ניתוח השוואתי של קינמטיקה הגפיים התחתונות בין השלב הראשוני והסופי של 5km הליכון ריצה

Summary

מחקר זה חקר את המאפיינים הביומכתיים של המשתנים קימטיים הגפיים התחתון בין השלב הראשוני והסופי של 5 ק מ הליכון ריצה. הנתונים התחתון קימטי הגפיים של 10 רצים נאספו באמצעות מערכת לכידת תנועה תלת ממדית על הליכון בשלב ההתחלתי (0.5 ק מ) ואת שלב הטרמינל (5 ק מ), בהתאמה.

Abstract

הריצה מועילה לבריאות הגוף, אך היא מלווה גם בפציעות רבות. עם זאת, הגורמים העיקריים המובילים לפגיעה בפועל נותרים בלתי מוסברים. מחקר זה חקר את ההשפעות של מרחק ריצה ארוכה על משתנים קינמטיים הגפיים נמוך האיבר התחתון הבדל קימטי של בין הראשונית (IR) לבין שלב הטרמינל (TR) של 5 ק מ ריצה הושווה. עשרה רצים חובבים רץ על הליכון במהירות של 10 קמ ש. נתונים קימטיים דינמיים נאספו בשלב של IR (0.5 ק מ) ו-TR (5 ק מ), בהתאמה. זווית השיא, המהירויות הזוויתית הגדולות וטווח התנועה נרשמו בניסוי זה. התוצאות העיקריות הראו את הפרטים הבאים: הקרסול וחטיפת הברך הוגדלה ב-TR; Rom של קרסול וברכיים גדלו במישור הקדמי של TR מ-IR; מהירות זוויתית רחבה יותר של הרגליים והחקיללויות של הקרסול נמצאו ב-TR בהשוואה ל-IR. שינויים אלה במהלך הנסיעה הארוכה עשויים לספק מספר פרטים ספציפיים לחקר סיבות פוטנציאליות לפגיעה בפציעות.

Introduction

ריצה היא הספורט הפופולרי ביותר ברחבי העולם. ישנם מספר רב של אנשים שרצים ומספר זה גדל באופן משמעותי בכל שנה¹. יש כבר הציע כי השתתפות בפעילות גופנית סדירה כולל ריצה יכול לקדם את הבריאות, להפחית את הסיכון של מחלות לב וכלי דם ובכך לשפר את תוחלת החיים^2,3,4. למרות היתרונות הבריאותיים המשמעותיים של ריצה, השכיחות של הפעלת פציעות עלה מ 25% כדי 83% במהלך השנים^5,6. ישנם מספר סיכונים הקשורים לריצה, במיוחד לגפיים התחתונות, אשר מתמקדים בעיקר פציעות השלד ושריר⁷. רוב הפציעות הנפוצות הקשורות לפעול קשורים כאב patellofemoral ירך, קרסול נקע, שברים בלחץ השוקה, ו plantar fasciitis⁸. פציעות ריצה יכול להיגרם על ידי גורמים רבים, כגון דפוסי ברגל שגויה הכאת, בחירת נעליים שגויה, וגורמים אחרים ביו מואליים⁹. למשל, ריצה עם תבנית שביתת העקב יכול להוביל קריסה גדול יותר, והוא מלווה בלחץ plantar גדול בצד האמצעי של כף הרגל, אשר עשוי להוביל סיכון גבוה יותר עבור אכילס tendinopathy וכאב patellofemoral ירך¹⁰. בנוסף, הפעלה עם סבב הברך הפנימי גדול יותר נמסר בעבר להיות משויך לתסמונת הלהקה לפני הנשים¹¹, במיוחד כאשר פועל מרחקים ארוכים.

פרמטרים של קינטיקה, קינמטיקה, ומרחב הזמן רכיבים יכולים לספק ניתוח מדויק של ביומכניקה הילוך, והוא נחשב כרגע להיות פרמטר חשוב עבור ניתוח הליכה קליני¹². כוחות התגובה הקרקעית נמוך יותר והאצות השפעה גדולה יותר הם הקלטנו לאחר לטווח ארוך ריצה^13,14. טיול היפ גבוה יותר וגמיש ברכיים קטנות נמצאו גם יחד עם שרירי עייף¹⁵, ואת תדירות פסיעה מוגברת יכול לגרום מופחת אורכי פסיעה^13,16.

