Met behulp van de gouden standaard Gait analysemethoden voor het beoordelen van de effecten van de ervaring op lagere-ledemaat mechanica tijdens matige High-heeled joggen en lopen
Summary
Deze studie onderzocht lager-ledemaat kinematica en grond reactie force (GRF) tijdens matig hoge hakken joggen en lopen. Onderwerpen werden verdeeld in groepen van dragers van de ervaren en onervaren dragers. Het systeem van de analyse van een driedimensionale beweging met een geconfigureerde kracht platform veroverde lager-ledemaat gezamenlijke bewegingen en GRF.
Abstract
Een beperkt aantal studies hebben onderzocht lager-ledemaat biomechanica tijdens hoge hakken joggen en hardlopen, en de meeste studies hebben ontbroken te verduidelijken van de dragen ervaring van onderwerpen. Dit protocol beschrijft de verschillen in lager-ledemaat kinematica en grond reactie force (GRF) ervaren dragers (EW) en onervaren dragers (IEW) tijdens matig hoge hakken joggen en lopen. Een driedimensionale (3D) analyse bewegingssysteem met een geconfigureerde kracht platform werd gebruikt om gezamenlijke bewegingen van de onderste ledematen en GRF synchroon te vangen. 36 jonge vrouwen vrijwillig deel te nemen aan deze studie en werden vragen gesteld over hoge hakken dragen van schoen ervaring, met inbegrip van de frequentie, duur, hiel typen en hoogten van de hiel. Elf die had de ervaring van 3 tot en met 6 cm hakken voor een minimum van drie dagen per week (6 uur per dag gedurende ten minste twee jaar) en elf die droeg hoge hakken minder dan twee keer per maand deel. Onderwerpen uitgevoerd joggen en lopen op comfortabele lage en hoge snelheden, respectievelijk met de juiste voet volledig intensivering op een platform van kracht wanneer door passeren langs een wandelpad van 10 m. EW en IEW aangenomen andere biomechanische aanpassingen tijdens het joggen en lopen. IEW tentoongesteld een over het algemeen groter gamma van gezamenlijke beweging, terwijl EW een dramatisch grotere densiteit van GRF tijdens uitvoeren toonde. Vandaar, moeten verder onderzoek op de lagere-ledemaat biomechanica van hoge hakken gait strikt de dragen ervaring van de onderwerpen beheren.
Introduction
Hoge-hiel ontwerp is altijd geweest dat een van de populaire kenmerken van vrouwen schoeisel. Dwingt de enkel in een passieve plantaire-gebogen staat, veranderen schoenen met hoge hakken aanzienlijk wandelen kinematica en kinetica. Ondanks de gerapporteerde nadelige gevolgen voor het houdings-en bewegingsapparaat1, sociale en mode aanmoedigen douane het voortgezette gebruik van schoenen met hoge hakken2.
Optische tracking-systemen, momenteel gebruikt in de meeste ganganalyse laboratoria voor zowel klinisch onderzoek en doeleinden, geven accurate en betrouwbare meting van 3D lager-ledemaat gezamenlijke ontwerp-resoluties3. Deze technologie biedt een “gouden standaard” voor gait analyse4. Consistente resultaten gebaseerd op de techniek is gebleken dat de hogere hak hoogten leiden tot grotere knie flexie en enkel inversie in vergelijking met platte schoenen5,6,7. GRF is een andere veel gebruikte parameter in ganganalyse. De verschuiving van GRF naar de mediale voorvoet, verminderde GRF tijdens halverwege houding, verhoogd verticale GRF op hiel-staking, en verhoogde piek anterior-posterior GRF zijn ook waargenomen in hoge hakken lopen1,6, 7 , 8.
Eerdere studies hierboven vermelde methoden voornamelijk gebaseerd op niveau lopen gebruiken. In de moderne samenleving, uitgevoerd voor een bus, liepen op een drukke straat of onstuimige te vangen de laatste trein duwen more and more vrouwen voor het gebruik van hogere snelheden zo nu en dan. Er zijn beperkte studies over lagere-ledemaat biomechanica tijdens hoge hakken joggen en lopen. Gu et al. opgemerkt dat het bereik van de gezamenlijke ontwerpresolutie van ontvoering-adductie en heup knie flexie-extensie aanzienlijk als de hoogte van de hiel verhoogd tijdens het joggen9gestegen. De beperking van deze studie is dat zij slechts gewone hoge-hiel dragers gerekruteerd. Het frequente gebruik van schoenen met hoge hakken kan potentieel leiden tot structurele aanpassingen in de spieren van de onderste ledematen. Zöllner et al. een multiscale computational model onthullen dat spier vermag geleidelijk aanpassen aan de nieuwe functionele lengte als gevolg van het gebruik van hoge hakken na een chronische verlies van sarcomeres in reeks10gemaakt. Bewijs toont ook aan dat de kinematische accommodaties in gang veroorzaakt door schoenen met hoge hakken tussen ervaren en onervaren dragers11 variëren. Gegevens verzameld uit zowel ervaren en onervaren onderwerpen kan statistische resultaten12maskeren. Het is belangrijk om te onderzoeken of de biomechanische wijzigingen ook duidelijk in de onervaren als ervaren gebruikers zijn.
