NSFC-RSE共同プロジェクト(81911530253)、中国の国家キーR&Dプログラム(2018YFF0300905)、寧波大学のK.Cウォンマグナ基金。

寧波大学人間倫理委員会は、この実験を承認しました.UGT実験の目標、要件、実験手順について話された後、すべての書面によるインフォームド・コンセントがすべての被験者から得られました。
1. 歩行のための実験室の準備
<ol><li>キネマティクス: モーションキャプチャシステム<ol>
<li>システムをキャリブレーションする場合は、白熱灯を消し、受動的な反射マーカーと間違える可能性のある反射オブジェクトを取り除きます。8台の赤外線カメラが適切に狙われ、明確で合理的な視野を持っていることを確認します。</li>
		<li>PCのパラレルポートに適切なUSBドングルを差し込みます。モーションキャプチャ赤外線カメラとアナログデジタルコンバータのスイッチをオンにします。</li>
		<li>追跡ソフトウェアをPCで開き、8台の赤外線カメラが初期化される時間を取ります。[リソース] ペインの [ローカル システム] ノードを選択します。ハードウェア接続が真であれば、すべてのカメラノードに緑色のライトが表示されます。</li>
		<li>カメラビューペインでシステムパラメータを調整する:ストロボ強度を0.95 -1、しきい値を0.2-0.4、ゲインから時間1(x1)、グレースケールモードから自動、最小円度比を0.5に、最大ブロブ高さを50に設定します。</li>
		<li>5 つのマーカーからなる T フレームをモーション キャプチャ領域の中央に配置します。2Dモードを使用してすべてのカメラを選択し、干渉やアーティファクトなしでキャリブレーション杖(Tフレーム)を表示できることを確認します。ツールバーの 「システム準備」項目をクリックし、T フレーム ドロップダウン リストから 5マーカーの Wand & T-Frame キャリブレーション オブジェクトを選択します。</li>
		<li>[ツール] ウィンドウで、[システムの準備] ボタンをクリックし、[カメラの調整] セクションの [スタート] ボタンをクリックします。次に、キャプチャ範囲内のTフレームを物理的に振ります。赤外線カメラの青いライトが点滅しなくなったら、アクションを停止します。「100%」でキャリブレーションプロセスが完了し、0%に戻るまで、進行状況バーを監視します。 注: イメージ エラー の値が 0.3 未満であることを確認します。</li>
		<li>T フレームをフロア(モーション キャプチャ領域の中心)に配置し、T フレームの軸が方向方向と一致していることを確認します。</li>
		<li>ツール ウィンドウの [ボリュームの原点の設定] セクションの下にある [スタート] ボタンを選択します。</li>
	</ol>
</li>
	<li>足底圧力:圧力プラットフォーム<ol>
<li>2 mの圧力プラットフォームをテスト領域の中央に置きます。圧力プラットフォームの周囲に 8 台の赤外線カメラが表示されていることに注目してください。</li>
		<li>圧力プラットフォームを4つの平均領域(A、B、C、D)に線形で分割し、アルファベットラベル/ステッカーで区別します(図1)。</li>
		<li>PCと圧力プラットフォームは、専用のデータケーブルを介して接続し続けます。</li>
		<li>デスクトップのソフトウェアアイコンをダブルクリックします。</li>
		<li>キャリブレーション画面の「重量調整」をクリックし、スタッフの体重を入力します。圧力プラットフォームを離れる前にシステムが自動的にキャリブレーションを完了するまで待って、圧力プラットフォームに立つよう依頼します。</li>
	</ol>
</li>
</ol><img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61558/61558fig01.jpg"> 図1:実験プロトコル被験者がヒールタッチ領域(A)として終了信号を受信した場合、UGTは被検体が領域(B)で停止するように実行された。キネマティックおよび足底圧力データを、同期的に収集した。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61558/61558fig01large.jpg" target="_blank">この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。</a>
2. 参加者の準備
<ol><li>UGTテストの前に、すべての被験者にインタビューし、実験目標と手順についての簡単な説明を提供します。主要な包含基準を満たす対象者から書面によるインフォームド・コンセントを取得する。<ol>
<li>身体的に活動的な男性成人であり、右足を支配的にし、聴覚障害を持たない、下肢障害を持たない、過去6ヶ月間に怪我をしていない参加者を含む。 注:実験条件を満たした15人の男性被験者(年齢:24.1±0.8歳;身長:175.7±2.8cm;体重:68.3±3.3kg;足の長さ:252.7±2.1mm)がこの試験に含まれていた。</li>
	</ol>
</li>
	<li>アンケート調査ですべての被験者が記入できるようにします。 注:質問は次のとおりです: ランニングやその他の身体活動の歴史を持っていますか?1週間にどのくらいの頻度で身体活動をしますか?プロの運動トレーニングはありますか?過去6ヶ月間に下肢障害や怪我をしましたか?</li>
	<li>すべての被験者が同じTシャツとタイトフィットパンツを着用していることを確認します。</li>
	<li>ヴェルニエキャリパーまたは小さな人類計を使用して、被験者の立ち上がり高さ(mm)と体重(kg)、下肢の長さ(mm)、膝幅(mm)、および左右の脚の両方の足首幅(mm)を測定します。 注:上の腸骨脊椎から足首内側コンディレまでの下肢の長さを測定します。膝幅は外側から内側膝の顆まで。外側から内側の足首のコンディレまでの足首幅。</li>
	<li>適宜体毛を剃り、アルコール拭きで余分な汗を取り除きます。関節やセグメント上のマーカー配置のための解剖学的骨のランドマークの皮膚領域を準備します。 注:この研究では、前側優腸骨脊椎(LASI/RASI)、後方優腸骨脊椎(LPSI/RPSI)、横腿中大腿(LTHI/RTHI)、横膝(LK)を含む16個の反射マーカー18を使用しました。 ネ/RKNE)、横中間シャンク(LTIB/RTIB)、横型マリョルス(LANK/RANK)、第2中足頭(LTOE/RTOE)、カルカニュー(LHEE/RHEE)(図2)。</li>
	<li>16の解剖学的ランドマークを特定します。ランドマークには、受動のレトロ反射マーカーを両面粘着テープで取り付けます。</li>
	<li>各被験者に5分を与えてテスト環境に適応し、軽いランニングとストレッチでウォームアップします。</li>
</ol><img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61558/61558fig02.jpg"> 図2:下肢に付着した反射マーカー。(A)側、(B)前部および(C)後部。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61558/61558fig02large.jpg" target="_blank">この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。</a>
3. 静的キャリブレーション
<ol><li>キネマティクス: モーションキャプチャシステム<ol>
<li>追跡ソフトウェアで、ツールバーの "新しいデータベース" を見つけて、データベースを構築します。[データ管理] をクリックして [データ管理] ウィンドウを開き、[新しい患者分類] ボタン、[新しい患者] ボタン、[新しいセッション] ボタンを順にクリックします。[リソース] ウィンドウに戻り、[新しい件名の作成] をクリックして件名を作成し、[高さ]、[体重 (kg)]、脚の長さ (mm)、膝の幅 (mm)、足首の幅 (mm) の値を [プロパティ]ウィンドウに入力します。</li>