עם זאת, שינויים בתכונות ביומכנית של הגפיים התחתונות בשלב הראשוני של הפעלת המסוף לא נותחו באופן מלא, שכן רוב המחקרים מדדו וריאציה ביומכנית לאחר הריצה. בנוסף, רק מחקרים מעטים משתמשים בטכניקות מעבדה סטנדרטיות כדי להעריך את ההשפעות של הטווח הארוך פועל על שינויים ביומכנית הליכה ברצים חובבים. הגורמים העיקריים המובילים לפציעות הפעלה עדיין לא ברורים. לכן, על מנת לחשוף את הסיבות הבסיסיות לפציעות הגפיים התחתונות שנגרמו על ידי המרחקים ארוכים, מחקר זה נועד להשוות את השינויים הביומכאני של הגפיים התחתונות בין השלבים IR ו-TR בהליכון 5 ק מ פועל רצים חובבים.

Protocol

הסכמה מושכלת בכתב הושגה מנושאים והליכי הבדיקה אושרו על ידי ועדת האתיקה של האוניברסיטה. כל המשתתפים הודיעו על דרישות ותהליך המשפט.

1. הכנת מעבדה

1. במהלך הכיול, כבה את האורות והסר אובייקטים אחרים היכולים להיות משקפים. ודא ששמונה מצלמות ממוקמות כראוי ויש להם תצוגה ברורה ללא השתקפות.
2. פתח את התוכנית Vicon נקסוס 1.8.5, ולאחר מכן לאתחל את המצלמות. בחר מערכת | מערכת מקומית | מצלמות MX בחלונית המשאבים והמצלמות יהיה לעסוק.
   הערה: בחלונית המאפיינים , יש לכוונן את הפרמטרים. טווח הערכים של עוצמת ההבזק מותאם ל-0.95-1, וטווח הערכים של הסף מוגדר ל-0.2-0.4. הגדר את מצב גווני האפור כאוטומטי. היחס המיעגלי המינימלי מוגדר ל-0.5, והרווח לשעות 1 (x1), גובה הblob של Max עד 50, ובחר באפשרות ' הפוך נוריות ' לזמינות.
3. הצב את מסגרת ה-T במרכז אזור הלכידה, בחר את כל המצלמות במערכת והשתמש במצב דו-ממדי. ודא כי ה-T-frame נמצא בתצוגת המצלמה ללא נקודות הפרעה. בחר את הפריט הראשון הכנה למערכת בסרגל הכלים. ברשימה הנפתחת T-Frame, בחר באובייקט ' כיול ' של 5 מרקר & .
4. בחלונית ' כלי הכנה למערכת ', לחץ על לחצן התחל תחת המקטע מצלמות מסיכה . לאחר מכן לחץ על לחצן התחל תחת כיול קטע מצלמת MX.
   הערה: כאשר תהליך הכיול יושלם, מד ההתקדמות ישוחזר ל- 0%.
5. הציבו את T-frame במרכז המצלמה כדי לבסס את מקור נקודות הציון.
6. בחלונית הכלים , לחץ על לחצן התחל תחת המקטע הגדרת מקור אמצעי אחסון .
7. שים את ההליכון במרכז אזור הבדיקה. שמונת המצלמות מוצגות סביב ההליכון (איור 1).
8. צרף סך של 22 סמנים רפלקטיבי (קוטר: 14 מ"מ) עם קלטת דו צדדית בנושאים מראש.

איור 1: פריסת אתר בדיקה. מצלמות ללכוד תנועה הגפיים התחתון בעוד הנבדקים לרוץ על ההליכון. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

