Summary

Vergelijkende analyse van onderste ledematen kinematica tussen de initiële en terminale fase van 5 km loopband lopen

Published: July 17, 2020
doi:

Summary

Deze studie onderzocht de biomechanische kenmerken van de kinematische variabelen in het onderste uiteinde tussen de initiële en terminale fase van 5 km loopband. De kinematische gegevens van 10 lopers in de onderste ledematen werden verzameld met behulp van een driedimensionaal bewegingsafvangsysteem op een loopband in de beginfase (respectievelijk 0,5 km) en de terminalfase (5 km).

Abstract

Hardlopen is gunstig voor de lichamelijke gezondheid, maar het gaat ook gepaard met vele verwondingen. Echter, de belangrijkste factoren die leiden tot lopende schade blijven onverklaarbaar. Deze studie onderzocht de effecten van lange loopafstand op kinematische variabelen met een lagere ledematen en het kinematische verschil van de onderste ledematen tussen de initiële (IR) en terminale fase (TR) van 5 km hardlopen werd vergeleken. Tien amateurlopers liepen op een loopband met een snelheid van 10 km/h. Dynamische kinematische gegevens werden verzameld in de fase van ir (0,5 km) en TR (5 km), respectievelijk. De piekhoek, piekhoeken en bewegingsbereik werden in dit experiment vastgelegd. De belangrijkste resultaten toonden het volgende aan: enkelvereension en knieontvoering werden verhoogd bij TR; ROM’s van enkel en knie werden verhoogd in het frontale vlak bij TR dan IR; een grotere piek hoeksnelheid van enkel dorsiflexie en heup interrotatie werden gevonden in TR in vergelijking met IR. Deze veranderingen tijdens de lange afstand lopen kan een aantal specifieke details voor het verkennen van mogelijke redenen van het lopen van verwondingen.

Introduction

Hardlopen is de populairste sport over de hele wereld. Er zijn een groot aantal individuen die lopen en dit aantal stijgt aanzienlijk elk jaar1. Er is gesuggereerd dat deelname aan regelmatige lichaamsbeweging, waaronder hardlopen, de gezondheid kan bevorderen, het risico op hart- en vaatziekten kan verminderen en zo de levensverwachting kan verbeteren2,3,4. Ondanks de aanzienlijke voordelen voor de gezondheid van het hardlopen, is het aantal loopgewonden in de loopjaren gestegen van 25% tot 83% in de loop der jaren5,6. Er zijn een aantal risico’s verbonden aan het lopen, met name aan de onderste ledematen, die voornamelijk gericht zijn op spier-en skeletletsels7. De meerderheid van de gemeenschappelijke running-gerelateerde verwondingen zijn gerelateerd aan patellofemorale pijn, enkelverstuiking, scheenbeen stress fracturen, en fasciitis plantaris8. Loopblessures kunnen worden veroorzaakt door vele factoren, zoals onjuiste voet opvallende patronen, onjuiste schoen selectie, en andere individuele biomechanische factoren9. Bijvoorbeeld, hardlopen met een hiel-strike patroon kan leiden tot een grotere pronatie, en gaat gepaard met grotere plantaire druk op de mediale kant van de voet, die een hoger risico voor achilles tendinopathie en patellofemorale pijn10kan leiden. Bovendien, hardlopen met een grotere knie interne rotatie is eerder gemeld te worden geassocieerd met de iliotibial band syndroom voor vrouwelijke lopers11, vooral bij het uitvoeren van lange afstanden.

Parameters van kinetiek, kinematica en tijd-ruimte componenten kunnen een nauwkeurige analyse van gang biomechanica, en wordt momenteel beschouwd als een belangrijke parameter voor klinische gang analyse12. Lagere verticale grondreactiekrachten en grotere impactversnellingen worden opnieuw gecodeerd na langeafstandslooplopen13,14. Hogere heup excursie en kleinere knie flexions zijn ook gevonden, samen met vermoeide spieren15, en de verhoogde pas frequentie kan resulteren in verminderde paslengtes13,16.

