Name: lower-limb biomechanical characteristics associated with unplanned gait termination under different walking speeds
Uploaded: 2020-08-25T14:00:00.000+00:00
Duration: 5 min 52 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Lower-Limb Biomechanical Characteristics Associated with Unplanned Gait Termination Under Different Walking Speeds at JoVE.com

NSFC-RSE Ortak Projesi (81911530253), Çin Ulusal Anahtar Ar-Ge Programı (2018YFF0300905) ve Ningbo Üniversitesi'nde K.C. Wong Magna Fonu.

Ningbo Üniversitesi İnsan Etik Kurulu bu deneyi onayladı. Tüm yazılı bilgilendirilmiş onay, UGT deneyinin amacı, gereksinimleri ve deneysel prosedürleri hakkında bilgilendirildikten sonra tüm deneklerden alınmıştır.
1. Yürüyüş için laboratuvar hazırlığı
<ol><li>Kinematik: Hareket yakalama sistemi<ol>
<li>Sistemi kalibre ederken, akkor ışıkları kapatın ve pasif retro yansıtıcı işaretleyicilerle karıştırılabilecek olası yansıtıcı nesneleri kaldırın. Sekiz kızılötesi kameranın düzgün bir şekilde hedeflendiğine ve net ve makul bir görünüme sahip olduğundan emin olun.</li>
		<li>Uygun USB dongle'ı bilgisayarın paralel bağlantı noktasına takın. Hareket yakalama kızılötesi kameralarını ve analogdan dijitale dönüştürücüyü aç.</li>
		<li>Bilgisayardaki izleme yazılımını açın ve sekiz kızılötesi kameranın başlatılması için zaman verin. "Kaynaklar" bölmesinin "Yerel Sistem" düğümünü seçin. Donanım bağlantısı doğruysa her kamera düğümü yeşil ışık gösterir.</li>
		<li>Kamera görünümü bölmesinde sistem parametrelerini ayarlayın: Flaş Yoğunluğunu 0,95 - 1, Eşik değerini 0,2 - 0,4' e, Kazanç'ı çarpı 1'e (x1), Gri Tonlama Modunu Otomatik'e, Minimum Döngüsellik Oranını 0,5'e ve Maksimum Blob Yüksekliğini 50'ye ayarlayın.</li>
		<li>5 işaretleyiciden oluşan T çerçevesini hareket yakalama alanının ortasına koyun. 2B modu kullanarak tüm kameraları seçin ve kalibrasyon değneğini (T-frame) herhangi bir parazit ve/veya eser olmadan görüntüleyebildiğine onaylayın. Araç çubuğundaki "Sistem Hazırlığı" öğesini tıklatın ve T-Frame açılan listesinden 5 işaretli Değnek ve T-Frame kalibrasyon nesnesini seçin. </li>
		<li>"Araç" bölmesinde, "Sistem Hazırlama" düğmesini seçin ve " Kameraları Kalibre>bölümündeki "Başlat" düğmesini tıklatın. Daha sonra yakalama aralığındaki T çerçevesini fiziksel olarak sallayın. Kızılötesi kameralardaki mavi ışıklar yanıp sönmeyi durdurduğunda eylemi durdurun. Kalibrasyon İşlemi "% 100" de tamamlanana ve " %0" a dönene kadar ilerleme çubuğunu izleyin. NOT: Görüntü Hatası değerlerinin 0,3'ten küçük olduğundan emin olun.</li>
		<li>T çerçevesini zemine (hareket yakalama alanının ortası) koyun ve T-frame'in eksenlerinin başlık yönüyle tutarlı olduğundan emin olun.</li>
		<li>Araç bölmesindeki " SesKaynağı Ayarla" bölümünün altındaki "Başlat" düğmesini seçin.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Plantar basınç: Basınç platformu<ol>
<li>2 m basınç platformunu test alanının ortasına koyun. Basınç platformunun etrafında görüntülenen sekiz kızılötesi kameraya dikkat edin.</li>
		<li>Basınç platformunu doğrusal bir şekilde A, B, C ve D (her alan 50 cm * 50 cm) olmak üzere dört ortalama alana bölün ve bunları bir alfabe etiketi / etiketi ile ayırt edin (Şekil 1).</li>
		<li>Bilgisayarı ve basınç platformunu tescilli veri kablosuyla bağlı tutun.</li>
		<li>Masaüstündeki yazılım simgesini çift tıklatın.</li>
		<li>Kalibrasyon Ekranındaki "Ağırlık Kalibrasyonu" nu tıklayın ve bir personelin vücut kütlesini girin. Basınç platformundan ayrılmadan önce sistem otomatik olarak kalibrasyonu tamamlayana kadar bekleyerek basınç platformunda durmasını isteyin.</li>