2. הכנה לנושא

1. לפני הבדיקה, לחקור נושאים במעבדה ולתת הסבר פשוט של הליכים ניסיוניים. לאחר מכן, המשתתפים ישלימו שאלון. סכם את התוצאות של שאלונים אלה.
   1. השתמש בשאלות הבאות:
      1. ? באיזו תכיפות אתה רץ בשבוע
      2. ? כמה שנים רצת
      3. או שקיבלת ניתוחים בגפיים? התחתונות בששת החודשים האחרונים
      4. ? כמה קילומטרים אתה רץ בשבוע
2. השתמש בקריטריוני ההכללה הבאים: כל המשתתפים היו ברגל ימין דומיננטי וללא פציעות הגפיים הנמוכות בששת החודשים הקודמים לפני המחקר. כל המשתתפים ניהלו לפחות 15 ק מ בשבוע.
   הערה: עשרה רצים בריאים לנשים (גילאי: 23.4 ± 1.3 שנים; גובה: 160.7 ± 3.8 ס"מ; מסה: 50.3 ± 2.3 ק"ג; שנים ריצה: 3.2 ± 1.2 שנים) נבחרו.
   1. קבל הסכמה מושכלת בכתב ממשתתפים העונים על קריטריוני ההכללה.
3. דרוש שהמשתתפים ילבשו טייטס ומכנסיים אחידים.
4. הקלט את גובה הנושאים (mm), משקל (ק ג), אורך הגפיים התחתון (mm), רוחב הברך (mm) ורוחב הקרסול (mm) עבור מודל הסטטיסטיקה.
5. מקום 16 סמנים רפלקטיבית על נושאים במיקומים הבאים: שידרה מעולה הקדמי כסל, האחורי מעולה השדרה כסל, לרוחב באמצע הירך, הברך הצדדית, לרוחב באמצע shank, לרוחב קרסולית, ראש המסרק השני, ו calcaneus. מניחים את הסמנים על הראש המסרק השני ואת calcaneus על הנקודות האנטומית המתאימות של גרביים ונעליים.
6. להנחות את המשתתפים ללבוש ספורט אחיד נעלי ריצה. האם המשתתפים להתחמם עם ריצה קלה ומתיחה עבור 5 דקות.

3. כיול סטטי

1. לחץ על לחצן ניהול נתונים בסרגל הכלים, בחר בניהול נתונים. לחץ על הכרטיסיה מסד נתונים חדש בסרגל הכלים, בחר את המיקום, תאר את שם הניסיון ואת התבנית הקליניתולחץ על לחצן צור .
2. בחלון פתיחת מסד נתונים , בחר את שם מסד הנתונים שנוצר. בממשק הפתוח, לחץ על הלחצן הירוק החדש ' סיווג מטופל ', לחצן החולה החדש הצהוב, ולחצן ההפעלה החדש האפור כדי ליצור את המידע הניסיוני כולל סוג הנושא, שם הנושא ומצב פעולה שונה.
   1. חזור אל חלונית הנקסוס , בסרגל הכלים השמאלי, לחץ על נושאים כדי ליצור ערכת נתונים חדשה של נושא , ובחר את מודל הניסיון. בחלונית המאפיינים, מלא את כל המדידות האנתרופומטריות: גובה (mm), משקל (ק"ג), אורך הגפיים התחתון (mm), רוחב הברך (mm) ורוחב הקרסול (mm).
3. לחץ על לחצן Go live , בחר באפשרות שנשפך אופקית ובחר בגרף כדי לבדוק את ספירת המסלול .
   הערה: ודא שכל הסמנים גלויים בתצוגה ' פרספקטיבה תלת-ממדית '. הדבר מציין כי ניתן ללכוד את כל הסמנים לצורך ניתוח.
4. היכונו ללכידת המודל הסטטי. בחלונית כלי לכידה , לחץ על לחצן התחל במקטע לכידת הנושא .
   הערה: במהלך תהליך איסוף הנתונים כולו, הנושאים צריכים להישאר נייחים באזור הלכידה כדי לאסוף 140-200 מסגרות של תמונות. לאחר מכן לחץ על לחצן עצור .
5. בחלונית הפרספקטיבה, הצג את סימוני הלכידה. לחצו על הלחצן ' צינור ' בחלונית ' כלים ', בחרו ' הפעלת צינור בנייה מחודש ' ליצירת תמונת תלת-ממד של הסמנים שנלכדו. לאחר מכן, סמן ידנית את המודל הסטטי. לאחר השלמת הזיהוי, שמור והקש ESC כדי לצאת.
6. בסרגל הכלים, בחר בהכנה לנושא ובכיול הנושא. בחר באפשרות ההילוך הסטטי של התוסף מתוך הרשימה הנפתחת. בחלונית ' הגדרות סטטיות ', בחרו ברגל שמאל וברגל ימין, לחצו על הלחצן ' התחל ' ושמרו את הדגם הסטטי.

