Análise comparativa da Cinemática dos Membros Inferiores entre a Fase Inicial e Terminal da Corrida da Esteira de 5km

Resumo

Este estudo investigou as características biomecânicas das variáveis cinemáticas da extremidade inferior entre a fase inicial e terminal de 5 km de corrida da esteira. Os dados cinemáticos dos membros inferiores de 10 corredores foram coletados utilizando um sistema de captura de movimento tridimensional em uma esteira na fase inicial (0,5 km) e na fase terminal (5 km), respectivamente.

Resumo

Correr é benéfico para a saúde física, mas também é acompanhado por muitas lesões. No entanto, os principais fatores que levam à lesão na corrida permanecem inexplicáveis. Este estudo investigou os efeitos da longa distância de execução em variáveis cinemáticas de membros inferiores e a diferença cinemática do membro inferior entre a fase inicial (IR) e terminal (TR) de 5 km de funcionamento foi comparada. Dez corredores amadores correram em uma esteira a uma velocidade de 10 km/h. Dados cinemáticos dinâmicos foram coletados na fase de IR (0,5 km) e TR (5 km), respectivamente. O ângulo de pico, velocidades angulares de pico e alcance de movimento foram registrados neste experimento. Os principais resultados demonstraram o seguinte: a eversão do tornozelo e o sequestro do joelho foram aumentados na TR; AS ROMs de tornozelo e joelho foram aumentadas no plano frontal em TR do que ir; uma velocidade angular de pico maior de dorsiflexão do tornozelo e interrotação do quadril foram encontradas em TR em comparação com IR. Essas alterações durante a corrida de longa distância podem fornecer alguns detalhes específicos para explorar possíveis razões de lesões de corrida.

Introdução

Correr é o esporte mais popular em todo o mundo. Há um grande número de indivíduos que correm e esse número aumenta substancialmente a cada ano¹. Tem sido sugerido que a participação em exercícios regulares, incluindo a corrida, pode promover a saúde, reduzir o risco de doenças cardiovasculares e, assim, melhorar a expectativa de vida^2,3,4. Apesar dos benefícios significativos para a saúde da corrida, a incidência de lesões em execução aumentou de 25% para 83% ao longo dos anos^5,6. Existem alguns riscos associados à corrida, especialmente às extremidades inferiores, que são principalmente focadas em lesões musculoesqueléticos⁷. A maioria das lesões relacionadas à corrida são relacionadas a dor patelar, entorse no tornozelo, fraturas por estresse tibial e fascite plantar⁸. Lesões de corrida podem ser induzidas por muitos fatores, como padrões incorretos de golpes nos pés, seleção incorreta de sapatos e outros fatores biomecânicos individuais⁹. Por exemplo, correr com um padrão de ataque de calcanhar pode levar a uma maior pronação, e é acompanhado por maior pressão plantar no lado medial do pé, o que pode levar a um risco maior para tendinopatia de Aquiles e dor patelar¹⁰. Além disso, correr com maior rotação interna do joelho tem sido relatado anteriormente estar associado à síndrome da banda iliotibial para corredoras¹¹mulheres, especialmente quando corre longas distâncias.

Parâmetros de cinética, cinemática e componentes do espaço-tempo podem fornecer uma análise precisa da biomecânica da marcha, e atualmente é considerado um parâmetro importante para a análise clínica da marcha¹². Forças de reação vertical mais baixas e acelerações de impacto maiores são recodificadas após a execução de longa distância^13,14. Maior excursão do quadril e flexãos menores do joelho também foram encontradas juntamente com músculos cansados¹⁵, e a frequência aumentada do passo pode resultar em comprimentos reduzidos de passo^13,16.

No entanto, as alterações nas características biomecânicas dos membros inferiores na fase de execução inicial e terminal não foram totalmente analisadas, uma vez que a maioria dos estudos mediu a variação biomecânica após a execução. Além disso, apenas alguns estudos utilizam técnicas de laboratório padrão para avaliar os efeitos da corrida de longa distância em mudanças biomecânicas de marcha em corredores amadores. Os principais fatores que levam a lesões de corrida ainda não estão claros. Portanto, a fim de revelar as razões subjacentes para lesões nas extremidades inferiores causadas pela corrida de longa distância, este estudo tem como objetivo comparar as mudanças biomecânicas da extremidade inferior entre as fases IR e TR na esteira de 5 km correndo em corredores amadores.

Protocolo

O consentimento por escrito foi obtido dos sujeitos e os procedimentos de teste foram aprovados pelo comitê de ética da universidade. Todos os participantes foram informados dos requisitos e processo do julgamento.

