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 카메라가 제대로 조준되고 명확하고 합리적인 시야를 확보하십시오.</li>
		<li>적절한 USB 동글을 PC의 병렬 포트에 연결합니다. 모션 캡처 적외선 카메라와 아날로그-디지털 컨버터를 켭합니다.</li>
		<li>PC에서 추적 소프트웨어를 열고 8대의 적외선 카메라가 초기화할 수 있는 시간을 허용합니다. "로컬시스템""리소스"창을 선택합니다. 하드웨어 연결이 true인 경우 모든 카메라 노드에 녹색 표시등이 표시됩니다.</li>
		<li>카메라 뷰 창에서 시스템 매개 변수를 조정: 스트로브 강도를 0.95 - 1, 임계값을 0.2 - 0.4로 설정하고, 1(x1)까지 의 이득, 회색 스케일 모드에서 자동으로, 최소 순환률 비율을 0.5로, 최대 Blob 높이를 50으로 설정합니다.</li>
		<li>모션 캡처 영역의 중앙에 5개의 마커로 구성된 T 프레임을 배치합니다. 2D 모드를 사용하여 모든 카메라를 선택하고 간섭 및/또는 아티팩트 없이 교정 지팡이(T-프레임)를 볼 수 있는지 확인합니다. 도구 모음에서"시스템 준비"항목을 클릭하고 T 프레임 드롭다운 목록에서 5개의 마커 지팡이 및 T 프레임 보정 오브젝트를 선택합니다.</li>
		<li>"도구"에서"시스템 준비"버튼을 선택하고"카메라 보정"섹션에서"시작"버튼을 클릭합니다. 그런 다음 캡처 범위에서 T 프레임을 물리적으로 흔들어 보입니다. 적외선 카메라의 파란색 표시등이 깜박이는 것을 멈추면 작업을 중지합니다. 교정 프로세스가 완료될 때까지 진행률 표시줄을 모니터링하여"100%"0%로돌아갑니다. 참고: 이미지 오류의 값이 0.3 미만인지 확인합니다.</li>
		<li>T 프레임을 바닥에 놓고(모션 캡처 영역의 중심)을 배치하고 T 프레임의 축이 제목 방향과 일치하는지 확인합니다.</li>
		<li>도구 창에서"볼륨 오리진 설정"섹션 아래에"시작"단추를 선택합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>판자 압력: 압력 플랫폼<ol>
<li>2m 압력 플랫폼을 테스트 영역의 중앙에 놓습니다. 압력 플랫폼 주위에 표시되는 8대의 적외선 카메라를 확인합니다.</li>
		<li>압력 플랫폼을 A, B, C 및 D(각 영역은 50cm × 50cm)로 선형 방식으로 나누고 알파벳 라벨/스티커(그림1)로구분합니다.</li>
		<li>독점 데이터 케이블을 통해 PC 및 압력 플랫폼을 연결하십시오.</li>
		<li>바탕 화면에서 소프트웨어 아이콘을 두 번 클릭합니다.</li>
		<li>교정 화면에서"무게 보정"을클릭하고 직원의 체질량을 입력합니다. 압력 플랫폼을 떠나기 전에 시스템이 자동으로 교정을 완료할 때까지 기다리면서 압력 플랫폼에 서도록 요청하십시오.</li>
	</ol>
</li>
</ol><img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61558/61558fig01.jpg"> 그림 1: 실험 프로토콜입니다. 피험자가 발 뒤꿈치접촉영역(A)으로종료 신호를 받은 경우, UGT는 피사체가 지역에서 멈추게 되도록 실행하였다(B). 동조 및 발바닥 압력 데이터는 동기화적으로 수집되었습니다. <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/61558/61558fig01large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