		<li>[ライブに移動] をクリックし、[表示] ウィンドウの [左右に分割] をクリックします。次に、グラフを選択して、軌道数を表示します。 注 :[3D パースペクティブ] ペインをチェックして、16 個のマーカーがすべて表示されていることを確認します。</li>
		<li>サブジェクトに、静的モデルをキャプチャするには、サブジェクトキャプチャ セクションの [開始] をクリックして、領域 A に静止するように依頼します。[停止] ボタンをクリックする前に、約 200 フレームの画像がキャプチャされました。</li>
		<li>[ツール] ウィンドウで [パイプライン] ボタンを見つけ、[再構築パイプラインの実行] をクリックして、キャプチャしたすべてのマーカーの新しい 3D イメージを作成します。マーカーのリストで識別し、対応するラベルをマーカーに手動で適用します。保存して、ESCキーを押して終了します。</li>
		<li>ツールバーの [件名の準備] と [件名の調整] を選択し、ドロップダウン メニューの [静的プラグインの移動] オプションを選択します。</li>
		<li>[静的設定] ウィンドウで [左足] と [右足] を選択し、[スタート] ボタンをクリックします。次に、静的モデルを保存します。</li>
	</ol>
</li>
	<li>足底圧力:圧力プラットフォーム<ol>
<li>ソフトウェアで[データベース]をクリックして、新しい患者を追加します。[患者の追加] ウィンドウに、割り当てられた件名番号を入力します。次に、[追加] をクリックします。</li>
		<li>「動的」をクリックし、体重と靴のサイズを入力します。次に、[OK] をクリックします。</li>
	</ol>
</li>
</ol>4. 動的な試験
<ol><li>被験者に開始位置に移動するように依頼します。</li>
	<li>ソフトウェア操作 メモ:ソフトウェアの2種類の起動(モーションキャプチャシステム:[キャプチャ]ボタンをクリックします。圧力プラットフォーム: クリック "キャプチャボタン " と終了 (モーション キャプチャ システム: クリック "停止" ボタン;圧力プラットフォーム: 同時に「測定を保存」ボタンをクリックします。<ol>
<li>キネマティクス: モーションキャプチャシステム<ol>
<li>[リソース] ウィンドウの [ライブに移行] ボタンを選択し、右側のツールバーの [キャプチャ] をクリックします。"試用版" と "セッション" を上から下に検索し、"試用版" の説明を編集します。</li>
			<li>4.3 で説明されているように、被験者に UGT テストを実行するように依頼します。</li>
			<li>UGT テストが終了したら、"Stop"をクリックしてデータ収集の試用を終了します。上記の手順を 5 回繰り返します。</li>
		</ol>
</li>
		<li>足底圧力:圧力プラットフォーム<ol>
<li>UGT トライアルを開始する前に、[測定] ボタンを選択します。</li>
			<li>UGT テストが終了したら、[計測値の保存] ボタンをクリックしてデータを保存します。上記の手順を 5 回繰り返します。</li>
		</ol>
</li>
	</ol>
</li>
	<li>UGTトライアル<ol>
<li>被験者にNWSの歩道を歩き、支配的な脚と非支配的な脚を使用してエリアAとBを通過させ、最後に圧力プラットフォームの領域Dで停止するように指示します。</li>
		<li>終了信号が提供されたら、エリアBで素早く停止する必要があることを被験者に知らせます。</li>
		<li>かかとがエリアAに触れるので、無作為に終了信号を提供し、UGTが実行され、被験者がエリアB(図1)で素早く停止することを確認する。スタッフは赤いベルをランダムに鳴らして終了信号を送信し、鳴る確率は約20%で制御されました。少なくとも 5 回の UGT 試行をキャプチャします。 注: 両方の試行の間に 2 分の休憩間隔があります。</li>
		<li>圧力プラットフォームソフトウェアを使用して、各被験者の歩行速度を計算します。次に、FWS を NWS の 125% として計算します。</li>
		<li>FWS に対して上記の UGT テストを繰り返します。FWS プロトコルを使用して、5 回以上の UGT 試行をキャプチャします。</li>
	</ol>
</li>
</ol>5. 後処理
<ol><li>キネマティクス: モーションキャプチャシステム<ol>
<li>ツール バーの [データ管理] ボタンを見つけ、[データ管理] ウィンドウで試用版の名前をダブルクリックします。次に、3D 動的モデルを再構築するには、「再構築」と「ラベル」を選択します。</li>
		<li>[時間] バーで、青い三角形を移動して、必要な時間範囲を設定します (UGT 中のスタンス フェーズに対して)。</li>
		<li>[時刻] バーをクリックします。次に、[コンテキスト] メニューの [対象地域にズーム] をクリックします。</li>
		<li>ラベル ポイントを識別して確認するには、[ラベル] ボタンをクリックします。ステップが静的識別プロセスと同じであることを確認します。 注: 不完全な識別マーカーを入力し、ラベルのないマーカーを削除します(必要に応じて)。</li>
		<li>[件名の調整] ウィンドウで [動的プラグインの実行] を選択します。次に、[スタート] ボタンをクリックしてデータを実行します。次のデータ分析のために「.csv」形式で動的試行をエクスポートします。</li>
		<li>4次ローパスバターワースフィルタを使用し、周波数を10 Hzにカットし、ジョイント角度のデータをエクスポートします。</li>
		<li>矢状平面の3つの関節(股関節、膝、足首)の動きの範囲(ROM)を計算します。 注: 矢状運動面の腰、膝、足首の最大角度と最小角度の差を ROM として定義します。</li>
		<li>各被験者からの10回の試験(NWSの場合は5、FWSの場合は5)の平均(M)と標準偏差(SD)を計算します。</li>
	</ol>
</li>
	<li>足底圧力:圧力プラットフォーム<ol>
<li>該当する対象の [測定] メニューから試用版名を選択します。[動的] ボタンをクリックしてデータを開きます。</li>
		<li>[手動]をクリックします。[マウスの左] ボタンを使用して、目的のステップ (GT 中のスタンス フェーズ) を選択します。[OK] ボタンをクリックして保存します。</li>
		<li>[ゾーン分割] と [手動ゾーンの選択] をクリックして調整します。次に、[同意する] ボタンをクリックして保存します。</li>
		<li>[圧力 - 力] 画面を開き、[ グラフコンポジション] ボタンをクリックして [ゾーン グラフコンポジション] ウィンドウを開きます。ビッグつま先(BT)、その他のつま先(OT)、第一中足骨(M1)、第2中足骨(M2)、第3中足骨(M4)、第5中足骨(M5)、中足(MF)、中足(MF)、内側かかと(MH)および横ヒール(LH)を含む10の解剖学的領域を分割する。次に、[OK] ボタンをクリックして保存します。</li>
		<li>「パラメータテーブル」をクリックして、最大圧力、最大力、接触面積を含む足底圧力データをエクスポートします。</li>
		<li>各被験者から 10 回の試行 (NWS の場合は 5、FWS の場合は 5 回) の平均と SD を計算します。</li>
	</ol>
</li>
</ol>6. 統計分析
<ol><li>シャピロ-ウィルクス検定を実行して、すべての変数の正規分布をチェックします。ペアリングサンプル T 検定を使用して、NWS および FWS で UGT の間に下肢運動学と足底圧データを比較します。有意水準を p < 0.05 に設定します。</li>
</ol>