Echter, veranderingen in biomechanische kenmerken van de onderste ledematen in de fase van de initiële en terminale lopen zijn niet volledig geanalyseerd, omdat de meeste studies gemeten biomechanische variatie na het hardlopen. Bovendien, slechts een paar studies gebruik maken van standaard laboratoriumtechnieken om de effecten van lange afstand lopen op gang biomechanische veranderingen in amateur-lopers te beoordelen. De belangrijkste factoren die leiden tot loopblessures zijn nog onduidelijk. Om de onderliggende redenen voor verwondingen in de onderste ledematen als gevolg van langeafstandslopen aan het licht te brengen, is deze studie daarom bedoeld om de biomechanische veranderingen van de onderste extremiteit tussen de IR- en TR-fasen in de loopband 5 km bij amateurlopers te vergelijken.

Protocol

Schriftelijke geïnformeerde toestemming werd verkregen van onderwerpen en de testprocedures werden goedgekeurd door de universitaire ethische commissie. Alle deelnemers werden geïnformeerd over de vereisten en het proces van de proef. 1. Laboratoriumvoorbereiding Schakel tijdens het kalibreren de lichten uit en verwijder andere mogelijk reflecterende objecten. Zorg ervoor dat acht camera’s op de juiste manier zijn geplaatst en hebben een duidelijk zicht zonder reflectie. …

Representative Results

De resultaten toonden aan dat er geen verschillen in de piekhoek van de enkel en heup werden waargenomen in het sagittale vlak. Vergeleken met IR, werden de piekhoeken van de enkel en de knie in het frontale vlak beduidend verhoogd bij TR. Een grotere interne heuphoek werd gevonden in TR als in tegenstelling tot IR. Echter, TR presenteerde een kleinere piek hoek in heup ontvoering, enkel interrotatie, en knie interrotatie dan IR (Figuur 2). In het sagittale vlak w…

Discussion

Deze studie vergeleek het effect van lange afstand lopen op de biomechanische kenmerken van de onderste extremiteit bij amateur lopers. Het bleek dat de piek hoek van de enkel eversion en knie ontvoering toegenomen na 5 km lopen, wat overeenkomt met een eerdere studie17. Studies hebben aangetoond dat overmatige enkel eversion en eversion snelheid zijn belangrijke factoren die het risico van enkelletselsverhogen 18,19. Het is niet verwonder…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Deze studie gesponsord door de National Natural Science Foundation of China (81772423), K. C. Wong Magna Fund in Ningbo University, en het National Key R&D Program of China (2018YFF0300903).