2. 참가자 준비
<ol><li>UGT 테스트 전에 모든 과목을 인터뷰하고 실험 목표와 절차에 대한 간단한 설명을 제공합니다. 주요 포함 기준을 충족하는 과목으로부터 서면 통보 된 동의를 얻습니다.<ol>
<li>신체적으로 활동적인 남성 성인, 우세한 다리를 가지고, 청력 장애가 없으며, 사지 장애가 없으며, 지난 6 개월 동안 부상을 입지 않은 참가자를 포함하십시오. 참고: 15 남성 과목 (나이: 24.1 ± 0.8 년; 높이: 175.7 ± 2.8 cm; 체중: 68.3 ± 3.3 kg; 발 길이: 252.7 ± 2.1 mm) 실험 조건을 충족 이 테스트에 포함 되었다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>모든 피험자가 설문지 설문 조사에 작성하도록 허용합니다. 참고: 다음과 같은 질문이 있습니다: 달리기 또는 기타 신체 활동의 역사가 있습니까? 일주일에 신체 활동을 얼마나 자주 합니까? 당신은 어떤 전문 운동 훈련이 있습니까? 당신은 지난 6 개월 동안 어떤 낮은 사지 장애와 부상을 입었습니까?</li>
	<li>모든 피사체가 동일한 티셔츠와 타이트한 바지를 착용하도록 보장합니다.</li>
	<li>주체의 서 높이(mm) 및 체중(kg), 낮은 사지 길이(mm), 무릎 너비(mm) 및 왼쪽 다리와 오른쪽 다리의 발목 너비(mm)를 Vernier 캘리퍼 또는 작은 인류계를 사용하여 측정합니다. 참고: 발목 내측 콘딜에 우수한 장골 척추에서 하반신 길이를 측정; 측면에서 내측 무릎 콘딜까지 무릎 폭; 발목 폭은 측면에서 내측 발목 콘딜까지.</li>
	<li>신체 모발을 적절히 면도하고 알코올 물티슈를 사용하여 과도한 땀을 제거하십시오. 관절과 세그먼트에 마커 배치를위한 해부학 뼈 랜드 마크의 피부 영역을 준비합니다. 참고: 이 연구는 전방 우수한 일강 척추 (LASI /RASI), 후방 우수한 장골 척추 (LPSI / RPSI), 측면 중간 허벅지 (LTHI / RTHI), 측면 무릎 (LTHI / RTHI), 측면 무릎 (16 반사 마커18)을사용했습니다. LKNE/RKNE), 측면 중간생크(LTIB/RTIB), 측면 말단(랑크/랭크), 두 번째 중족골 머리(LTOE/RTOE) 및 칼카뉴(LHEE/RHEE)(그림 2).</li>
	<li>16개의 해부학적 랜드마크를 식별합니다. 랜드마크에 양면 접착제 테이프가 있는 수동 레트로 반사 마커를 부착합니다.</li>
	<li>각 과목에 5분 동안 테스트 환경에 적응하고 가벼운 달리기와 스트레칭으로 따뜻하게 해주세요.</li>
</ol><img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61558/61558fig02.jpg"> 그림 2: 하반신에 부착된 반사 마커. (A)측,(B)전면 및(C)후면. <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/61558/61558fig02large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
3. 정적 교정
<ol><li>운동학: 모션 캡처 시스템<ol>
<li>추적 소프트웨어에서 데이터베이스를 빌드하는 도구 모음에서"새 데이터베이스"를찾습니다. "데이터관리"를클릭하여"데이터 관리"창을 열고"새로운 환자 분류", "새로운환자"및"새 세션"버튼을 클릭합니다. "리소스"창으로 돌아가면 " 선택 " 새피사체 만들기" 버튼을 만들고 높이(mm), 체중(kg), 다리 길이(mm), 무릎 너비(mm), 발목 너비(mm)의 값을입력합니다.</li>