<ol>
	<li>Cappozzo, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gait+analysis+methodology.">Gait analysis methodology.</a> Human Movement Science. 3 (1), 27-50 (1984).</li><li>Gao, Z., Mei, Q., Fekete, G., Baker, J., Gu, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Effect+of+Prolonged+Running+on+the+Symmetry+of+Biomechanical+Variables+of+the+Lower+Limb+Joints.">The Effect of Prolonged Running on the Symmetry of Biomechanical Variables of the Lower Limb Joints.</a> Symmetry. 12, 720 (2020).</li><li>Sparrow, W. A., Tirosh, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gait+termination:+a+review+of+experimental+methods+and+the+effects+of+ageing+and+gait+pathologies.">Gait termination: a review of experimental methods and the effects of ageing and gait pathologies.</a> Gait &amp; Posture. 22 (4), 362-371 (2005).</li><li>Conte, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Planned+Gait+Termination+in+Cerebellar+Ataxias.">Planned Gait Termination in Cerebellar Ataxias.</a> The Cerebellum. 11 (4), 896-904 (2012).</li><li>Bishop, M. 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(127), e55714 (2017).</li><li>Buddhadev, H. H., Barbee, C. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Redistribution+of+joint+moments+and+work+in+older+women+with+and+without+hallux+valgus+at+two+walking+speeds.">Redistribution of joint moments and work in older women with and without hallux valgus at two walking speeds.</a> Gait &amp; Posture. 77, 112-117 (2020).</li><li>Yu, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Morphology-Related+Foot+Function+Analysis:+Implications+for+Jumping+and+Running.">Morphology-Related Foot Function Analysis: Implications for Jumping and Running.</a> Applied Sciences. 9 (16), 3236 (2019).</li><li>Ridge, S. T., Henley, J., Manal, K., Miller, F., Richards, J. 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S., Gu, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+additional+body+weight+on+arch+index+and+dynamic+plantar+pressure+distribution+during+walking+and+gait+termination.">Effect of additional body weight on arch index and dynamic plantar pressure distribution during walking and gait termination.</a> PeerJ. 8, 8998 (2020).</li><li>Chatzipapas, C. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stress+Fractures+in+Military+Men+and+Bone+Quality+Related+Factors.">Stress Fractures in Military Men and Bone Quality Related Factors.</a> International Journal of Sports Medicine. 29 (11), 922-926 (2008).</li><li>Cen, X., Xu, D., Baker, J. S., Gu, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Association+of+Arch+Stiffness+with+Plantar+Impulse+Distribution+during+Walking,+Running,+and+Gait+Termination.">Association of Arch Stiffness with Plantar Impulse Distribution during Walking, Running, and Gait Termination.</a> International Journal of Environmental Research and Public Health. 17 (6), 2090 (2020).</li></ol>