Materials

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

References

  1. Lee, D. C., et al. Running as a Key Lifestyle Medicine for Longevity. Progress in Cardiovascular Diseases. 60 (1), 45-55 (2017).
  2. Dugan, S. A., Bhat, K. P. Biomechanics and analysis of running gait. Physical Medicine & Rehabilitation Clinics of North America. 16 (3), 603-621 (2005).
  3. Hart, L. Disability and mortality among aging runners. Clinical Journal of Sport Medicine Official Journal of the Canadian Academy of Sport Medicine. 19 (4), 338 (2009).
  4. Schnohr, P., Marott, J. L., Lange, P., Jensen, G. B. Longevity in male and female joggers: the Copenhagen City Heart Study. American Journal of Epidemiology. 177 (7), 683-689 (2013).
  5. Bovens, A. M., et al. Occurrence of running injuries in adults following a supervised training program. International Journal of Sports Medicine. 10, 186-190 (1989).
  6. Blair, S. N., Kohl, H. W., Goodyear, N. N. Rates and Risks for Running and Exercise Injuries: Studies in Three Populations. Research Quarterly for Exercise & Sport. 58 (3), 221-228 (2016).
  7. Lun, V., Meeuwisse, W. H., Stergiou, P., Stefanyshyn, D. Relation between running injury and static lower limb alignment in recreational runners. British Journal of Sports Medicine. 38 (5), 576-580 (2004).
  8. Fukuchi, R. K., Fukuchi, C. A., Duarte, M. A public dataset of running biomechanics and the effects of running speed on lower extremity kinematics and kinetics. PeerJ. 5 (5), 3298 (2017).
  9. Iii, E. B. L., Sackiriyas, K. S. B., Swen, R. W. A comparison of the spatiotemporal parameters, kinematics, and biomechanics between shod, unshod, and minimally supported running as compared to walking. Physical Therapy in Sport Official Journal of the Association of Chartered Physiotherapists in Sports Medicine. 12 (4), 151-163 (2011).
  10. Dowling, G. J., et al. Dynamic foot function as a risk factor for lower limb overuse injury: a systematic review. Journal of Foot & Ankle Research. 7 (1), 53 (2014).
  11. Aderem, J., Louw, Q. A. Biomechanical risk factors associated with iliotibial band syndrome in runners: a systematic review. BMC Musculoskeletal Disorders. 16 (1), 356 (2015).
  12. Anderson, T. Biomechanics and running economy. Sports Medicine. 22 (2), 76-89 (1996).
  13. Degache, F., et al. Changes in running mechanics and spring-mass behaviour induced by a 5-hour hilly running bout. Journal of Sports Sciences. 31 (3), 299-304 (2013).
  14. Millet, G. Y., et al. Running from Paris to Beijing: biomechanical and physiological consequences. Eur J Appl Physiol. 107 (6), 731-738 (2009).
  15. Mizrahi, J., Verbitsky, O., Isakov, E., Daily, D. Effect of fatigue on leg kinematics and impact acceleration in long distance running. Human Movement Science. 19 (2), 139-151 (2000).
  16. Bisiaux, M., Moretto, P. The effects of fatigue on plantar pressure distribution in walking. Gait & Posture. 28 (4), (2008).
  17. Dierks, T. A., Davis, I. S., Hamill, J. The effects of running in an exerted state on lower extremity kinematics and joint timing. J. Biomech. 43 (15), 2993-2998 (2010).
  18. Rolf, C. Overuse injuries of the lower extremity in runners. Scandinavian Journal of Medicine & Science in Sports. 5 (4), 181-190 (1995).
  19. Marti, B., Vader, J. P., Minder, C. E., Abelin, T. On the epidemiology of running injuries: the 1984 Bern Grand-Prix study. The American Journal of Sports Medicine. 16 (3), 285-294 (1988).
  20. Dierks, T. A., Davis, I. S., Hamill, J. The effects of running in an exerted state on lower extremity kinematics and joint timing. Journal of Biomechanics. 43 (15), 2993-2998 (2010).
  21. Noehren, B., Davis, I., Hamill, J. ASB Clinical Biomechanics Award Winner 2006: Prospective study of the biomechanical factors associated with iliotibial band syndrome. Clinical Biomechanics. 22 (9), 951-956 (2007).
  22. Noehren, B., Pohl, M. B., Sanchez, Z., Cunningham, T., Lattermann, C. Proximal and distal kinematics in female runners with patellofemoral pain. Clinical Biomechanics. 27 (4), 366-371 (2012).
  23. Souza, R. B., Powers, C. M. Differences in hip kinematics, muscle strength, and muscle activation between subjects with and without patellofemoral pain. Journal of Orthopaedic & Sports Physical Therapy. 39 (1), 12-19 (2009).
  24. Ferber, R., Hreljac, A., Kendall, K. D. Suspected mechanisms in the cause of overuse running injuries: a clinical review. Sports Health. 1 (3), 242-246 (2009).

Play Video

Cite This Article
Quan, W., Wang, M., Liu, G., Fekete, G., Baker, J. S., Ren, F., Gu, Y. Comparative Analysis of Lower Limb Kinematics between the Initial and Terminal Phase of 5km Treadmill Running. J. Vis. Exp. (161), e61192, doi:10.3791/61192 (2020).

View Video