		<li>"라이브이동"을클릭한 다음 "보기"창에서"가로로 분할"을클릭합니다. 그런 다음 그래프를 선택하여 궤도 수를 봅니다. 참고:"3D 원근"창을 확인하여 16개의 마커가 모두 표시되는지 확인합니다.</li>
		<li>피사체에 정적 모델을 캡처하려면 피사체 캡처 섹션에서"시작"을클릭하여 영역에 가만히 서 도록 요청합니다. "중지"버튼을 클릭하기 전에 약 200프레임의 이미지가 캡처되었습니다.</li>
		<li>"도구"창에서"파이프라인"버튼을 찾아"재구성 파이프라인 실행"을클릭하여 캡처된 모든 마커의 새로운 3D 이미지를 빌드합니다. 마커 목록에서 식별하고 해당 레이블을 마커에 수동으로 적용합니다. 저장하고 눌러 "ESC"종료 키.</li>
		<li>도구 모음에서"피사체 준비"및"피사체 보정"을선택하고 드롭다운 메뉴에서"정적 플러그인 걸음걸이"옵션을 선택합니다.</li>
		<li>"정적설정"에서"왼발"과"오른발"을선택하고"시작"을 클릭합니다. 그런 다음 정적 모델을 저장합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>판자 압력: 압력 플랫폼<ol>
<li>소프트웨어에서"데이터베이스"를클릭하여 새 환자를 추가합니다. 그리고"환자 추가"창에 할당된 주체 번호를 입력합니다. 그런 다음"추가"를 클릭합니다.</li>
		<li>"동적"을클릭하고 체중과 신발 크기를 입력합니다. 그런 다음 "확인"을 클릭합니다.</li>
	</ol>
</li>
</ol>4. 동적 시험
<ol><li>대상에게 시작 위치에 있는지 물어본다.</li>
	<li>소프트웨어 운영 참고: 소프트웨어 시작의 두 가지 종류 (모션 캡처 시스템: 클릭 "캡처" 버튼; 압력 플랫폼 :"캡처"버튼)과 끝 (모션 캡처 시스템 :"중지"버튼을클릭; 압력 플랫폼:"측정 저장"버튼)을 동시에 클릭합니다.<ol>
<li>운동학: 모션 캡처 시스템<ol>
<li>"리소스"창에서"라이브이동" 버튼을 선택하고 올바른 도구 모음에서"캡처"를클릭합니다. "평가판 유형"과"세션"을위에서 아래로 찾아 "평가판" 설명을 편집합니다.</li>
			<li>4.3에 설명된 대로 과목에 UGT 테스트를 수행하도록 요청합니다.</li>
			<li>UGT 테스트를 마친 후"중지"를클릭하여 데이터 수집 평가판을 종료합니다. 위의 단계를 5회 반복합니다.</li>
		</ol>
</li>
		<li>판자 압력: 압력 플랫폼<ol>
<li>UGT 시험을 시작하기 전에"측정"버튼을 선택합니다.</li>
			<li>UGT 테스트를 마친 후"측정 저장"버튼을 클릭하여 데이터를 저장합니다. 위의 단계를 5회 반복합니다.</li>
		</ol>
</li>
	</ol>
</li>
	<li>UGT 시험<ol>
<li>피험자에게 NWS의 보도를 따라 걸어가서 지배적인 다리와 지배적이지 않은 다리를 사용하여 각각 A와 B 지역을 통과하고 압력 플랫폼의 지역 D에 들러보라고 지시하십시오.</li>
		<li>종료 신호가 제공되면 피사체가 B 영역에서 신속하게 중지해야 하는지 알려주십시오.</li>
		<li>발 뒤꿈치가 닿는 영역 A로서 임의로 종료 신호를 제공하고, UGT가 실행되고 피사체가 영역 B(그림 1)에서신속하게 중지되도록합니다. 직원은 무작위로 빨간 벨을 울리면 종료 신호를 보내고 울릴 확률은 약 20 %로 제어되었습니다. UGT 시험5회 이상 캡처. 참고: 두 시험 사이에는 2분 간의 휴식 간격이 있습니다.</li>