潜在的な利益相反は著者によって報告されなかった。

UGT中に歩行バイオメカニクスを分析するほとんどの以前の研究は、生体力学的評価における歩行速度の重要性を省略しています。そこで本研究では、速度関連の効果を明らかにすることを目的として、NWSおよびFWSでUGTで起こる下肢バイオメカニカル変化を調査した。
NWSおよびFWSのUGT中に、矢状面の股関節、膝関節および足首関節のROMに有意な違いが見られた。我々の知?...

人間の移動は、学際的な方法1,2によって記述される必要がある非常に複雑なプロセスであると考えられている。最も代表的な側面は、生体力学的アプローチによる歩行分析です。人間の歩行は、開始から終了への進行を維持することを目的とし、動的バランスは位置の動きに維持されるべきです。歩行終了(GT)は歩行のサブタスクとして広範囲に研究されているが、あまり注目されていない。スパローとティロッシュ3は、両足が変位と時間特性に基づいて前後に動かなくなる運動制御期間としてGTを定義しました。安定状態の歩行と比較して、GTを実行するプロセスは、姿勢安定性の高い制御と神経筋系4の複雑な統合と協力を必要とする。GTの間に、体は急速にブレーキインパルスを増加し、新しいボディバランス5、6を形成するために推進インパルスを減少させる必要があります。計画外歩行終端(UGT)は、未知の刺激6に対するストレス応答である。突然停止する必要がある予期しない刺激に直面すると、最初の動的バランスが乱されます。体の質量の中心(COM)とフィードバック制御の連続制御の必要性のために、UGTは姿勢制御と安定度3、7に大きな挑戦を提起する。
UGTは、特に高齢者やバランス障害を有する患者3,8において、転倒や怪我につながる重要な要因であると報告されている。より速い歩行速度はUGT9の間にモーター制御の追加の低下につながるかもしれない。Ridge et al.10は、UGT中の子どものピーク関節角および内部関節モーメントデータを通常歩行速度(NWS)および高速歩行速度(FWS)で調べた。結果は、好ましい速度と比較して速い速度でより大きな膝の屈曲角度と延長モーメントを示した。彼らは、下肢関節を取り巻く関連する筋肉を強化することは、UGT中の傷害予防のための有用な介入であり得る可能性があることを示した。
定常性の足取り時の下肢生体力学的特性に対する歩行速度の効果は11、12、13に広く研究されているが、異なる歩行速度下でのUGTの生体機構機構は限られている。我々の知る限りでは、3つの研究だけが、速度効果9、10、14に関して健康な個人のUGTのパフォーマンスを具体的に評価している。しかしながら、これらの研究の対象は主に14歳及び10歳の高齢者であったが、UGT中の若年成人の生体力学的機構は依然として不明である。下肢運動学および足底圧は、移動性バイオメカニクスの正確な分析を提供することができ、これらはまた、臨床歩行診断15、16のための重要な成分であると考えられている。例えば、Serrao et al.17は、小脳運動失調症患者と突然の停止中の健康な患者との間の臨床的な違いを検出するために、下肢運動学的データを使用した。さらに、計画歩行終了(PGT)と比較して、UGT中の横中足骨の大きなピーク圧力および力は、より高い傷害リスクに関連する可能性のある7を観察することができた。
したがって、UGTの生体機械機構を探求することは、傷害予防およびさらなる臨床研究のための洞察を提供することができる。本研究は、UGT中の若年成人の生体力学的変化を異なる歩行速度で調べるプロトコルを提示する。歩行速度の増加に伴い、参加者はUGT中に異なる下肢生体力学的特性を示すと仮定されています。