1. Preparação laboratorial

1. Durante a calibração, desligue as luzes e remova outros objetos possivelmente reflexivos. Certifique-se de que oito câmeras sejam colocadas adequadamente e tenham uma visão clara sem reflexo.
2. Abra o programa Vicon Nexus 1.8.5 e, em seguida, inicialize as câmeras. Selecionar sistema | Sistema Local | Câmeras MX no painel Recursos e as câmeras se engajarão.
   NOTA: No painel Propriedades, os parâmetros precisam ser ajustados. A faixa de valores da intensidade estroboscópica é ajustada para 0,95-1, e a faixa de valor do limiar é definida para 0,2-0,4. Defina o modo de escala de cinza para Auto. A taxa de circularidade mínima é definida como 0,5, e o Ganho para vezes 1 (x1), a altura máxima da bolha para 50 e selecionar Habilitar LEDs.
3. Coloque o quadro T no centro da área de captura, selecione todas as câmeras do sistema e use o modo 2D. Confirme se o quadro T está na visão da câmera sem pontos de interferência. Selecione o primeiro item Preparação do sistema na barra de ferramentas. Na lista de quedas do quadro T, selecione o objeto de calibração de 5 inclinações de inclinação de inclinação de marcador e t-frame.
4. No painel Ferramentas de Preparação do sistema, clique no botão Iniciar na seção Câmeras de máscara. Em seguida, clique no botão Iniciar na seção Calibrar a câmera MX.
   NOTA: Quando o processo de calibração é concluído, a barra de progresso é restaurada para 0%.
5. Coloque o quadro T no centro da câmera para estabelecer a origem das coordenadas.
6. No painel Ferramenta, clique no botão Iniciar na seção Definir Origem do Volume.
7. Coloque a esteira no centro da zona de teste. As oito câmeras são exibidas ao redor da esteira (Figura 1).
8. Conecte um total de 22 marcadores reflexivos (diâmetro: 14 mm) com fita dupla face nos sujeitos com antecedência.

Figura 1: Layout do local de teste. Câmeras captam movimento de membros inferiores enquanto os sujeitos correm na esteira. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

2. Preparação do assunto

1. Antes do teste, entrevistar sujeitos em laboratório e dar uma explicação simples dos procedimentos experimentais. Em seguida, os participantes preencheram um questionário. Resumindo os resultados desses questionários.
   1. Use as seguintes perguntas:
      1. Quantas vezes você corre em uma semana?
      2. Por quantos anos você está correndo?
      3. Você sofreu alguma lesão nas extremidades inferiores ou recebeu cirurgias de extremidade inferior nos últimos seis meses?
      4. Quantos quilômetros você corre por semana?
2. Utilizar os seguintes critérios de inclusão: todos os participantes foram dominantes na perna direita e sem lesões nas extremidades inferiores nos últimos seis meses antes do estudo. Todos os participantes corriam pelo menos 15 km por semana.
   NOTA: Foram selecionadas dez corredoras femininas recreativas saudáveis (idades: 23,4±1,3 anos; altura: 160,7±3,8 cm; massa: 50,3±2,3 kg; anos de corrida: 3,2±1,2 anos).
   1. Obter consentimento por escrito dos participantes que atendam aos critérios de inclusão.
3. Exija que os participantes usem meias e calças uniformes.
4. Regissão da altura (mm), peso (kg), comprimento do membro inferior (mm), largura do joelho (mm) e largura do tornozelo (mm) para o modelo estatístico.
5. Coloque 16 marcadores reflexivos sobre os sujeitos nos seguintes locais: coluna ilícía anterior-superior, coluna ilícía posterior-superior, meio-coxa lateral, joelho lateral, perna média lateral, maleolus lateral, cabeça metatarsal segunda e calcâneo. Coloque os marcadores na segunda cabeça metatarsal e calcâneo nos pontos anatômicos correspondentes das meias e sapatos.
6. Instrua os participantes a usar sapatos de corrida esportivos uniformes. Que os participantes se aqueçam com leve corrida e alongamento por 5 minutos.

