Name: lower-limb biomechanical characteristics associated with unplanned gait termination under different walking speeds
Uploaded: 2020-08-25T14:00:00
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NSFC-RSE 공동 프로젝트(81911530253), 중국 국가 핵심 R&D 프로그램(2018YFF0300905),.C 닝보대학의 웡마그나 펀드.

닝보 대학의 인간 윤리위원회는이 실험을 승인했다. 모든 서면 통보 된 동의는 UGT 실험의 목표, 요구 사항 및 실험 절차에 대해 이야기 한 후 모든 과목에서 얻은 것입니다.
1. 걸음걸이를 위한 실험실 준비
<ol><li>운동학: 모션 캡처 시스템<ol>
<li>시스템을 보정할 때 백열 라이트를 끄고 수동 레트로 반사 마커로 오인될 수 있는 가능한 반사 물체를 제거합니다. 8대의 적외선 카...

<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. D., Brunt, D., Pathare, N., Patel, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+interaction+between+leading+and+trailing+limbs+during+stopping+in+humans.">The interaction between leading and trailing limbs during stopping in humans.</a> Neuroscience Letters. 323 (1), 1-4 (2002).</li><li>Jaeger, R. 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A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Age+and+walking+speed+effects+on+muscle+recruitment+in+gait+termination.">Age and walking speed effects on muscle recruitment in gait termination.</a> Gait &amp; Posture. 21 (3), 279-288 (2005).</li><li>Xiang, L., Mei, Q., Fernandez, 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=A+biomechanical+assessment+of+the+acute+hallux+abduction+manipulation+intervention.">A biomechanical assessment of the acute hallux abduction manipulation intervention.</a> Gait &amp; Posture. 76, 210-217 (2020).</li><li>Zhou, H., Ugbolue, U. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Is+There+a+Relationship+Between+Strike+Pattern+and+Injury+During+Running:+A+Review.">Is There a Relationship Between Strike Pattern and Injury During Running: A Review.</a> Physical Activity and Health. 3 (1), 127-134 (2019).</li><li>Serrao, M., 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=Sudden+Stopping+in+Patients+with+Cerebellar+Ataxia.">Sudden Stopping in Patients with Cerebellar Ataxia.</a> The Cerebellum. 12 (5), 607-616 (2013).</li><li>Zhang, Y., 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=Using+Gold-standard+Gait+Analysis+Methods+to+Assess+Experience+Effects+on+Lower-limb+Mechanics+During+Moderate+High-heeled+Jogging+and+Running.">Using Gold-standard Gait Analysis Methods to Assess Experience Effects on Lower-limb Mechanics During Moderate High-heeled Jogging and Running.</a> Journal of Visualized Experiments. 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G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Kinematic+and+kinetic+analysis+of+planned+and+unplanned+gait+termination+in+children.">Kinematic and kinetic analysis of planned and unplanned gait termination in children.</a> Gait &amp; Posture. 37 (2), 178-182 (2013).</li><li>Burnfield, J. M., Few, C. D., Mohamed, O. S., Perry, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+influence+of+walking+speed+and+footwear+on+plantar+pressures+in+older+adults.">The influence of walking speed and footwear on plantar pressures in older adults.</a> Clinical Biomechanics. 19 (1), 78-84 (2004).</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=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>

UGT 기간 동안 걸음걸이 생체 역학을 분석하는 대부분의 이전 연구는 생체 역학 평가에서 보행 속도의 중요성을 생략합니다. 따라서, 이 연구는 속도 관련 효력을 드러내기 위하여 목적으로 NWS와 FWS에 UGT에서 생기는 더 낮은 사지 생물역학적인 변경을 조사했습니다.
NWS와 FWS에서 UGT 동안 좌골 평면에서 엉덩이, 무릎 및 발목 관절의 ROM에서 중요한 차이가 발견되었습니다. 우리?...