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr >
			<td >14 mm Diameter Passive Retro-reflective Marker</td>
			<td >Oxford Metrics Ltd., Oxford, UK</td>
			<td >n=16</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Double Adhesive Tape</td>
			<td >Minnesota Mining and Manufacturing Corporation, Minnesota, USA</td>
			<td>For fixing markers to skin</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Motion Tracking Cameras</td>
			<td >Oxford Metrics Ltd., Oxford, UK</td>
			<td>n= 8</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >T-Frame</td>
			<td >Oxford Metrics Ltd., Oxford, UK</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Valid Dongle</td>
			<td >Oxford Metrics Ltd., Oxford, UK</td>
			<td>Vicon Nexus 1.4.116</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Vicon Datastation ADC&#160;</td>
			<td >Oxford Metrics Ltd., Oxford, UK</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Pressure platform</td>
			<td >RSscan International, Olen, Belgium</td>
			<td>-</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

lower-limb biomechanical characteristics associated with unplanned gait termination under different walking speeds

予期せぬ刺激によって引き起こされる歩行終結は、日常生活の中で一般的に起こる。本研究は、異なる歩行速度の下で計画外の歩行終結(UGT)の間に起こる下肢の生体力学的変化を調査するためのプロトコルを提示する。15人の男性参加者は、それぞれ通常の歩行速度(NWS)と高速歩行速度(FWS)で歩道でUGTを実行するように求められました。運動解析システムと足底圧力プラットフォームを適用して、下肢運動学および足底圧データを収集しました。ペアサンプルT検定を使用して、下肢運動学と足底圧データの違いを調べ、2つの歩行速度間で検査を行った。結果は、NWSと比較すると、FWSでUGT中に前足およびかかと領域の足底圧と同様に、矢状平面の股関節、膝関節、足首関節の運動の広い範囲を示した。歩行速度の増加に伴い、被験者は、より大きな潜在的な傷害リスクに関連するFWSを示す異なる下肢バイオメカ学的特性を示した。

15人対象のNWSとFWSの平均値とSD値はそれぞれ1.33±0.07m/s、1.62±0.11m/sであった。
図3は、NWSおよびFWSでのUGT中の矢状面における股関節、膝関節、および足首関節の平均ROMを示す。NWSと比較すると、3つの関節のROMはFWS(p<0.05)で大幅に増加しました。詳細には、股関節、膝関節、足首関節のROMは、それぞれ22.26±3.03、29.72±5.14、24.92±4.17から25.98±2.94、31.61±4.34...

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Lower-Limb Biomechanical Characteristics Associated with Unplanned Gait Termination Under Different Walking Speeds

本研究では、異なる歩行速度での計画外歩行終了時の下肢の生体力学的特性を比較した。正常かつ速い歩行速度を有する15人の被験者からの下肢運動学的および運動学的データは、運動解析システムおよび足底圧力プラットフォームを用いて収集された。

異なる歩行速度の下で計画外の歩行終端に関連する下肢バイオメカニカル特性

Gait termination caused by unexpected stimulus is a common occurrence in everyday life. This study presents a protocol to investigate the lower-limb ...

lower-limb-biomechanical-characteristics-associated-with-unplanned

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Unit 1

The Appendicular Skeleton

SCIENTISTS IN ACTION

4.4K ビュー.  Ningbo University. 本研究では、異なる歩行速度での計画外歩行終了時の下肢の生体力学的特性を比較した。正常かつ速い歩行速度を有する15人の被験者からの下肢運動学的および運動学的データは、運動解析システムおよび足底圧力プラットフォームを用いて収集された。

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Substantiating Appropriate Motion Capture Techniques for the Assessment of Nordic Walking Gait and Posture in Older Adults

Nordic walking (NW) has become a safe and simple form of exercise in recent years, and in studying this gait pattern, various data collection techniques have been employed, each with positives and negatives. The aim was to determine the effect of NW on older adult gait and posture and to determine optimal use of different data collection systems in both short and long duration analysis. Gait and posture during NW and normal walking were assessed in 17 healthy older adults (age: 69 &#177; 7.3). Participants performed two trials of 6 Minute Walk Tests (6MWT) (1 with poles (WP) and 1 without poles (NP)) and 6 trials of a 5m walk (3 WP and 3 NP). Motion was recorded using two systems, a 6-sensor accelerometry system and an 8-camera 3-dimensional motion capture system, in order to quantify spatial-temporal, kinematic, and kinetic parameters.
With both systems, participants demonstrated increased stride length and double support and decreased gait speed and cadence WP compared to NP (p &#60;0.05). Also, with motion capture, larger single support time was found WP (p &#60;0.05). With 3-D capture, smaller hip power generation and moments of force were found at heel contact and pre-swing as well as smaller knee power absorption at heel contact, pre-swing, and terminal swing WP compared to NP, when assessed over one cycle (p &#60;0.05). Also, WP yielded smaller moments of force at heel contact and terminal swing along with larger moments at mid-stance of a gait cycle (p &#60;0.05). No changes were found for posture.
NW seems appropriate for promoting a normal gait pattern in older adults. Three-dimensional motion capture should primarily be used during short duration gait analysis (i.e. single gait cycle), while accelerometry systems should be primarily employed in instances requiring longer duration analysis such as during the 6MWT.