		<li>압력 플랫폼 소프트웨어를 사용하여 각 피사체의 보행 속도를 계산합니다. 그런 다음 FWS를 NWS의 125%로 계산합니다.</li>
		<li>FWS에 대한 위의 UGT 테스트를 반복합니다. FWS 프로토콜을 사용하여 최소 5회 연속 UGT 시험을 캡처합니다.</li>
	</ol>
</li>
</ol>5. 사후 처리
<ol><li>운동학: 모션 캡처 시스템<ol>
<li>도구 모음에서"데이터 관리"버튼을 찾아"데이터 관리"창에서 평가판 이름을 두 번 클릭합니다. 그런 다음"재구성"및"레이블"을선택하여 3D 동적 모델을 재구성합니다.</li>
		<li>"시간"막대에서 파란색 삼각형을 이동하여 필요한 시간 범위(UGT 중 의 자세 단계)를 설정합니다.</li>
		<li>"시간"막대를 클릭합니다. 그런 다음"관심영역으로 확대"를클릭합니다.</li>
		<li>"레이블"버튼을 클릭하여 레이블 점을 식별하고 확인합니다. 단계가 정적 식별 프로세스와 동일한지 확인합니다. 참고: 불완전식별 마커를 채우고 라벨이 없는 마커(필요한 경우)를 삭제합니다.</li>
		<li>"피사체보정"창에서"동적 플러그인 게이트"를선택합니다. 그런 다음"시작"버튼을 클릭하여 데이터를 실행합니다. 다음 데이터 분석을 위해 동적 평가판을 ".csv" 형식으로 내보냅니다.</li>
		<li>10Hz의 주파수를 차단하고 조인트 각도의 데이터를 내보내는 4차 로우 패스 버터워스 필터를 사용합니다.</li>
		<li>좌골 평면에서 세 관절 (엉덩이, 무릎 및 발목)의 운동 범위 (ROM)를 계산합니다. 참고: 좌활운동 평면의 엉덩이, 무릎 및 발목의 최대 각도와 최소 각도 사이의 차이를 ROM으로 정의합니다.</li>
		<li>각 피험자의 10번의 시험(NWS의 경우 5개, FWS의 경우 5개)의 수단(M) 및 표준 편차(SD)를 계산합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>판자 압력: 압력 플랫폼<ol>
<li>해당 피사체의"측정"메뉴에서 평가판 이름을 선택합니다. "동적"버튼을 클릭하여 데이터를 엽니다.</li>
		<li>"수동" 선택 항목을 클릭합니다. "왼쪽마우스"버튼을 사용하여 관심 있는 단계(GT 중 자세 단계)를 선택합니다. 저장하려면"확인"버튼을 클릭합니다.</li>
		<li>"영역구분"및"수동 영역 선택"을클릭하여 조정합니다. 그런 다음"수락"버튼을 클릭하여 저장합니다.</li>
		<li>"압력-힘"화면을 열고"그래프 구성"버튼을 클릭하여"영역 그래프 구성"창을 엽니다. 빅 토 (BT), 다른 발가락 (OT), 첫 번째 중타 (M1), 두 번째 중족골 (M2), 세 번째 메타 타르탈 (M3), 네 번째 메타 타르탈 (M4), 다섯 번째 메타 타르탈 (M5), 미드 풋 (MF), 메디칼 힐 (MH) 및 탈발 힐 (LH)을 포함하여 10 해부학 지역을 분할합니다. 그런 다음"OK"버튼을 클릭하여 저장합니다.</li>
		<li>"매개변수 표"를클릭하여 최대 압력, 최대 힘 및 접촉 영역을 포함한 판자 압력 데이터를 내보냅니다.</li>
		<li>각 주제에서 10개의 시험(NWS의 경우 5회, FWS의 경우 5개)에 대한 수단및 SD를 계산합니다.</li>
	</ol>
</li>
</ol>6. 통계 분석
<ol><li>Shapiro-Wilks 테스트를 수행하여 모든 변수에 대한 일반 분포를 확인합니다. 쌍으로 샘플링된 T-테스트를 사용하여 NWS 및 FWS의 UGT 동안 낮은 사지 운동학 및 발바닥 압력 데이터를 비교합니다. 중요도 수준을 p&05로 설정합니다.</li>
</ol>