인간 운동은 다학제적 방법1,2에의해 설명되어야 하는 매우 복잡한 과정으로 간주됩니다. 가장 대표적인 측면은 생체 역학적 접근법에 의한 걸음걸이 분석입니다. 인간의 걸음걸이는 개시에서 종료까지의 진행을 유지하는 것을 목표로하며, 동적 균형은 위치 이동에서 유지되어야합니다. 걸음걸이 종료(GT)는 걸음걸이의 하위 작업으로 광범위하게 연구되었지만, 덜 주목을 받고 있다. 참새와 Tirosh3는 두 발이 변위와 시간 특성에 따라 앞뒤로 움직이지 않을 때 GT를 모터 제어 기간으로 정의했습니다. 안정된 상태 보행에 비해 GT를 실행하는 과정은 신경 근육 시스템4의자세 안정성과 복잡한 통합 및 협력에 대한 높은 제어를 요구한다. GT 동안, 몸은 빠르게 제동 충동을 증가하고 새로운 신체 균형을 형성하기 위해 추진 충동을 감소할 필요가5,6. 계획되지 않은 걸음걸이 종단(UGT)은 알 수 없는 자극6에대한 응력 반응이다. 갑자기 중지해야 하는 예기치 않은 자극에 직면하면 초기 동적 균형이 중단됩니다. UGT는 신체의 질량 중심(COM)과 피드백 제어를 지속적으로 제어해야 하기 때문에 자세 제어 및 안정화3,7에더 큰 도전과제를 제기한다.
UGT는 특히 고령자와 균형 장애환자에서낙상과 부상으로 이어지는 중요한 요인으로 보고되었다3,8. 빠른 보행 속도는 UGT9동안 모터 제어가 추가로 감소할 수 있습니다. 릿지 외10은 정상적인 보행 속도(NWS) 및 빠른 보행 속도(FWS)에서 UGT 동안 어린이의 피크 조인트 각도 및 내부 조인트 모멘트 데이터를 조사하였다. 결과는 선호하는 속도에 비해 더 빠른 속도로 더 큰 무릎 굴곡 각도와 연장 순간을 보여 주었다. 그(것)들은 더 낮은 사지 관절을 둘러싼 관련 근육을 강화하는 것은 UGT 도중 상해 예방을 위한 유용한 내정간섭일 수 있었다는 것을 표시했습니다.
정상 상태 인 보행 중 하반신 생체 역학 적 특성에 대한 보행 속도의 효과는11,12,13을광범위하게 연구하고 있지만, 다른 보행 속도하에서 UGT의 생체 역학 적 메커니즘은 제한적이다. 우리의 지식에, 단지 세 가지 연구는 특히 속도 효과에 대한건강한 개인의 UGT 성능을 평가9,10,14. 그러나, 이러한 연구에서 과목은 주로노인이었다 14 어린이10,UGT 동안 젊은 성인의 생체 기계 적 메커니즘은 여전히 불분명하다. 사지 운동학 및 발바닥 압력은 운동 생체 역학의 정확한 분석을 제공할 수 있으며, 이들은 또한 임상 걸음걸이 진단에 대한 중요한 구성 요소로 간주됩니다15,16. 예를 들어, Serrao외. 17은 급격한 정지 도중 소뇌 운동실기 와 건강한 대응 환자 사이 임상 다름을 검출하기 위하여 더 낮은 사지 운동성 데이터를 이용했습니다. 게다가, 계획된 걸음걸이 종단 (PGT)에 비해, UGT 도중 측면 중족골에 있는 더 큰 피크 압력 및 힘은 더 높은 상해 리스크와 연관될 수 있는7를관찰할 수 있었습니다.
따라서 UGT의 생체 역학 메커니즘을 탐구하면 부상 예방 및 추가 임상 연구에 대한 통찰력을 얻을 수 있습니다. 이 연구는 다른 보행 속도에서 UGT 동안 젊은 성인의 생체 역학 적 변경을 조사하는 프로토콜을 제시한다. 걷기 속도가 증가함에 따라 참가자는 UGT 기간 동안 다른 낮은 사지 생체 역학 적 특성을 나타낼 것이라고 가설이 있습니다.