The aim was to substantiate optimal use of data collection techniques for Nordic walking gait and posture analysis. Three-dimensional motion capture should be used during short duration analysis (i.e. single gait cycle), while accelerometry should be employed for longer duration analysis (i.e. repeated cycles) like a 6 Minute Walk Test.

高齢者でノルディックウォーキング歩行や姿勢の評価のための適切なモーションキャプチャ技術を実証

Nordic walking (NW) has become a safe and simple form of exercise in recent years, and in studying this gait pattern, various data collection techniques ...

行動学

Using Gold-standard Gait Analysis Methods to Assess Experience Effects on Lower-limb Mechanics During Moderate High-heeled Jogging and Running

A limited number of studies have explored lower-limb biomechanics during high-heeled jogging and running, and most studies have failed to clarify the wearing experience of subjects. This protocol describes the differences in lower-limb kinematics and ground reaction force (GRF) between experienced wearers (EW) and inexperienced wearers (IEW) during moderate high-heeled jogging and running. A three-dimensional (3D) motion analysis system with a configured force platform was used to synchronously capture lower-limb joint movements and GRF. 36 young females volunteered to participate in this study and were asked about high-heeled shoe-wearing experience, including frequency, duration, heel types, and heel heights. Eleven who had the experience of 3 to 6 cm heels for a minimum of three days per week (6 h per day) for at least two years and eleven who wore high heels less than twice per month participated. Subjects performed jogging and running at comfortable low and high speeds, respectively, with the right foot completely stepping onto a force platform when passing by along a 10 m walkway. EW and IEW adopted different biomechanical adaptations while jogging and running. IEW exhibited a generally larger range of joint movement, while EW showed a dramatically larger loading rate of GRF during running. Hence, further studies on the lower-limb biomechanics of high-heeled gait should strictly control the wearing experience of the subjects.

This study investigated lower-limb kinematics and ground reaction force (GRF) during moderate high-heeled jogging and running. Subjects were divided into groups of experienced wearers and inexperienced wearers. A three-dimensional motion analysis system with a configured force platform captured lower-limb joint movements and GRF.

ハイヒール ジョギングや実行している穏健派の間に下肢力学エクスペリエンスへの影響を評価するゴールド スタンダード歩行解析手法を使用してください。

A limited number of studies have explored lower-limb biomechanics during high-heeled jogging and running, and most studies have failed to clarify the ...

Clinical-oriented Three-dimensional Gait Analysis Method for Evaluating Gait Disorder

Three-dimensional gait analysis (3DGA) is shown to be a useful clinical tool for the evaluation of gait abnormality due to movement disorders. However, the use of 3DGA in actual clinics remains uncommon. Possible reasons could include the time-consuming measurement process and difficulties in understanding measurement results, which are often presented using a large number of graphs. Here we present a clinician-friendly 3DGA method developed to facilitate the clinical use of 3DGA. This method consists of simplified preparation and measurement processes that can be performed in a short time period in clinical settings and intuitive results presentation to facilitate clinicians&#39; understanding of results. The quick, simplified measurement procedure is achieved by the use of minimum markers and measurement of patients on a treadmill. To facilitate clinician understanding, results are presented in figures based on the clinicians&#39; perspective. A Lissajous overview picture (LOP), which shows the trajectories of all markers from a holistic viewpoint, is used to facilitate intuitive understanding of gait patterns. Abnormal gait pattern indices, which are based on clinicians&#39; perspectives in gait evaluation and standardized using the data of healthy subjects, are used to evaluate the extent of typical abnormal gait patterns in stroke patients. A graph depicting the analysis of the toe clearance strategy, which depicts how patients rely on normal and compensatory strategies to achieve toe clearance, is also presented. These methods could facilitate implementation of 3DGA in clinical settings and further encourage development of measurement strategies from the clinician&#39;s point of view.

In this study, a clinician-friendly three-dimensional gait analysis method, which was designed to be performed in the rehabilitation clinic, is presented. The method consists of a simplified measurement method and intuitive figures to facilitate clinicians&#39; understanding of the results.

歩行障害を評価するための臨床指向の三次元歩行解析

Three-dimensional gait analysis (3DGA) is shown to be a useful clinical tool for the evaluation of gait abnormality due to movement disorders. However, ...