	</ol>
</li>
</ol><img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61558/61558fig01.jpg"> Şekil 1: Deneysel protokol. Denekler sonlandırma sinyalini topuk alanına (A) dokunduğunda aldıysa, UGT yürütülür, böylece konu alanda(B)durur. Kinematik ve plantar basınç verileri senkron olarak toplandı. <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/61558/61558fig01large.jpg" target="_blank">Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.</a>
2. Katılımcı hazırlığı
<ol><li>UGT testinden önce tüm deneklerle görüşerek deneysel hedefler ve prosedürler hakkında basit bir açıklama sağlayın. Temel dahil etme kriterlerini karşılayan konulardan yazılı bilgilendirilmiş onay alın.<ol>
<li>Fiziksel olarak aktif erkek yetişkinler olan, sağ bacağı baskın olan, herhangi bir işitme bozukluğu olmayan, alt ektremite bozukluğu olmayan ve son altı ay içinde yaralanmaya maruz kalmamış katılımcıları dahil edin. NOT: Deneysel koşulları karşılayan 15 erkek denek (yaş: 24.1 ± 0.8 yıl; boy: 175.7 ± 2.8 cm; vücut ağırlığı: 68.3 ± 3.3 kg; ayak uzunluğu: 252.7 ± 2.1 mm) bu teste dahil edildi.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Tüm deneklerin anket anketi doldurmalarına izin verin. NOT: Sorular şunlardır: Koşu veya diğer fiziksel aktiviteler geçmişiniz oldu mu? Bir haftada ne sıklıkta fiziksel aktivite yaparsınız? Profesyonel atletizm eğitimin var mı? Son altı ayda hiç alt ektremite bozukluğu ve yaralanma yaşadınız mı?</li>
	<li>Tüm deneklerin aynı tişörtleri ve dar pantolonları giydiğini sağlayın.</li>
	<li>Vernier kaliper veya küçük antropometre kullanarak deneklerin ayakta durma yüksekliğini (mm) ve vücut ağırlığını (kg), alt ektremite uzunluğunu (mm), diz genişliğini (mm) ve sol ve sağ bacağın ayak bileği genişliğini (mm) ölçün. NOT: Üst iliak omurgadan ayak bileği medial kondyle'a kadar alt ekstremite uzunluğunu ölçün; lateralden medial diz kondylesine kadar diz genişliği; yanaldan medial ayak bileği kondylesine kadar ayak bileği genişliği.</li>
	<li>Vücut kıllarını uygun şekilde tıraş edin ve alkol mendilleri kullanarak fazla terleri çıkarın. Eklemlere ve segmentlere işaret yerleştirme için anatomik kemikli yer işaretlerinin cilt bölgelerini hazırlayın. NOT: Bu çalışmada ön üstün iliak omurga (LASI/RASI), posterior-superior iliak omurga (LPSI/RPSI), lateral orta uyluk (LTHI/RTHI), lateral diz (L) dahil olmak üzere16yansıtıcı belirteç kullanılmıştır.KNE/RKNE), lateral orta sap (LTIB/RTIB), lateral malleolus (LANK/RANK), ikinci metatarsal kafa (LTOE/RTOE) ve calcaneus (LHEE/RHEE) (Şekil 2).</li>
	<li>16 anatomik simgesel yapıyı tanımlayın. Yer işaretlerine, çift taraflı yapışkan bantlarla pasif retro yansıtıcı işaretleyiciler takın.</li>
	<li>Test ortamına uyum sağlamak ve hafif çalışma ve esneme ile ısınmak için her bir konuya 5 dakika verin.</li>
</ol><img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61558/61558fig02.jpg"> Şekil 2: Alt uzuvlara bağlı yansıtıcı belirteçler. (A) yan, (B) ön ve (C) arka. <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/61558/61558fig02large.jpg" target="_blank">Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.</a>
3. Statik kalibrasyon
<ol><li>Kinematik: Hareket yakalama sistemi<ol>
