Summary

Jämförande analys av nedre extremiteterna Kinematik mellan den inledande och terminalfasen av 5km Löpband Running

Published: July 17, 2020
doi:

Summary

Denna studie undersökte de biomekaniska egenskaperna hos de nedre extremiteterna kinematiska variabler mellan den inledande och terminal fasen av 5 km löpband igång. De kinematiska uppgifterna i nedre extremiteterna för 10 löpare samlades in med hjälp av ett tredimensionellt rörelseavskiljningssystem på ett löpband i inledningsfasen (0,5 km) respektive terminalfasen (5 km).

Abstract

Löpning är fördelaktigt för fysisk hälsa, men det åtföljs också av många skador. De viktigaste faktorerna som leder till att skadan löper är dock fortfarande oförklarliga. I denna studie undersöktes effekterna av långa sträckor på kinematiska variabler i nedre extremiteterna och den kinematiska skillnaden i nedre extremiteterna mellan den ursprungliga (IR) och terminalfasen (TR) på 5 km i drift jämfördes. Tio amatör löpare sprang på ett löpband med en hastighet av 10 km / t. Dynamiska kinematiska data samlades in i fasen av IR (0,5 km) och TR (5 km), respektive. Toppvinkeln, topp vinkelhastigheter och rörelseomfång registrerades i detta experiment. De viktigaste resultaten visade följande: fotled eversion och knä bortförande ökade vid TR; Rom av fotled och knä ökades i främre planet vid TR än IR; en större topp vinkelhastighet av fotled dorsiflexion och hip interrotation hittades i TR jämfört med IR. Dessa förändringar under långdistanslöpningen kan ge några specifika detaljer för att undersöka potentiella orsaker till att köra skador.

Introduction

Löpning är den mest populära sporten runt om i världen. Det finns ett stort antal individer som kör och detta antal ökar avsevärt varje år1. Det har föreslagits att deltagande i regelbunden motion inklusive löpning kan främja hälsa, minska risken för hjärt-kärlsjukdomar och därmed förbättra den förväntade livslängden2,3,4. Trots de betydande hälsofördelarna med att köra, har förekomsten av körskador ökat från 25% till 83% under åren5,6. Det finns vissa risker i samband med löpning, särskilt till de nedre extremiteterna, som huvudsakligen är inriktade på muskuloskeletala skador7. Majoriteten av vanliga kör-relaterade skador är relaterade till patellofemoral smärta, fotled vrickning, tibial stress frakturer, och plantar fasciit8. Körskador kan orsakas av många faktorer, såsom felaktiga fot slående mönster, felaktig sko val, och andra enskilda biomekaniska faktorer9. Till exempel, kör med en häl-strike mönster kan leda till större pronation, och åtföljs av större plantar tryck på den mediala sidan av foten, vilket kan leda till en högre risk för achilles tendinopati och patellofemoral smärta10. Dessutom har löpning med en större knä inre rotation tidigare rapporterats vara associerade med iliotibial bandet syndrom för kvinnliga löpare11, särskilt när du kör långa sträckor.

Parametrar för kinetik, kinematik och tid-rymdkomponenter kan ge en exakt analys av gångbiomekanik och anses för närvarande vara en viktig parameter för klinisk gånganalys12. Lägre vertikala markreaktionskrafter och större slagaccelerationer kodas om efter långdistanslöpning13,14. Högre höftutflykt och mindre knäböjningar har också hittats tillsammans med trötta muskler15, och den ökade stegfrekvensen kan resultera i minskade steglängder13,16.

Förändringar i biomekaniska funktioner i nedre extremiteterna vid fasen av inledande och terminal igång har dock inte analyserats fullt ut, eftersom de flesta studier mätt biomekanisk variation efter körning. Dessutom, endast ett fåtal studier använder standard laboratorieteknik för att bedöma effekterna av långväga körs på gång biomekaniska förändringar i amatör löpare. De viktigaste faktorerna som leder till att han kört skador är fortfarande oklara. Därför, för att avslöja de underliggande orsakerna till nedre extremitetsskador orsakade av långdistanslöpning, syftar denna studie till att jämföra de biomekaniska förändringarna i den nedre änden mellan IR- och TR-faserna i löpbandet 5 km löpning i amatörlöpare.

Protocol

Skriftligt informerat samtycke erhölls från ämnen och testförfarandena godkändes av universitetets etikkommitté. Alla deltagare informerades om kraven och processen för rättegången. 1. Laboratorieberedning Under kalibreringen, stäng av lamporna och ta bort andra eventuellt reflekterande objekt. Se till att åtta kameror är korrekt placerade och har fri sikt utan eftertanke. Öppna Programmet Vicon Nexus 1.8.5 och initiera sedan kamerorna. Välj system</st…

Representative Results

Resultaten visade att inga skillnader i topp vinkel fotled och höft observerades i sagittal planet. Jämfört med IR, topp vinklar av fotleden och knäet i frontalplanet ökade betydligt vid TR. En större inre höft vinkel hittades i TR som kontrasterade till IR. TR presenterade dock en mindre toppvinkel i höftbortförande, fotledsinterrotation och knäinterrotation än IR (figur 2). I sagittal planet, ROM av fotleden och knäet ökade betydligt i IR jämfört …

Discussion

Denna studie jämförde effekten av långdistanslöpning på de biomekaniska egenskaperna hos den nedre änden hos amatörlöpare. Det konstaterades att toppvinkeln för fotled eversion och knä bortförande ökade efter 5 km löpning, vilket är förenligt med en tidigare studie17. Studier har visat att överdriven fotled eversion och eversion hastighet är viktiga faktorer som ökar risken för fotled skador18,19. Det är inte förvånan…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Denna studie sponsrad av National Natural Science Foundation of China (81772423), K. C. Wong Magna Fund i Ningbo University och 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).
check_url/61192?article_type=t

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