Using a Real-Time Locating System to Measure Walking Activity Associated with Wandering Behaviors Among Institutionalized Older Adults

A real-time locating system (RTLS) can be used to track the walking activity of institutionalized older adults in long-term care who are at risk for wandering behaviors. The benefits of a RTLS are objective and continuous measurements of activity. Self-report methods of activity, especially wandering, by health care staff are vulnerable to floor effects and recall bias, and continuous clinical or research observation over the long-term can be time-consuming and expensive. Health care staff also fail to recognize the onset and/or duration of wandering behaviors, which are associated with a variety of adverse health outcomes in this population but amenable to intervention. RTLS technologies can measure the walking activity of institutionalized residents with cognitive impairment over time with a high degree of accuracy. This is particularly useful for the study of wandering, defined as walking for at least 60 seconds with few (if any) breaks in activity. Wandering is associated with disease progression, hospitalizations, falls and death. Previous work suggests older adults with poor balance ability and high sustained walking activity may be particularly susceptible to poor health outcomes. RTLS&#39;s are used to assess cognitive impairment and factors associated with gait and balance; however, supplemental paper and pencil gait/balance tools may be used to further refine risk profiles. This project discusses the use of a RTLS to measure walking activity and also gait quality and balance ability measures on this population.

This paper discusses the use of a continuous and objective real-time locating system to measure walking activity associated with wandering behaviors, focusing on older adults with cognitive impairment. Walking activity is measured by walking distance, sustained walking distance, and sustained gait speed. Also assessed are gait quality and balance ability.

歩行施設入所高齢者の徘徊行動に関連付けられている活動を測定するリアルタイム検索システムを使用してください。

A real-time locating system (RTLS) can be used to track the walking activity of institutionalized older adults in long-term care who are at risk for ...

Biomechanical Analysis Methods to Assess Professional Badminton Players' Lunge Performance

Under the condition of simulating a badminton court in the laboratory, this study used the injury mechanism model to analyze the maximal right lunge movements of eight professional badminton players and eight amateur players. The purpose of this protocol is to study the differences in kinematics and joint moment of the right knee and ankle. A motion capture system and force plate were used to capture data of the joint movements of the lower extremity and the vertical ground reaction force (vGRF). Sixteen young men who did not have any sports injuries in the past 6 months took part in the study. The subjects performed a maximal right lunge from the start position with their right foot, stepping on and fully contacting with the force plate, hit the shuttlecock with an underhand stroke to the designated position in the backcourt, and then returned to the start/end position. All subjects wore the same badminton shoes to avoid a difference in impact from different badminton shoes. The amateur players showed a greater range of ankle movement and reverse joint moment on the frontal plane, and a larger internal joint rotation moment on the horizontal plane. The professional badminton players exhibited greater knee moment on the sagittal and frontal planes. Therefore, these factors should be considered in the development of the training program to reduce the risk of sports injuries in knee and ankle joints. This study simulates the real badminton court and calibrates the range of activities of each movement of the subjects so that the subjects complete the experimental action in a natural state with high quality. A limitation of this study is that it does not combine joint load and muscle activity. Another limitation is that the sample size is small and should be expanded in future studies. This research method can be applied to the lower limb biomechanical research of other footwork in the badminton project.

Here, we present a protocol to evaluate the differences in injury mechanisms between professional and amateur players when performing a badminton maximal right lunge movement by analyzing lower limb kinematics.

プロのバドミントン選手のランジパフォーマンスを評価する生体力学的分析法

Under the condition of simulating a badminton court in the laboratory, this study used the injury mechanism model to analyze the maximal right lunge ...

3D Kinematic Gait Analysis for Preclinical Studies in Rodents

The utility of three-dimensional (3D) kinematic motion analysis systems is limited in rodents. Part of the reason for this inadequacy is the use of complex algorithms and mathematical modeling that accompany 3D data collection and analysis procedures. This work provides a simple, user-friendly, step-by-step detailed methodology for 3D kinematic gait analysis during treadmill locomotion in healthy and neurotraumatic rats using a six-camera motion capture system. Also provided are details on 1) calibration of the system in an experimental set-up customized for quadrupedal locomotion, 2) data collection for treadmill locomotion in adult rats using markers positioned on all four limbs, 3) options available for video tracking and processing, and 4) basic 3D kinematic data generation and visualization and quantification of data using the built-in data collection software. Finally, it is suggested that the utility of this motion capture system be expanded to studying a variety of motor behaviors before and after neurotrauma.

Presented here is a protocol to collect and analyze three-dimensional kinematics of quadrupedal locomotion in rodents for preclinical studies.

げっ歯類の前臨床研究のための3Dキネマティック歩行分析

The utility of three-dimensional (3D) kinematic motion analysis systems is limited in rodents. Part of the reason for this inadequacy is the use of ...

Low-Cost Gait Analysis for Behavioral Phenotyping of Mouse Models of Neuromuscular Disease

Measurement of animal locomotion is a common behavioral tool used to describe the phenotype of a given disease, injury, or drug model. The low-cost method of gait analysis demonstrated here is a simple but effective measure of gait abnormalities in murine models. Footprints are analyzed by painting a mouse&#8217;s feet with non-toxic washable paint and allowing the subject to walk through a tunnel on a sheet of paper. The design of the testing tunnel takes advantage of natural mouse behavior and their affinity for small dark places. The stride length, stride width, and toe spread of each mouse is easily measured using a ruler and a pencil. This is a well-established and reliable method, and it generates several metrics that are analogous to digital systems. This approach is sensitive enough to detect changes in stride early in phenotype presentation, and due to its non-invasive approach, it allows for testing of groups across life-span or phenotypic presentation.