<li>İzleme yazılımında, bir veritabanı oluşturmak için araç çubuğunda "Yeni Veritabanı" nı bulun. "Veri Yönetimi" bölmesini açmak için " VeriYönetimi" ni tıklatın ve sırayla " YeniHasta Sınıflandırması", " YeniHasta" ve "Yeni Oturum" düğmesini tıklatın. "Kaynaklar" penceresine dönün, konu oluşturmak için "Yeni Bir Konu Oluştur" düğmesini seçin ve "Özellikler" bölmesine yükseklik (mm), vücut ağırlığı (kg), bacak uzunluğu (mm), diz genişliği (mm) ve ayak bileği genişliği (mm) değerlerini girin.</li>
		<li>"Canlı Yayına Geç" i tıklatın ve sonra "Görünüm" bölmesindeki "Yatay Böl" ü tıklatın. Ardından Yörünge sayısını görüntülemek için grafiği seçin. NOT: 16 işaretçinin tümünde görünür olduğundan emin olmak için "3D Perspektif" bölmesini işaretleyin.</li>
		<li>Deneklerden A alanında hareketsiz durmalarınıisteyin. "Dur" düğmesine tıklamadan önce yaklaşık 200 kare görüntü yakalandı.</li>
		<li>"Araçlar" bölmesinde, "İşlem Hattı" düğmesini bulun ve yakalanan tüm işaretçilerin yeni bir 3D görüntüsünü oluşturmak için "Yeniden yapılandırma işlem hattını çalıştır" ı tıklatın. İşaretçiler listesinde tanımlayın ve ilgili etiketleri işaretçilere el ile uygulayın. Kaydetmek ve çıkmak için "ESC" tuşuna basın.</li>
		<li>Araç çubuğunda "Konu Hazırlama" ve "Konu Kalibrasyonu" nu seçin ve açılırmenüden" Statik eklenti yürüyüşü " seçeneğini belirleyin.</li>
		<li>"Statik Ayarlar" bölmesinde "Sol Ayak" ve "Sağ Ayak" ı seçin ve "Başlat" ı tıklatın. Ardından statik modeli kaydedin.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Plantar basınç: Basınç platformu<ol>
<li>Yazılımda, yeni bir hasta eklemek için "Veritabanı" nı tıklatın. Atanan konu numarasını " HastaEkle" bölmesine girin. Ardından, "Ekle" yi tıklatın.</li>
		<li>"Dinamik" i tıklatın ve vücut ağırlığını ve ayakkabı boyutunu girin. Ardından, "Tamam" ı tıklatın.</li>
	</ol>
</li>
</ol>4. Dinamik denemeler
<ol><li>Deneğin başlangıç pozisyonunda olmasını isteyin.</li>
	<li>Yazılım İşlemleri NOT: İki tür yazılım başlatma (Hareket yakalama sistemi: "Yakala" düğmesine tıklayın; Basınç platformu: tıklayın "Yakala" düğmesi) ve bitiş (Hareket yakalama sistemi: tıklayın "Durdur" düğmesi; Basınç platformu: aynı anda "Ölçümü Kaydet" düğmesine tıklayın.<ol>
<li>Kinematik: Hareket yakalama sistemi<ol>
<li>"Kaynaklar" bölmesinde "Canlı Yayına Geç" düğmesini seçin ve sağ araç çubuğunda "Yakala" yı tıklatın. Yukarıdan aşağıya "Deneme Türü" ve "Oturum" u bulun ve "Deneme" açıklamasını düzenleyin.</li>
			<li>Deneklerden 4.3'te açıklandığı gibi UGT testi yapmalarını isteyin.</li>
			<li>UGT testini bitirdikten sonra, veri toplama denemesini sonlandırmak için "Durdur" u tıklatın. Yukarıdaki adımları 5 kez tekrarlayın.</li>
		</ol>
</li>
		<li>Plantar basınç: Basınç platformu<ol>
<li>UGT denemelerini başlatmadan önce "Ölç" düğmesini seçin.</li>
			<li>UGT testini bitirdikten sonra, verileri kaydetmek için "Ölçümü Kaydet" düğmesini tıklatın. Yukarıdaki adımları 5 kez tekrarlayın.</li>
		</ol>
</li>
	</ol>
</li>
	<li>UGT denemeleri<ol>
<li>Deneklerden NWS'lerinde bir yürüyüş yolu boyunca yürümelerini isteyin ve sırasıyla A ve B bölgesini geçmek için baskın bacağı ve baskın olmayan bacağı kullanmalarını ve son olarak basınç platformundaki D bölgesinde durmalarını söyleyin.</li>
		<li>Sonlandırma sinyali verildiğinde, B bölgesinde hızlı bir şekilde durmaları gerektiğini deneğe bildirin.</li>
		<li>Topuk A bölgesine dokunduğunda sonlandırma sinyalini rastgele sağlayın, UGT'nin yürütüldüğünden ve deneklerin B alanında hızlı bir şekilde durduğundan emin olun (Şekil 1). Personel rastgele kırmızı bir zil çalarak sonlandırma sinyalini gönderir ve çalma olasılığı yaklaşık% 20 oranında kontrol edildi. En az beş ardışık UGT denemesi yakalayın. NOT: Her iki deneme arasında 2 dakikalık bir dinlenme aralığı vardır.</li>