<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

예기치 않은 자극에 의한 걸음걸이 종료는 일상 생활에서 흔히 발생합니다. 이 연구는 다른 보행 속도하에서 계획되지 않은 걸음걸이 종단(UGT) 중에 발생하는 하반신 생체 역학적 변화를 조사하는 프로토콜을 제시합니다. 15명의 남성 참가자는 각각 정상 보행 속도(NWS)와 빠른 보행 속도(FWS)에서 통로에서 UGT를 수행하도록 요청받았습니다. 모션 분석 시스템과 발바닥 압력 플랫폼이 적용되어 사지 역학 및 발바닥 압력 데이터를 수집했습니다. 쌍샘플링T-test는 두 보행 속도 사이의 낮은 사지 운동학 및 발바닥 압력 데이터의 차이를 검사하는 데 사용되었습니다. 결과는 NWS와 비교될 때 FWS에서 UGT 도중 발바닥 압력뿐만 아니라 궁수 평면에 있는 엉덩이, 무릎 및 발목 합동에 있는 운동의 더 큰 범위를 보여주었습니다. 보행 속도의 증가와 함께, 피험자는 더 중대한 잠재적인 상해 리스크와 관련되었던 FWS를 보여주는 다른 낮은 사지 생체 기계특성을 전시했습니다.

NWS와 15개 과목의 평균 및 SD 값은 각각 0.07m/s, 1.62± 0.11m/s로 1.33±.
도 3은 NWS 및 FWS에서 UGT 동안 좌골 평면에서 엉덩이, 무릎 및 발목 관절의 평균 ROM을 나타낸다. NWS와 비교했을 때, 3개의 조인트의 ROM은 FWS(p&0.05)에서 크게 증가했습니다. 구체적으로, 엉덩이, 무릎, 발목 관절의 ROM은 각각 22.26 ± 3.03, 29.72 ± 5.14 및 24.92 ± 4.17 ± 2.94, 31.61 ± 4.34 및 28.05 ± 5.59로 ?...

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

이 연구는 다른 보행 속도하에서 계획되지 않은 걸음걸이 종료 중 낮은 극단의 생체 역학적 특성을 비교했습니다. 정상 및 빠른 보행 속도를 가진 15명의 피험자의 하반신 운동 및 운동 데이터는 모션 분석 시스템과 발바닥 압력 플랫폼을 사용하여 수집되었습니다.

다른 보행 속도하에서 계획되지 않은 걸음걸이 종단과 관련된 낮은 사지 생체 역학적 특성

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

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Anatomy and Physiology

Behavior

Unit 1

The Appendicular Skeleton

SCIENTISTS IN ACTION

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

이전 성인의 노르딕 워킹 보행의 평가와 자세에 대한 적절한 모션 캡처 기술을 실증

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 ...

연구

행동분석학

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

보통 굽 높은 조깅 하 고 실행 하는 동안 낮은 사지 역학에 경험 효과 평가 하기 위해 골드 표준 걸음 걸이 분석 방법을 사용 하 여

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

걸음 걸이 장애를 평가 하기 위한 임상 지향 3 차원 보 행 분석 방법

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

실시간 위치 시스템 제도화 노인 가운데 방황 행동와 관련 된 활동을 산책 하는 측정을 사용 하 여

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

전문 배드민턴 선수의 런지 성능을 평가하는 생체 역학 분석 방법

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

설치류의 전임상 연구를 위한 3D 운동걸음걸이 분석

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

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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

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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

걷는 동안 스마트 폰 사용의 스위치 비용 측정

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

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가상 현실 걷기 시뮬레이터를 사용하여 보행자 행동을 조사합니다.

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