Footprint analysis is a low-cost alternative to digitized gait analysis programs for researchers quantifying movement abnormalities in mice. Because of its speed, simplicity, and longitudinal potential, it is ideal for behavioral phenotyping of mouse models.

神経筋疾患のマウスモデルの行動表現型に関する低コスト歩行分析

Measurement of animal locomotion is a common behavioral tool used to describe the phenotype of a given disease, injury, or drug model. The low-cost method ...

Examining Changes in HRV and Emotion Following Artmaking with Three Different Art Materials

This protocol enables the examination of psychological and physiological responses to different types of behavioral engagements. Specifically, in this study example, the emotional response and changes in heart rate variability are examined in response to artmaking with three different art materials that vary in their levels of fluidity. This protocol can be adapted to examine other types of behavior or engagement in artmaking with other materials. There are several benefits to using this protocol. Firstly, the order randomization of the materials improves the probability that the response measured is associated with its qualities and not the order of presentation. Secondly, the continuous measuring of electrocardiogram enables the examination of changes in heart rate variability after engagement with each art material and changes that might occur during the artmaking itself. The advantages of this protocol should be considered with their limitations. The music listening is before each art making session; thus, the return to baseline can only be measured in the first two conditions. The return to baseline provides information on how fast individuals recover after response to working with each of the materials. Furthermore, a more liquid material instead of gouache paint with a brush, such as finger paints, provides more difference between materials. Finally, this protocol can be adapted to specific research needs.

The goal of the protocol is to guide researchers in conducting experiments that are intended to measure changes in self-reported emotional response and heart rate variability following art making with different materials. The protocol can easily be adapted for use in a variety of behavioral conditions and activities.

3つの異なる美術材料によるアートメイキングに続くHRVと感情の変化を調べる

This protocol enables the examination of psychological and physiological responses to different types of behavioral engagements. Specifically, in this ...

Measuring the Switch Cost of Smartphone Use While Walking

This paper presents a study protocol to measure the task-switching cost of using a smartphone while walking. This method involves having participants walk on a treadmill under two experimental conditions: a control condition (i.e., simply walking) and a multitasking condition (i.e., texting while walking). During these conditions, the participants must switch between the tasks related to the experimental condition and a direction determining task. This direction task is done with a point-light walker figure, seemingly walking towards the left or the right of the participant. Performance on the direction task represents the participant&#8217;s task-switching costs. There were two performance measures: 1) correct identification of the direction and 2) response time. EEG data are recorded in order to measure the alpha oscillations and cognitive engagement occurring during the task switch. This method is limited in its ecological validity: pedestrian environments have many stimuli occurring simultaneously and competing for attention. Nonetheless, this method is appropriate for pinpointing task-switching costs. The EEG data allow the study of the underlying mechanisms in the brain that are related to differing task-switching costs. This design allows the comparison between task switching when doing one task at a time, as compared to task switching when multitasking, prior to the stimulus presentation. This allows understanding and pinpointing both the behavioral and neurophysiological impact of these two different task-switching conditions. Furthermore, by correlating the task-switching costs with the brain activity, we can learn more about what causes these behavioral effects. This protocol is an appropriate base for studying the switching cost of different smartphone uses. Different tasks, questionnaires, and other measures can be added to it in order to understand the different factors involved in the task-switching cost of smartphone use while walking.

This study design measures the task-switching cost of using a smartphone while walking. Participants undergo two experimental conditions: a control condition (walking) and a multitasking condition (texting while walking). Participants switch between these tasks and a direction determining task. EEG data as well as behavioral measures are recorded.

歩行中のスマートフォン使用のスイッチコストの測定

This paper presents a study protocol to measure the task-switching cost of using a smartphone while walking. This method involves having participants walk ...

Using a Virtual Reality Walking Simulator to Investigate Pedestrian Behavior

To cross a road successfully, individuals must coordinate their movements with moving vehicles. This paper describes use of a walking simulator in which people walk on a treadmill to intercept gaps between two moving vehicles in an immersive virtual environment. Virtual reality allows for a safe and ecologically varied investigation of gap crossing behavior. Manipulating the initial starting distance can further the understanding of a participant&#8217;s speed regulation while approaching a gap. The speed profile may be assessed for various gap crossing variables, such as initial distance, vehicle size, and gap size. Each walking simulation results in a position/time series that can inform how velocity is adjusted differently depending on the gap characteristics. This methodology can be used by researchers investigating pedestrian behavior and behavioral dynamics while employing human participants in a safe and realistic setting.

This protocol describes use of a walking simulator that serves as a safe and ecologically valid method to study pedestrian behavior in the presence of moving traffic.

バーチャルリアリティウォーキングシミュレータを使用した歩行者行動の調査

To cross a road successfully, individuals must coordinate their movements with moving vehicles. This paper describes use of a walking simulator in which ...