		<li>Basınç platformu yazılımını kullanarak her bir konunun yürüme hızını hesaplayın. Ardından, FWS'yi NWS'nin% 125'i olarak hesaplayın.</li>
		<li>FWS için yukarıdaki UGT testini tekrarlayın. FWS protokolünü kullanarak en az 5 ardışık UGT denemesi yakalayın.</li>
	</ol>
</li>
</ol>5. İşlem sonrası
<ol><li>Kinematik: Hareket yakalama sistemi<ol>
<li>Araç çubuğunda "Veri Yönetimi" düğmesini bulun ve "Veri Yönetimi" bölmesinde deneme adını çift tıklatın. Ardından, 3B dinamik modeliyeniden oluşturmakiçin " Yeniden Yapılandır " ve "Etiket" i seçin.</li>
		<li>"Zaman" çubuğunda, gerekli zaman aralığını ayarlamak için mavi üçgenleri hareket ettinin (UGT sırasında duruş aşaması için).</li>
		<li>"Zaman" çubuğuna tıklayın. Ardından , "Bağlam" menüsünde "İlgi Alanına Yakınlaştır" ı tıklatın.</li>
		<li>Etiket noktalarını tanımlamak ve kontrol etmek için "Etiket" düğmesini tıklatın. Adımların statik tanımlama işlemiyle aynı olduğundan emin olun. NOT: Bazı eksik kimlik işaretleyicilerini doldurun ve etiketlenmemiş işaretleyicileri silin (gerekirse).</li>
		<li>"Konu Kalibrasyonu" bölmesinde "Dinamik Eklenti Yürüyüşü" ni seçin. Ardından, verileri çalıştırmak için "Başlat" düğmesini tıklatın. Veri çözümlemesi oluşturmak için dinamik denemeleri ".csv" biçiminde dışa aktar.</li>
		<li>10 Hz kesme frekanslı dördüncü derece düşük geçişli Butterworth filtresi kullanın ve eklem açısının verilerini dışa aktarın.</li>
		<li>Sagittal düzlemde üç eklemin (kalça, diz ve ayak bileği) hareket aralığını (ROM) hesaplayın. NOT: Sagittal hareket düzlemlerindeki kalça, diz ve ayak bileğinin maksimum açıları ile minimum açıları arasındaki farkları ROM'lar olarak tanımlayın.</li>
		<li>Her konudan on denemenin (NWS için 5 ve FWS için 5) (M) ve standart sapmalarını (SD) hesaplayın.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Plantar basınç: Basınç platformu<ol>
<li>İlgili konuların "Ölçümler" menüsünden deneme adını seçin. Verileri açmak için "Dinamik" düğmesini tıklatın.</li>
		<li>"El ile" seçimini tıklatın. İlgi çekici adımı (GT sırasında duruş aşaması) seçmek için "Sol Fare" düğmesini kullanın. Kaydetmek için "Tamam" düğmesini tıklatın.</li>
		<li>Ayarlamalar yapmak için "Bölge Bölümü" ve " El ileBölge Seçimi" ni tıklatın. Ardından kaydetmek için "Kabul Et" düğmesini tıklatın.</li>
		<li>"Basınçlar-Kuvvetler" ekranını açın ve "Bölge Grafiği Kompozisyonu" penceresini açmak için "Grafik Kompozisyonu" düğmesini tıklatın. Big Toe (BT), Other Toes (OT), First Metatarsal (M1), Second Metatarsals (M2), Third Metatarsal (M3), Fourth Metatarsal (M4), Fifth Metatarsal (M5), Mid-Foot (MF), Medial Heel (MH) ve Lateral Heel (LH) dahil olmak üzere 10 anatomik bölgeyi ayırın. Ardından kaydetmek için "Tamam" düğmesini tıklatın.</li>
		<li>Maksimum basınç, maksimum kuvvet ve temas alanı da dahil olmak üzere plantar basınç verilerini dışa aktarmak için "Parametre Tablosu" nu tıklayın.</li>
		<li>Her konudan 10 deneme (NWS için 5 ve FWS için 5) için Araçları ve SD'leri hesaplayın.</li>
	</ol>
</li>
</ol>6. İstatistiksel analiz
<ol><li>Tüm değişkenler için normal dağılımı denetlemek için Shapiro-Wilks testlerini gerçekleştirin. NWS ve FWS'de UGT sırasında alt ektremite kinematik ve plantar basınç verilerini karşılaştırmak için Eşleştirilmiş örneklenmiş T testlerini kullanın. Önem düzeyini p < 0,05 olarak ayarlayın.</li>
</ol>