<ol>
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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>

저자에 의해 잠재적 이해 상충이 보고되지 않았습니다.

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><tbody><tr><td>14 mm Diameter Passive Retro-reflective Marker</td><td>Oxford Metrics Ltd., Oxford, UK</td><td>n=16</td><td></td></tr><tr><td>Double Adhesive Tape</td><td>Minnesota Mining and Manufacturing Corporation, Minnesota, USA</td><td>For fixing markers to skin</td><td></td></tr><tr><td>Motion Tracking Cameras</td><td>Oxford Metrics Ltd., Oxford, UK</td><td>n= 8</td><td></td></tr><tr><td>T-Frame</td><td>Oxford Metrics Ltd., Oxford, UK</td><td>-</td><td></td></tr><tr><td>Valid Dongle</td><td>Oxford Metrics Ltd., Oxford, UK</td><td>Vicon Nexus 1.4.116</td><td></td></tr><tr><td>Vicon Datastation ADC&amp;nbsp;</td><td>Oxford Metrics Ltd., Oxford, UK</td><td>-</td><td></td></tr><tr><td>Pressure platform</td><td>RSscan International, Olen, Belgium</td><td>-</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 ...

lower-limb-biomechanical-characteristics-associated-with-unplanned

Universidad de Cartagena UDEC

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Anatomy and Physiology

Behavior

Unit 1

The Appendicular Skeleton

SCIENTISTS IN ACTION

4.4K 조회수.  Ningbo University. 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.

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Sit-to-stand-and-walk from 120% Knee Height: A Novel Approach to Assess Dynamic Postural Control Independent of Lead-limb

Individuals with sensorimotor pathology e.g., stroke have difficulty executing the common task of rising from sitting and initiating gait (sit-to-walk: STW). Thus, in clinical rehabilitation separation of sit-to-stand and gait initiation - termed sit-to-stand-and-walk (STSW) - is usual. However, a standardized STSW protocol with a clearly defined analytical approach suitable for pathological assessment has yet to be defined.
Hence, a goal-orientated protocol is defined that is suitable for healthy and compromised individuals by requiring the rising phase to be initiated from 120% knee height with a wide base of support independent of lead limb. Optical capture of three-dimensional (3D) segmental movement trajectories, and force platforms to yield two-dimensional (2D) center-of-pressure (COP) trajectories permit tracking of the horizontal distance between COP and whole-body-center-of-mass (BCOM), the decrease of which increases positional stability but is proposed to represent poor dynamic postural control.
BCOM-COP distance is expressed with and without normalization to subjects&#39; leg length. Whilst COP-BCOM distances vary through STSW, normalized data at the key movement events of seat-off and initial toe-off (TO1) during steps 1 and 2 have low intra and inter subject variability in 5 repeated trials performed by 10 young healthy individuals. Thus, comparing COP-BCOM distance at key events during performance of an STSW paradigm between patients with upper motor neuron injury, or other compromised patient groups, and normative data in young healthy individuals is a novel methodology for evaluation of dynamic postural stability.

Here, we present a novel protocol to measure positional stability at key events during the sit-to-stand-to-walk using the center-of-pressure to the whole-body-center-of-mass distance. This was derived from the force platform and three-dimensional motion-capture technology. The paradigm is reliable and can be utilized for the assessment of neurologically compromised individuals.

앉아 - 투 - 독립 및-거리에 120 % 무릎 높이에서 : 소설 접근을 동적 자세 제어 독립적 인 리드 사지의 평가에

Individuals with sensorimotor pathology e.g., stroke have difficulty executing the common task of rising from sitting and initiating gait (sit-to-walk: ...

연구

행동분석학

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

A limited number of studies have explored lower-limb biomechanics during high-heeled jogging and running, and most studies have failed to clarify the wearing experience of subjects. This protocol describes the differences in lower-limb kinematics and ground reaction force (GRF) between experienced wearers (EW) and inexperienced wearers (IEW) during moderate high-heeled jogging and running. A three-dimensional (3D) motion analysis system with a configured force platform was used to synchronously capture lower-limb joint movements and GRF. 36 young females volunteered to participate in this study and were asked about high-heeled shoe-wearing experience, including frequency, duration, heel types, and heel heights. Eleven who had the experience of 3 to 6 cm heels for a minimum of three days per week (6 h per day) for at least two years and eleven who wore high heels less than twice per month participated. Subjects performed jogging and running at comfortable low and high speeds, respectively, with the right foot completely stepping onto a force platform when passing by along a 10 m walkway. EW and IEW adopted different biomechanical adaptations while jogging and running. IEW exhibited a generally larger range of joint movement, while EW showed a dramatically larger loading rate of GRF during running. Hence, further studies on the lower-limb biomechanics of high-heeled gait should strictly control the wearing experience of the subjects.