3. Calibração estática

1. Clique no botão Gerenciamento de dados na barra de ferramentas, selecione Gerenciamento de Dados. Clique na guia Novo Banco de dados na barra de ferramentas, selecione o local,descreva o nome do teste e o Modelo Clínicoe clique no botão criar.
2. Na janela Banco de dados Aberto, selecione o nome do banco de dados criado. Na interface aberta, clique no botão verde Nova Classificação do Paciente, no botão amarelo Novo Paciente e no botão cinza Nova sessão para criar as informações experimentais, incluindo tipo de assunto, nome do assunto e status de ação diferente.
   1. Volte para o painel Nexus, na barra de ferramentas esquerda, clique em Objetos para criar um conjunto de dados do Novo Assunto e escolha o modelo de teste. No painel Propriedades,preencha todas as medidas antropométricas: altura (mm), peso (kg), comprimento do membro inferior (mm), largura do joelho (mm) e largura do tornozelo (mm).
3. Clique no botão Ir ao vivo, selecione Spilt horizontalmente e escolha o gráfico para verificar a contagem de trajetórias.
   NOTA: Certifique-se de que todos os marcadores estão visíveis na visualização perspectiva 3D. Isso indica que todos os marcadores podem ser capturados para análise.
4. Prepare-se para capturar o modelo estático. No painel Ferramentas de captura, clique no botão Iniciar na seção Captura de assunto.
   NOTA: Durante todo o processo de coleta de dados, os sujeitos devem permanecer parados na área de captura para coletar 140-200 quadros de imagens. Em seguida, clique no botão Parar.
5. No painel de perspectiva, veja as marcas de captura. Clique no botão Pipeline no painel Ferramentas, selecione Executando o Pipeline de reconstrução para criar uma imagem 3D dos marcadores capturados. Em seguida, rotule manualmente o modelo estático. Quando a identificação estiver concluída, salve e pressione a ESC para sair.
6. Na barra de ferramentas, escolha a preparação do assunto e a calibração do assunto. Selecione a opção de marcha plug-in estática na lista de gotas. No painel Configurações estáticas, escolha o pé esquerdo e o pé direito,clique no botão iniciar e salve o modelo estático.

4. Ensaios dinâmicos

1. Quando terminar de coletar os dados estáticos, selecione Capturar na barra de ferramentas certa. Escolha o tipo de teste e a sessão de cima para baixo e preencha a descrição do teste.
2. Peça aos participantes que corram na esteira da seguinte maneira.
   1. Aqueça caminhando a 8 km/h por 1 min.
   2. Peça ao participante para correr na esteira a uma velocidade de 10 km/h. Após um período de adaptação de 4 min nesta velocidade, registo os dados de execução para 40 s. Colete os dados cinemáticos a uma distância de 0,5 km e 5 km, respectivamente.
   3. Peça aos sujeitos que usem um monitor de frequência cardíaca para registrar a frequência cardíaca e monitorar o estado de fadiga dos sujeitos durante a execução.
3. No painel Captura de ferramentas, clique no botão Iniciar. Depois de coletar os ensaios dinâmicos, clique em Parar para encerrar a coleção.

5. Pós-processamento

1. Abra a janela Gerenciamento de dados, clique duas vezes no nome do teste. Clique no botão reconstruir o pipeline e os rótulos na barra de ferramentas para reconstruir a posição do ponto de marcação.
2. Na janela Perspectiva, mova os triângulos azuis na barra de tempo para definir o intervalo de tempo necessário.
3. Mude a visão da linha do tempo para que ela mostre apenas o intervalo selecionado, clique na barra de tempo e clique em Zoom para Região de Interesse.
4. Neste ponto, selecione o botão Etiquetar para identificar e verificar os pontos de etiqueta, com as mesmas etapas do processo de identificação estática. Se necessário, complemente alguns pontos de identificação incompletos. Exclua as marcas não rotuladas.
5. No painel de calibração do assunto, selecione a marcha de plug-in dinâmico . Clique no botão Iniciar para executar os dados. Exportar ensaios motorais em formato c3d para pós-processamento.

6. Análise de dados

1. Processe os dados da cinemática. Aplique um filtro Butterworth de quarta ordem com uma frequência de corte de 10 Hz (cinemática) antes de exportar os dados de ângulo conjunto. Exporte os dados do ângulo articular.
2. Calcule a faixa de movimento (ROM), ângulo de pico e velocidade angular máxima das articulações dos membros inferiores (quadril, joelho e tornozelo) em três planos (sagital, frontal e transverso) durante uma fase de postura.

7. Análise estatística

1. Use t-test de amostra pareada para comparar a cinemática dos membros inferiores (ângulos de pico, ROM, velocidade angular de pico) entre a fase inicial (IR) e terminal (TR) de 5 km de funcionamento.
2. Calcular valores médios e desvios padrão dos cinco ensaios válidos de cada assunto para diferentes distâncias de execução. Definir o nível de significância em p < 0,05.

Resultados

Os resultados mostraram que não foram observadas diferenças no ângulo máximo do tornozelo e quadril no plano sagital. Em comparação com o IR, os ângulos de pico do tornozelo e do joelho no plano frontal foram significativamente aumentados na TR. Um ângulo interno maior do quadril foi encontrado em TR como contrastado com o IR. No entanto, a TR apresentou um ângulo de pico menor no abdução do quadril, interrotação do tornozelo e interrotação do joelho do que o IR(Figura 2).

...

Discussão

Este estudo comparou o efeito da corrida de longa distância nas características biomecânicas da extremidade inferior em corredores amadores. Verificou-se que o ângulo máximo de eversão do tornozelo e abdução do joelho aumentou após 5 km de corrida, o que é consistente com um estudo anterior¹⁷. Estudos têm demonstrado que a eversão excessiva do tornozelo e a velocidade de eversão são fatores importantes que aumentam o risco de lesões no tornozelo^18,...

Materiais

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		-