4. מבחנים דינמיים

1. כאשר תסיים לאסוף את הנתונים הסטטיים, בחר באפשרות לכידה בסרגל הכלים הימני. בחר באפשרות סוג ניסיון והפעלה מלמעלה למטה ומלא את תיאור הניסיון.
2. בקש מהמשתתפים לרוץ על ההליכון באופן הבא.
   1. להתחמם על ידי הליכה בשעה 8 קמ ל 1 דקות.
   2. בקשו מהמשתתפים לרוץ על ההליכון במהירות של 10 קמ ש. לאחר תקופת עיבוד של 4 דקות במהירות זו, להקליט את הנתונים הפועלים עבור 40 s. לאסוף את הנתונים הקימטיים במרחק של 0.5 ק מ ו -5 ק מ, בהתאמה.
   3. בקש מהנושאים לענוד צג קצב לב כדי להקליט את קצב הלב ולנטר את מצב העייפות של הנבדקים בעת הריצה.
3. בחלונית לכידת הכלים , לחץ על לחצן התחל . לאחר איסוף הניסויים הדינמיים, לחץ על ' עצור ' כדי לסיים את האוסף.

5. לאחר העיבוד

1. פתח את חלון ניהול הנתונים , לחץ פעמיים על שם הניסיון. לחץ על לחצן הפעל צינור ותוויות באמצעות בנייה בסרגל הכלים כדי לשחזר את מיקום נקודת הסימון.
2. בחלון הפרספקטיבה , הזז את המשולשים הכחולים בסרגל הזמן כדי לקבוע את טווח הזמן הנדרש.
3. הזזת התצוגה של ציר הזמן כך שתציג רק את הטווח שנבחר, לחץ על סרגל הזמן ולחץ על הרחק מתצוגה לאזור הריבית.
4. בשלב זה, בחר בלחצן התווית כדי לזהות ולבדוק את נקודות התוויות, עם אותם שלבים כמו תהליך הזיהוי הסטטי. במקרה הצורך, הוסף מספר נקודות זיהוי שלא הושלמו. מחק את הסימנים שאינם מסומנים בתווית.
5. בחלונית הכיול של הנושא , בחר את ההילוך הדינאמי של התוסף. לחץ על לחצן התחל כדי להפעיל את הנתונים. ייצוא משפטי מוטורי בפורמט c3d לאחר עיבוד.

6. ניתוח נתונים

1. . לעבד את המידע על הקינמטיקה להחיל את הסדר הרביעי לעבור נמוך מסנן באטרסוורת ' עם תדר מנותק של 10 הרץ (קימטי) לפני ייצוא נתונים זווית משותפת. לייצא את הנתונים של זווית משותפת.
2. לחשב את טווח התנועה (ROM), זווית השיא ואת שיא מהירות זוויתית של מפרקים הגפיים התחתונות (ירך, ברכיים, קרסול) בשלושה מישורים (משונן, חזיתית, ורוחבי) במהלך שלב אחד עמדה.

7. אנליזה סטטיסטית

1. השתמש לזווג-מבחן T-test כדי להשוות את הגפיים התחתונות (זוויות שיא, ROM, שיא מהירות זוויתי) בין הראשונית (IR) ומסוף שלב (TR) של 5 ק מ ריצה.
2. חשב ערכי ממוצע וסטיות סטנדרטיות של חמשת הנסיונות התקפים מכל נושא עבור מרחקים רצים שונים. הגדר את רמת המובהקות ב-p < 0.05.

תוצאות

התוצאות הראו כי אין הבדלים בזווית השיא של הקרסול והירך נצפו במישור משונן. בהשוואה ל-IR, זוויות השיא של הקרסול והברך במישור הקדמי גדלו באופן משמעותי ב-TR. זווית ירך פנימית גדולה יותר נמצאה ב-TR בניגוד ל-IR. עם זאת, TR הציג זווית שיא קטנה יותר בחטיפתו של הירך, הבעת הקרסול והעמדת הברך מאשר IR (

Discussion

מחקר זה השווה את ההשפעה של המרחק הארוך פועל על המאפיינים הביומכאני של הגפיים התחתונות של רצים חובבים. נמצא כי הזווית השיא של הקרסול מוקדם וחטיפה הברך עלה לאחר 5 ק מ ריצה, אשר מתאים למחקר הקודם¹⁷. מחקרים הראו כי מופרז קרסול מופרזת מהירות eversion הם גורמים חשובים המגבירים את הסיכון ש?...

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		-