This study investigated lower-limb kinematics and ground reaction force (GRF) during moderate high-heeled jogging and running. Subjects were divided into groups of experienced wearers and inexperienced wearers. A three-dimensional motion analysis system with a configured force platform captured lower-limb joint movements and GRF.

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 ...

Oscillation and Reaction Board Techniques for Estimating Inertial Properties of a Below-knee Prosthesis

The purpose of this study was two-fold: 1) demonstrate a technique that can be used to directly estimate the inertial properties of a below-knee prosthesis, and 2) contrast the effects of the proposed technique and that of using intact limb inertial properties on joint kinetic estimates during walking in unilateral, transtibial amputees. An oscillation and reaction board system was validated and shown to be reliable when measuring inertial properties of known geometrical solids. When direct measurements of inertial properties of the prosthesis were used in inverse dynamics modeling of the lower extremity compared with inertial estimates based on an intact shank and foot, joint kinetics at the hip and knee were significantly lower during the swing phase of walking. Differences in joint kinetics during stance, however, were smaller than those observed during swing. Therefore, researchers focusing on the swing phase of walking should consider the impact of prosthesis inertia property estimates on study outcomes. For stance, either one of the two inertial models investigated in our study would likely lead to similar outcomes with an inverse dynamics assessment.

Body segmental inertial properties are required for inverse dynamics modeling. Using an oscillation and reaction board technique, inertial properties of below-knee prostheses were measured. Using direct measures of prosthesis inertia in the inverse dynamics model of the prosthetic leg resulted in lower magnitudes of resultant joint forces and moments.

아래 - 무릎 보철물의 추정 관성 속성에 대한 진동 및 반응 보드 기술

The purpose of this study was two-fold: 1) demonstrate a technique that can be used to directly estimate the inertial properties of a below-knee ...

생체공학

Clinical-oriented Three-dimensional Gait Analysis Method for Evaluating Gait Disorder

Three-dimensional gait analysis (3DGA) is shown to be a useful clinical tool for the evaluation of gait abnormality due to movement disorders. However, the use of 3DGA in actual clinics remains uncommon. Possible reasons could include the time-consuming measurement process and difficulties in understanding measurement results, which are often presented using a large number of graphs. Here we present a clinician-friendly 3DGA method developed to facilitate the clinical use of 3DGA. This method consists of simplified preparation and measurement processes that can be performed in a short time period in clinical settings and intuitive results presentation to facilitate clinicians&#39; understanding of results. The quick, simplified measurement procedure is achieved by the use of minimum markers and measurement of patients on a treadmill. To facilitate clinician understanding, results are presented in figures based on the clinicians&#39; perspective. A Lissajous overview picture (LOP), which shows the trajectories of all markers from a holistic viewpoint, is used to facilitate intuitive understanding of gait patterns. Abnormal gait pattern indices, which are based on clinicians&#39; perspectives in gait evaluation and standardized using the data of healthy subjects, are used to evaluate the extent of typical abnormal gait patterns in stroke patients. A graph depicting the analysis of the toe clearance strategy, which depicts how patients rely on normal and compensatory strategies to achieve toe clearance, is also presented. These methods could facilitate implementation of 3DGA in clinical settings and further encourage development of measurement strategies from the clinician&#39;s point of view.

In this study, a clinician-friendly three-dimensional gait analysis method, which was designed to be performed in the rehabilitation clinic, is presented. The method consists of a simplified measurement method and intuitive figures to facilitate clinicians&#39; understanding of the results.

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, ...

Comparative Analysis of Lower Limb Kinematics between the Initial and Terminal  Phase  of 5km Treadmill Running

Running is beneficial for physical health, but it is also accompanied by many injuries. However, the main factors leading to running injury remain unexplained. This study investigated the effects of long running distance on lower-limb kinematic variables and the lower limb kinematic difference of between the initial (IR) and terminal phase (TR) of 5 km running was compared. Ten amateur runners ran on a treadmill at the speed of 10 km/h. Dynamic kinematic data was collected at the phase of IR (0.5 km) and TR (5 km), respectively. The peak angle, peak angular velocities, and range of motion were recorded in this experiment. The main results demonstrated the following: ankle eversion and knee abduction were increased at TR; ROMs of ankle and knee were increased in the frontal plane at TR than IR; a larger peak angular velocity of ankle dorsiflexion and hip interrotation were found in TR compared to IR. These changes during the long distance running may provide some specific details for exploring potential reasons of running injuries.