<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. J., Vanitchatchavan, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ground+reaction+forces+during+termination+of+human+gait.">Ground reaction forces during termination of human gait.</a> Journal of Biomechanics. 25 (10), 1233-1236 (1992).</li><li>Cen, X., Jiang, X., 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=Do+different+muscle+strength+levels+affect+stability+during+unplanned+gait+termination.">Do different muscle strength levels affect stability during unplanned gait termination.</a> Acta of Bioengineering and Biomechanics. 21 (4), 27-35 (2019).</li><li>O'Kane, F. W., McGibbon, C. A., Krebs, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Kinetic+analysis+of+planned+gait+termination+in+healthy+subjects+and+patients+with+balance+disorders.">Kinetic analysis of planned gait termination in healthy subjects and patients with balance disorders.</a> Gait &amp; Posture. 17 (2), 170-179 (2003).</li><li>Bishop, M., 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+effect+of+velocity+on+the+strategies+used+during+gait+termination.">The effect of velocity on the strategies used during gait termination.</a> Gait &amp; Posture. 20 (2), 134-139 (2004).</li><li>Ridge, S. T., Henley, J., Manal, K., Miller, F., Richards, J. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biomechanical+analysis+of+gait+termination+in+11&#8211;17year+old+youth+at+preferred+and+fast+walking+speeds.">Biomechanical analysis of gait termination in 11&#8211;17year old youth at preferred and fast walking speeds.</a> Human Movement Science. 49, 178-185 (2016).</li><li>Sun, D., Fekete, G., Mei, Q., 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+walking+speed+on+the+foot+inter-segment+kinematics,+ground+reaction+forces+and+lower+limb+joint+moments.">The effect of walking speed on the foot inter-segment kinematics, ground reaction forces and lower limb joint moments.</a> PeerJ. 6, 5517 (2018).</li><li>Eerdekens, M., Deschamps, K., Staes, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+impact+of+walking+speed+on+the+kinetic+behaviour+of+different+foot+joints.">The impact of walking speed on the kinetic behaviour of different foot joints.</a> Gait &amp; Posture. 68, 375-381 (2019).</li><li>Wang, Z. p., Qiu, Q. e., Chen, S. h., Chen, B. c., Lv, X. t. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+Unstable+Shoes+on+Lower+Limbs+with+Different+Speeds.">Effects of Unstable Shoes on Lower Limbs with Different Speeds.</a> Physical Activity and Health. 3, 82-88 (2019).</li><li>Tirosh, O., Sparrow, W. 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. (127), e55714 (2017).</li><li>Buddhadev, H. H., Barbee, C. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Redistribution+of+joint+moments+and+work+in+older+women+with+and+without+hallux+valgus+at+two+walking+speeds.">Redistribution of joint moments and work in older women with and without hallux valgus at two walking speeds.</a> Gait &amp; Posture. 77, 112-117 (2020).</li><li>Yu, P., 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=Morphology-Related+Foot+Function+Analysis:+Implications+for+Jumping+and+Running.">Morphology-Related Foot Function Analysis: Implications for Jumping and Running.</a> Applied Sciences. 9 (16), 3236 (2019).</li><li>Ridge, S. T., Henley, J., Manal, K., Miller, F., Richards, J. 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>

