تكبير إلى منطقة الاهتمام.
4. عند هذه النقطة، حدد الزر تسمية لتحديد نقاط التسمية والتحقق منها، بنفس الخطوات مثل عملية التعريف الثابت. وإذا لزم الأمر، استكمل بعض نقاط تحديد الهوية غير المكتملة. حذف العلامات غير التي تم تصنيفها.
5. في الجزء "معايرة الموضوع"، حدد "مشية التوصيل الحيوي". انقر فوق الزر ابدأ لتشغيل البيانات. تصدير التجارب النارية في شكل c3d لمرحلة ما بعد المعالجة.

6 - تحليل البيانات

1. معالجة البيانات الكينماتيكا. تطبيق من الدرجة الرابعة تمريرة منخفضة Butterworth مرشح مع قطع تردد 10 هرتز (الحركية) قبل تصدير البيانات زاوية مشتركة. تصدير البيانات من زاوية مشتركة.
2. حساب نطاق الحركة (ROM)، زاوية الذروة وسرعة الذروة الزاوي للمفاصل الطرف السفلي (الورك والركبة والكاحل) في ثلاث طائرات (القوس، الأمامية، وtransverse) خلال مرحلة موقف واحد.

7 - التحليل الإحصائي

1. استخدام الاقتران عينة T-اختبار لمقارنة حركية الأطراف السفلية (زوايا الذروة، ROM، ذروة السرعة الزاوي) بين المرحلة الأولية (IR) والمرحلة الطرفية (TR) من 5 كم قيد التشغيل.
2. حساب القيم الوسطية والانحرافات المعيارية للتجارب الخمسة الصالحة من كل موضوع لمسافات تشغيل مختلفة. تعيين مستوى الأهمية في p < 0.05.

النتائج

وأظهرت النتائج أنه لم تلاحظ أي اختلافات في زاوية الذروة في الكاحل والورك في الطائرة القوس. بالمقارنة مع الأشعة تحت الحمراء، زادت زوايا الذروة في الكاحل والركبة في الطائرة الأمامية بشكل كبير في TR. تم العثور على زاوية الورك الداخلية أكبر في TR على النقيض من الأشعة تحت الحمراء. ومع ذلك، قدم TR ز...

Discussion

قارنت هذه الدراسة تأثير الركض لمسافات طويلة على الخصائص الميكانيكية الحيوية للأطراف السفلية في العدائين الهواة. وتبين أن ذروة زاوية الإلاء في الكاحل واختطاف الركبة زادت بعد 5 كم على التوالي، وهو ما يتفق مع دراسة سابقة¹⁷. وقد أظهرت الدراسات أن الإفراط في الايضاح الكاحل وسرعة ا?...

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
14 mm Diameter Passive Retro-reflective Marker	Oxford Metrics Ltd., Oxford, UK		n=22
Double Adhesive Tape	Oxford Metrics Ltd., Oxford, UK		For fixing markers to skin
Heart Rate	Garmin, HRM3-SS, China		Detection of fatigue state
Motion Tracking Cameras	Oxford Metrics Ltd., Oxford, UK		n= 8
T-Frame	Oxford Metrics Ltd., Oxford, UK		-
Treadmill	Smart Run,China		Subject run on the treadmill for all the process.
Valid Dongle	Oxford Metrics Ltd., Oxford, UK		Vicon Nexus 1.4.116
Vicon Datastation ADC	Oxford Metrics Ltd., Oxford, UK		-