This study investigated the biomechanical characteristics of the lower extremity kinematic variables between the initial and terminal phase of 5 km treadmill running. The lower-limb kinematic data of 10 runners were collected using a three-dimensional motion capture system on a treadmill at the initial phase (0.5 km) and the terminal phase (5 km), respectively.

5km 러닝머신 러닝의 초기 단계와 말단 단계 사이의 하반신 역학의 비교 분석

Running is beneficial for physical health, but it is also accompanied by many injuries. However, the main factors leading to running injury remain ...

Lower Limb Biomechanical Analysis of Healthy Participants

Biomechanical analysis techniques are useful in the study of human movement. The aim of this study was to introduce a technique for the lower limb biomechanical assessment in healthy participants using commercially available systems. Separate protocols were introduced for the gait analysis and muscle strength testing systems. To ensure maximum accuracy for gait assessment, attention should be given to the marker placements and self-paced treadmill acclimatization time. Similarly, participant positioning, a practice trial, and verbal encouragement are three critical stages in muscle strength testing. The current evidence suggests that the methodology outlined in this article may be effective for the assessment of lower limb biomechanics.

This article introduces a comprehensive experimental methodology on two of the latest technologies available to measure the lower limb biomechanics of individuals.

건강한 참가자의 하부 사지 생체 역학 분석

Biomechanical analysis techniques are useful in the study of human movement. The aim of this study was to introduce a technique for the lower limb ...

의학

Influence of Step-Width Manipulation on Running Biomechanics

Step width is a critical factor influencing lower limb biomechanics during running, significantly affecting stability, performance, and injury risk. Understanding these effects is essential for optimizing running performance and minimizing injury risk. This study evaluated the effects of varying step widths on lower limb biomechanics at different running speeds. Thirteen healthy Chinese males (aged 20-24) participated in the study, running at speeds of 3.0 m/s and 3.7 m/s using six distinct step widths: the preferred step width and five variations (reductions of 13% and 6.5%, and increases of 6.5%, 13%, and 25%, based on leg length). Data were collected using a motion capture system and force plates and analyzed through repeated measures ANOVA and correlation tests. The results indicated that wider step widths significantly reduced peak knee abduction moments and hip adduction angles, whereas narrower step widths increased knee joint loading. These findings have important implications for clinicians and runners, suggesting that careful step width selection can help reduce injury risk and enhance running efficiency. This study contributes a new dataset that lays the foundation for future research into the relationship between step width and running biomechanics and serves as a reference for training and rehabilitation practices.

The present protocol outlines an experimental setup designed to investigate the influence of step width manipulation on running biomechanics using a motion capture system. The objective is to expand relevant datasets and examine the effects of varying step widths on the kinematic chain of the human lower limb.

Running Biomechanics에 대한 Step-Width Manipulation의 영향

Step width is a critical factor influencing lower limb biomechanics during running, significantly affecting stability, performance, and injury risk. ...

Comprehensive Understanding of Inactivity-Induced Gait Alteration in Rodents

It is well known that disuse affects neural systems and that joint motions become altered; however, which outcomes properly exhibit these characteristics is still unclear. The present study describes a motion analysis approach that utilizes three-dimensional (3D) reconstruction from video captures. Using this technology, disuse-evoked alterations of walking performances were observed in rodents exposed to a simulated microgravity environment by unloading their hindlimb by their tail. After 2 weeks of unloading, the rats walked on a treadmill, and their gait motions were captured with four charge-coupled device (CCD) cameras. 3D motion profiles were reconstructed and compared to those of control subjects using the image processing software. The reconstructed outcome measures successfully portrayed distinct aspects of distorted gait motion: hyperextension of the knee and ankle joints and higher position of the hip joints during the stance phase. Motion analysis is useful for several reasons. First, it enables quantitative behavioral evaluations instead of subjective observations (e.g., pass/fail in certain tasks). Second, multiple parameters can be extracted to fit specific needs once the fundamental datasets are obtained. Despite hurdles for broader application, the disadvantages of this method, including labor intensity and cost, may be alleviated by determining comprehensive measurements and experimental procedures.