Yazarlar tarafından potansiyel bir çıkar çatışması bildirilmedi.

UGT sırasında yürüyüş biyomekaniklerini analiz eden önceki çalışmaların çoğu, biyomekanik değerlendirmelerinde yürüme hızının önemini atlar. Bu nedenle, bu çalışma, hız ile ilgili etkileri ortaya çıkarmak amacıyla NWS ve FWS'de UGT'de meydana gelen alt ekft biyomekanik değişiklikleri araştırdı.
NWS ve FWS'de UGT sırasında sagittal düzlemdeki kalça, diz ve ayak bileği eklemlerinin ROM'unda önemli farklılıklar bulunmuştur. Bulgularımız, FWS'deki UGT sı...

İnsan lokomotion multidisipliner yöntemlerle tanımlanması gereken son derece karmaşık bir süreç olarak kabul edilir1,2. En temsili yönü biyomekanik yaklaşımlar ile yürüyüş analizidir. İnsan yürüyüşü, başlatmadan sonlandırmaya kadar ilerlemeyi sürdürmeyi amaçlar ve dinamik denge pozisyon hareketinde tutulmalıdır. Yürüyüş sonlandırma (GT) yürüyüşün bir alt görevi olarak kapsamlı bir şekilde çalışılmış olsa da, daha az ilgi gördü. Serçe ve Tirosh3, incelemelerinde GT'yi, her iki ayağın da yer değiştirme ve zaman özelliklerine göre ileri veya geri hareket etmeyi bıraktığı motor kontrol süresi olarak tanımladı. Sabit hal yürüyüşü ile karşılaştırıldığında, GT'nin yürütülmesi süreci, postural stabilitenin daha yüksek kontrolünü ve nöromüsküler sistemin karmaşık entegrasyonunu ve işbirliğini talep eder4. GT sırasında, vücudun frenleme dürtüslerini hızla artırması ve yeni bir vücut dengesi oluşturmak için itiş dürtüslerini azaltması gerekir5,6. Planlanmamış yürüyüş sonlandırma (UGT), bilinmeyen bir uyarana stres yanıtıdır6. Birinin aniden durmasını gerektiren beklenmedik bir uyaranla karşılaştığında, ilk dinamik denge bozulacaktır. Vücudun kütle merkezinin (COM) sürekli kontrolüne ve geri bildirim kontrolüne duyulan ihtiyaç nedeniyle, UGT postüral kontrol ve stablity3,7için daha büyük bir zorluk oluşturur.
UGT'nin özellikle yaşlılarda ve denge bozukluğu olan hastalarda düşme ve yaralanmalara yol açan önemli bir faktör olduğu bildirilmiştir3,8. Daha yüksek yürüme hızları, UGT9sırasında motor kontrolünde ek bir düşüşe neden olabilir. Ridge ve ark.10, normal yürüme hızında (NWS) ve hızlı yürüme hızında (FWS) UGT sırasında çocukların tepe eklem açısı ve iç eklem momenti verilerini araştırdı. Sonuçlar, tercih edilen hıza kıyasla daha yüksek hızlarda daha büyük diz bükülme açıları ve uzatma anları gösterdi. Alt ekstremite eklemlerini çevreleyen ilgili kasların güçlendirilmesinin UGT sırasında yaralanma önleme için yararlı bir müdahale olabileceğini belirttiler.
Sabit hal yürüyüşü sırasında yürüme hızının alt eksabil biyomekanik karakter üzerindeki etkisi kapsamlı bir şekilde çalışılmış olsa da11,12,13, UGT'nin farklı yürüme hızları altındaki biyomekanik mekanizması sınırlıdır. Bilgimize göre, sadece üç çalışma özellikle sağlıklı bireylerin UGT performanslarını hız etkileri açısından değerlendirmiş9,10,14. Bununla birlikte, bu çalışmalardaki denekler esas olarak yaşlı14 ve çocuklar10UGT sırasında genç yetişkinlerin biyomekanik mekanizması hala belirsizdir. Alt ektremite kinematik ve plantar basınç, lokomotion biyomekaniklerin hassas bir analizini sağlayabilir ve bunlar ayrıca klinik yürüyüş tanıları için çok önemli bileşenler olarak kabul edilir15,16. Örneğin, Serrao ve ark.17, ani durma sırasında serebellar ataksili hastalar ile sağlıklı meslektaşları arasındaki klinik farklılıkları tespit etmek için alt ektremite kinematik verileri kullandı. Ayrıca, planlı yürüyüş sonlandırması (PGT) ile karşılaştırıldığında, UGT sırasında lateral metatarsalda daha büyük tepe basıncı ve kuvvet gözlenebilir7, bu da daha yüksek yaralanma riskleri ile ilişkili olabilir.
Bu nedenle, UGT'nin biyomekanik mekanizmalarını keşfetmek, yaralanma önleme ve daha fazla klinik araştırma için içgörüler sağlayabilir. Bu çalışma, UGT sırasında genç yetişkinlerde farklı yürüme hızları altında herhangi bir biyomekanik değişikliği araştırmak için bir protokol sunun. Yürüme hızındaki artışla birlikte, katılımcıların UGT sırasında farklı alt ekft biyomekanik özellikler sergileyeceği varsayılıyor.