Het doel van deze studie was om te onderzoeken de verschillen in lager-ledemaat kinematica en verticale GRF ervaren dragers (EW) en onervaren dragers (IEW) tijdens matig hoge hakken joggen en lopen. Het was veronderstelde dat EW sneller zou tonen zelf voorkeur joggen en lopen snelheden, minder gezamenlijke ontwerpresolutie en grotere verticale GRF tijdens het joggen en lopen.
Protocol
Representative Results
Discussion
Een defect van de meeste studies die hoge hakken gait biomechanica analyseren is het negeren van het belang van het dragen van hoge hakken12ervaring. Deze studie onderwerpen onderverdeeld in groepen van regelmatige en incidentele dragers te onderzoeken van de effecten van hoge hakken schoen dragen van ervaring op de lagere-ledemaat kinematica en GRF tijdens matig hoge hakken joggen en lopen.
EW en IEW toonde vergelijkbare joggen/hardlopen snelheden. Vergeleken met de EW…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Deze studie wordt gesponsord door de National Natural Science Foundation of China (81301600), K. C. Wong Magna Fonds in Ningbo University, nationale Social Science Foundation van China (16BTY085), het Zhejiang Social Science programma “Zhi Jiang youth project” (16ZJQN021YB ), Loctek ergonomische Technology Corp en Anta sport Products Limited.
Materials
| Motion Tracking Cameras | Oxford Metrics Ltd., Oxford, UK | MX cameras | n= 8 |
| Vicon Nexus | Oxford Metrics Ltd., Oxford, UK | Version 1.4.116 | Proprietary tracking software (PlugInGait template) |
| Dongle | Oxford Metrics Ltd., Oxford, UK | – | – |
| MX Ultranet HD | Oxford Metrics Ltd., Oxford, UK | – | – |
| Vicon Datastation ADC | Oxford Metrics Ltd., Oxford, UK | – | External ADC |
| Passive Retro-reflective Marker | Oxford Metrics Ltd., Oxford, UK | – | n=16; Diametre=14 mm |
| Force Platform Amplifier | Kistler, Switzerland | 5165A | n=1 |
| Force Platform | Kistler, Switzerland | 9287C | n=1 |
| T-Frame | Oxford Metrics Ltd., Oxford, UK | – | – |
| Double Adhesive Tape | Oxford Metrics Ltd., Oxford, UK | – | For fixing markers to skin |
| moderate high-heeled shoe | Daphne, Hong Kong | 13085015 | Heel height: 4.5cm; Size:37EURO |
| Microsoft Excel | Microsoft Corporation, United States | Version 2010 | For low pass filtering data and calculations; Add-in:Butterworth.xla |
| Origin | OriginLab Corporation, United States | Version 9.0 | Plot GRF-time curve |
| Stata | Stata Corp, College station, TX | Version 12.0 | Statistical analysis |
References
- Barkema, D. D., Derrick, T. R., Martin, P. E. Heel height affects lower extremity frontal plane joint moments during walking. Gait Posture. 35 (3), 483-488 (2012).
- Hong, W. H., Lee, Y. H., Chen, H. C., Pei, Y. C., Wu, C. Y. Influence of heel height and shoe insert on comfort perception and biomechanical performance of young female adults during walking. Foot Ankle Int. 26 (12), 1042-1048 (2005).
- Baker, R. Gait analysis methods in rehabilitation. J Neuroeng Rehabil. 3 (1), (2006).
- Galna, B., et al. Accuracy of the Microsoft Kinect sensor for measuring movement in people with Parkinson’s disease. Gait Posture. 39 (4), 1062-1068 (2014).
- Esenyel, M., Walsh, K., Walden, J. G., Gitter, A. Kinetics of high-heeled gait. J Am Podiatri Med Assocn. 93 (1), 27-32 (2003).
- Cronin, N. J., Barrett, R. S., Carty, C. P. Long-term use of high-heeled shoes alters the neuromechanics of human walking. J Appl Physiol. 112 (6), 1054-1058 (2012).
- Mika, A., Oleksy, &. #. 3. 2. 1. ;., Mika, P., Marchewka, A., Clark, B. C. The influence of heel height on lower extremity kinematics and leg muscle activity during gait in young and middle-aged women. Gait Posture. 35 (4), 677-680 (2012).
- Snow, R. E., Williams, K. R. High heeled shoes: their effect on center of mass position, posture, three-dimensional kinematics, rearfoot motion, and ground reaction forces. Arch Phys Med Rehabil. 75 (5), 568-576 (1994).
- Gu, Y., Zhang, Y., Shen, W. Lower extremities kinematics variety of young women jogging with different heel height. Int J Biomed Eng Technol. 12 (3), 240-251 (2013).