The present protocol describes three-dimensional motion tracking/evaluation to depict gait motion alteration of rats after exposure to a simulated disuse environment.

설치류의 비활동으로 인한 보행 변화에 대한 포괄적인 이해

It is well known that disuse affects neural systems and that joint motions become altered; however, which outcomes properly exhibit these characteristics ...

신경과학

Postural Organization of Gait Initiation for Biomechanical Analysis Using Force Platform Recordings

Gait initiation (GI), the transient phase between orthograde posture and steady-state locomotion, is a functional task and an experimental paradigm that is classically used in the literature to obtain insight into the basic postural mechanisms underlying body motion and balance control. Investigating GI has also contributed to a better understanding of the physiopathology of postural disorders in elderly and neurological participants (e.g., patients with Parkinson&#39;s disease). As such, it is recognized to have important clinical implications, especially in terms of fall prevention.
This paper aims to provide scholars, clinicians, and higher education students information on the material and method developed to investigate GI postural organization via a biomechanical approach. The method is based on force platform recordings and the direct principle of mechanics to compute the kinematics of the center of gravity and center of pressure. The interaction between these two virtual points is a key element in this method since it determines the conditions of stability and whole-body progression. The protocol involves the participant initially standing immobile in an upright posture and starting to walk until the end of an at least 5 m track.
It is recommended to vary the GI velocity (slow, spontaneous, fast) and the level of temporal pressure - gait may be initiated as soon as possible after the deliverance of a departure signal (high level of temporal pressure) or when the participant feels ready (low level of temporal pressure). Biomechanical parameters obtained with this method (e.g., duration and amplitude of anticipatory postural adjustments, step length/width, performance, and stability) are defined, and their computation method is detailed. In addition, typical values obtained in healthy young adults are provided. Finally, critical steps, limitations, and significance of the method with respect to the alternative method (motion capture system) are discussed.

This paper describes the material and method developed to investigate the postural organization of gait initiation. The method is based on force platform recordings and on the direct principle of mechanics to compute center of gravity and center of pressure kinematics.

힘 플랫폼 기록을 사용한 생체 역학 분석을위한 보행 개시의 자세 조직

Gait initiation (GI), the transient phase between orthograde posture and steady-state locomotion, is a functional task and an experimental paradigm that ...

MouseWalker를 사용한 척수 손상 마우스의 운동 기능 장애 정량화

Using the MouseWalker to Quantify Locomotor Dysfunction in a Mouse Model of Spinal Cord Injury

The execution of complex and highly coordinated motor programs, such as walking and running, is dependent on the rhythmic activation of spinal and supra-spinal circuits. After a thoracic spinal cord injury, communication with upstream circuits is impaired. This, in turn, leads to a loss of coordination, with limited recovery potential. Hence, to better evaluate the degree of recovery after the administration of drugs or therapies, there is a necessity for new, more detailed, and accurate tools to quantify gait, limb coordination, and other fine aspects of locomotor behavior in animal models of spinal cord injury. Several assays have been developed over the years to quantitatively assess free-walking behavior in rodents; however, they usually lack direct measurements related to stepping gait strategies, footprint patterns, and coordination. To address these shortcomings, an updated version of the MouseWalker, which combines a frustrated total internal reflection (fTIR) walkway with tracking and quantification software, is provided. This open-source system has been adapted to extract several graphical outputs and kinematic parameters, and a set of post-quantification tools can be to analyze the output data provided. This manuscript also demonstrates how this method, allied with already established behavioral tests, quantitatively describes locomotor deficits following spinal cord injury.

저자 스포트라이트: MouseWalker를 사용하여 척수 손상 마우스 모델에서 운동 기능 장애 정량화  

An experimental pipeline to quantitatively describe the locomotor pattern of freely walking mice using the MouseWalker (MW) toolbox is provided, ranging from initial video recordings and tracking to post-quantification analysis. A spinal cord contusion injury model in mice is employed to demonstrate the usefulness of the MW system.