<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

Beklenmedik uyaranların neden olduğu yürüyüş sonlandırması günlük yaşamda sık görülen bir durumdur. Bu çalışma, planlanmamış yürüyüş sonlandırması (UGT) sırasında meydana gelen alt ektremite biyomekanik değişiklikleri farklı yürüme hızları altında araştırmak için bir protokol sürmektedir. 15 erkek katılımcıdan sırasıyla normal yürüme hızı (NWS) ve hızlı yürüme hızında (FWS) bir yürüyüş yolunda UGT gerçekleştirmeleri istendi. Alt ektremite kinematik ve plantar basınç verilerini toplamak için hareket analiz sistemi ve plantar basınç platformu uygulandı. İki yürüme hızı arasındaki alt ektremite kinematik ve plantar basınç verilerindeki farklılıkları incelemek için eşleştirilmiş örneklenmiş T testi kullanılmıştır. Sonuçlar, SAGITTAL düzlemdeki kalça, diz ve ayak bileği eklemlerinde daha geniş hareket aralığının yanı sıra NWS ile karşılaştırıldığında FWS'de UGT sırasında ön ayak ve topuk bölgelerinde plantar basınç olduğunu gösterdi. Yürüme hızının artmasıyla denekler, FWS'nin daha büyük potansiyel yaralanma riskleri ile ilişkili olduğunu gösteren farklı alt ekft biyomekanik özellikler sergilediler.

15 denek nws ve FWS ortalama & SD değerleri sırasıyla 1.33 ± 0.07m/s ve 1.62 ± 0.11m/s oldu.
Şekil 3, NWS ve FWS'de UGT sırasında sagittal düzlemdeki kalça, diz ve ayak bileği eklemlerinin ortalama ROM'unu göstermektedir. NWS ile karşılaştırıldığında, FWS'de üç eklemin ROM'u önemli ölçüde arttı (p<0.05). Ayrıntılı olarak, kalça, diz ve ayak bileği eklemlerinin ROM'u 22.26'dan 3.03'± yükseldi, 29,72 ± 5,14 ve 24,92 ± 4,17 ile 25,...