- Zöllner, A. M., Pok, J. M., McWalter, E. J., Gold, G. E., Kuhl, E. On high heels and short muscles: A multiscale model for sarcomere loss in the gastrocnemius muscle. J Theor Biol. 365, 301-310 (2015).
- Opila-Correia, K. Kinematics of high-heeled gait with consideration for age and experience of wearers. Arch Phys Med Rehabil. 71 (11), 905-909 (1990).
- Cronin, N. J. The effects of high heeled shoes on female gait: A review. J Electromyogr Kinesiol. 24 (2), 258-263 (2014).
- Jones, G. D., James, D. C., Thacker, M., Green, D. A. Sit-to-stand-and-walk from 120% Knee Height: A Novel Approach to Assess Dynamic Postural Control Independent of Lead-limb. J Vis Exp. (114), e54323 (2016).
- Goss, D. L., et al. Lower extremity biomechanics and self-reported foot-strike patterns among runners in traditional and minimalist shoes. J Athl Train. 50 (6), 603-611 (2015).
- Chien, H. L., Lu, T. W., Liu, M. W. Effects of long-term wearing of high-heeled shoes on the control of the body’s center of mass motion in relation to the center of pressure during walking. Gait Posture. 39 (4), 1045-1050 (2014).
- Chien, H. L., Lu, T. W., Liu, M. W., Hong, S. W., Kuo, C. C. Kinematic and Kinetic Adaptations in the Lower Extremities of Experienced Wearers during High-Heeled Gait. BME. 26 (3), 1450042 (2014).
- Novacheck, T. F. The biomechanics of running. Gait Posture. 7 (1), 77-95 (1998).
- Powell, D. W., Williams, D. B., Windsor, B., Butler, R. J., Zhang, S. Ankle work and dynamic joint stiffness in high-compared to low-arched athletes during a barefoot running task. Hum Mov Sci. 34, 147-156 (2014).
- Robbins, S. E., Gouw, G. J., Hanna, A. M. Running-related injury prevention through innate impact-moderating behavior. Med Sci Sports Exerc. 21 (2), 130-139 (1989).
- Simonsen, E. B., et al. Walking on high heels changes muscle activity and the dynamics of human walking significantly. J Appl Biomech. 28 (1), 20-28 (2012).
- Stefanyshyn, D. J., Nigg, B. M., Fisher, V., O’Flynn, B., Liu, W. The influence of high heeled shoes on kinematics, kinetics, and muscle EMG of normal female gait. J Appl Biomech. 16 (3), 309-319 (2000).
- Kerrigan, D. C., Lelas, J. L., Karvosky, M. E. Women’s shoes and knee osteoarthritis. Lancet. 357 (9262), 1097-1098 (2001).
- Kerrigan, D. C., et al. Moderate-heeled shoes and knee joint torques relevant to the development and progression of knee osteoarthritis. Arch Phys Med Rehabil. 86 (5), 871-875 (2005).
- Beynnon, B. D., et al. The strain behavior of the anterior cruciate ligament during squatting and active flexion-extension a comparison of an open and a closed kinetic chain exercise. Am J Sports. 25 (6), 823-829 (1997).
- Fleming, B. C., et al. The gastrocnemius muscle is an antagonist of the anterior cruciate ligament. J Orthop Res. 19 (6), 1178-1184 (2001).
- Schipplein, O., Andriacchi, T. Interaction between active and passive knee stabilizers during level walking. J Orthop Res. 9 (1), 113-119 (1991).
- Baliunas, A., et al. Increased knee joint loads during walking are present in subjects with knee osteoarthritis. Osteoarthr Cartil. 10 (7), 573-579 (2002).
- Payne, C., Munteanu, S., Miller, K. Position of the subtalar joint axis and resistance of the rearfoot to supination. J Am Podiatr Med Assoc. 93 (2), 131-135 (2014).
- Cheung, R. T., Rainbow, M. J. Landing pattern and vertical loading rates during first attempt of barefoot running in habitual shod runners. Hum Mov Sci. 34, 120-127 (2014).
- Lieberman, D. E., et al. Foot strike patterns and collision forces in habitually barefoot versus shod runners. Nature. 463 (7280), 531-535 (2010).
- Voloshin, A., Loy, D. Biomechanical evaluation and management of the shock waves resulting from the high-heel gait: I-temporal domain study. Gait Posture. 2 (2), 117-122 (1994).
- Kerrigan, D. C., Todd, M. K., Riley, P. O. Knee osteoarthritis and high-heeled shoes. Lancet. 351 (9113), 1399-1401 (1998).
- Gu, Y., et al. Plantar pressure distribution character in young female with mild hallux valgus wearing high-heeled shoes. J Med Mech Biol. 14 (01), (2014).
- Yu, J., et al. Development of a finite element model of female foot for high-heeled shoe design. Clinical Biomechanics. 23, S31-S38 (2008).