Watch this Scientific Journal Video about Lower-Limb Biomechanical Characteristics Associated with Unplanned Gait Termination Under Different Walking Speeds at JoVE.com

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

Bu çalışma, farklı yürüme hızları altında planlanmamış yürüyüş sonlandırması sırasında alt ekstremitenin biyomekanik özelliklerini karşılaştırdı. Normal ve hızlı yürüme hızlarına sahip on beş denekten elde edilen alt ektremite kinematik ve kinetik veriler hareket analiz sistemi ve plantar basınç platformu kullanılarak toplanarak elde edilmiştir.

Farklı Yürüme Hızları Altında Planlanmamış Yürüyüş Sonlandırması ile İlişkili Alt Eksüda Biyomekanik Özellikleri

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

4.5K Görüntüleme.  Ningbo University. Bu çalışma, farklı yürüme hızları altında planlanmamış yürüyüş sonlandırması sırasında alt ekstremitenin biyomekanik özelliklerini karşılaştırdı. Normal ve hızlı yürüme hızlarına sahip on beş denekten elde edilen alt ektremite kinematik ve kinetik veriler hareket analiz sistemi ve plantar basınç platformu kullanılarak toplanarak elde edilmiştir.

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

Asymmetric Walkway: A Novel Behavioral Assay for Studying Asymmetric Locomotion

Behavioral assays are commonly used for the assessment of sensorimotor impairment in the central nervous system (CNS). The most sophisticated methods for quantifying locomotor deficits in rodents is to measure minute disturbances of unconstrained gait overground (e.g., manual BBB score or automated CatWalk). However, cortical inputs are not required for the generation of basic locomotion produced by the spinal central pattern generator (CPG). Thus, unconstrained walking tasks test locomotor deficits due to motor cortical impairment only indirectly. In this study, we propose a novel, precise foot-placement locomotor task that evaluates cortical inputs to the spinal CPG. An instrumented peg-way was used to impose symmetrical and asymmetrical locomotor tasks mimicking lateralized movement deficits. We demonstrate that shifts from equidistant inter-stride lengths of 20% produce changes in the forelimb stance phase characteristics during locomotion with preferred stride length. Furthermore, we propose that the asymmetric walkway allows for measurements of behavioral outcomes produced by cortical control signals. These measures are relevant for the assessment of impairment after cortical damage.

Here, we present a protocol to quantify precise stepping in rodents. Cortical and the spinal central pattern generator signals are required for precise foot-placement during obstructed locomotion. We report here the novel constrained walking task that directly examines precise stepping behavior.

Asimetrik Yürüme Yolu: Asimetrik Locomotion incelenmesi için Yeni Bir Davranış Testi

Behavioral assays are commonly used for the assessment of sensorimotor impairment in the central nervous system (CNS). The most sophisticated methods for ...

Davranış

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.

Sit-to-stand ve-yürüyüş% 120 Diz Boy dan: A Novel Yaklaşım Dinamik Postural Kontrol Independent Kurşun bacağın değerlendirilmesi için

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

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.

Altında diz Protezi Tahmin Atalet Özellikleri için salınım ve Reaksiyon Kurulu Teknikleri

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 ...

Biyomühendislik

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.

Yürüme bozukluğu değerlendirmek için üç boyutlu yürüyüş klinik yönelik analiz yöntemi

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 Koşu Bandı Koşusunun Başlangıç ve Terminal Fazı Arasında Alt Ekstremite Kinematiği Karşılaştırmalı Analizi

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.

Sağlıklı Katılımcıların Alt Ekstremite Biyomekanik Analizi

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 ...

Tıp

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.

Basamak genişliği manipülasyonunun koşu biyomekaniği üzerindeki etkisi

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.

Kemirgenlerde Hareketsizliğe Bağlı Yürüyüş Değişikliğinin Kapsamlı Anlaşılması

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

Nörobilim

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.

Kuvvet Platformu Kayıtlarını Kullanarak Biyomekanik Analiz için Yürüme Başlangıcının Postural Organizasyonu

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

MouseWalker Kullanarak Omurilik Yaralanmalı Farelerde Lokomotor Disfonksiyonun Ölçülmesi

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.

Yazar Spotlight: Omurilik Yaralanmasının Bir Fare Modelinde Lokomotor Disfonksiyonu Ölçmek için MouseWalker'ı Kullanma  

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.