Kinesiologie -Aufzeichnung und Knöchelstabilität bei akuten Verletzungen während der Treppenabstieg (KTAS-SD)

Hintergrund akute Knöchelverletzungen (ATIs) gehören zu den häufigsten Verletzungen von Sportlern, insbesondere bei Sportarten wie Fußball, Basketball und Laufen. Untersuchungen zeigen, dass akute Knöchelverletzungen, insbesondere diejenigen, die während des Sports mit hoher Intensität erlitten wurden, mit einem erhöhten Risiko einer langfristigen funktionellen Instabilität bei Sportlern verbunden sind. Maresh überprüfte die funktionale Instabilität, die sich nach einer Verletzung des Knöchelbandes ergeben kann, und betonte die Bedeutung der frühen Intervention und die wirksame Rehabilitation akuter Knöchelverletzungen. Biomechanische Studien haben weiter den Einfluss von akuten Knöchelverletzungen auf die Kinetikstabilität der unteren Gliedmaßen ergeben. Akute Knöchelverletzungen können die Bewegungsmuster des Sprunggelenks und deren angrenzenden Verbindungen (Knie, Hüfte) beeinflussen, was zu einer verringerten Stabilität während der Bewegung und einem erhöhten Risiko für andere Verletzungen führt. Zusätzlich haben Wang et al. untersuchte die Biomechanik des Kniegelenks durch die Schrittbreite und schlug die Idee der gemeinsamen Zusammenarbeit während der Bewegung vor, was auch für das Verständnis der Verletzungen der akuten Knöchelverbindung von großer Bedeutung ist. Um das Risiko einer akuten Knöchelverletzungen zu minimieren, führte Willson eine systematische Überprüfung durch, in der mehrere Präventionsstrategien hervorgehoben wurden. Dazu gehören die Verwendung von Knöchelspangen durch Sportler, sorgfältige Auswahl an geeigneten Sportschuhen und die Optimierung von Trainingsprogrammen. Zusammen zielen diese Maßnahmen darauf ab, die Inzidenz solcher Verletzungen effektiv zu verhindern und zu verringern. Daher ist es wichtig, theoretische und praktische Bedeutung zu untersuchen, um zu untersuchen, wie die Stabilität des Knöchelgelenks durch wirksame Mittel verbessert, das Risiko von Sportverletzungen verringert und die Körperstabilität verbessert wird.

Unter den vielen experimentellen Forschungsveröffentlichungen, die die kinematischen Merkmale, Kinetikmechanismen und die Veränderungen der Gelenksteifigkeit bei Patienten mit akuten Knöchelverletzungen während des Kletterns und absteigenden Treppen untersuchen, haben mehrere Studien die Auswirkungen verschiedener Faktoren auf die Stabilität der Knöchelverbindung untersucht. Untersuchungen haben ergeben, dass es einen engen Zusammenhang zwischen Veränderungen der Knöchelflexion und Erweiterungswinkel sowie der Gangwirkungsgrad und Stabilität besteht. Wang et al. konzentrierte sich auf die Auswirkungen der Schrittbreite auf die biomechanischen Eigenschaften des Kniegelenks und betonte, dass die Synergie zwischen dem Knöchelgelenk und dem Kniegelenk eine unverzichtbare Rolle bei der Aufrechterhaltung der Gesamtstabilität spielt. Protopapadaki et al. führte eine umfassende Analyse der Veränderungen der Flexionswinkel und Momente des Knöchelgelenks während des Aufstiegs und der absteigenden Treppe durch. Sie betonten, dass ein größerer Knöchelflexionswinkel bei absteigenden Treppenwirkungen das Risiko einer Verletzung von Knöchelverbindungen erheblich erhöhen kann. Die Studie von Riener et al. konzentrierte sich auf den maximalen Flexionswinkel des Kniegelenks beim Abstieg von Treppen und stellte fest, dass es eine signifikante Korrelation zwischen dem Winkelwechsel des Kniegelenks, dem Bewegungsbereich und der vom Knöchelgelenk getragenen Belastung gibt. Novak und Brouwer analysierten die Schwankungen von gemeinsamen Momenten während des Aufstiegs und absteigender Treppen, und ergaben, dass die Zunahme der Knöchelverbindungslast bei älteren Menschen zum Verletzungsrisiko führen kann. Die Studie von Gill et al. Untersuchte weiter den intrinsischen Zusammenhang zwischen Rumpfspannung und Haltungsbilanz und betonte die wichtige Rolle der Koordination zwischen Rumpf und unteren Gliedmaßen bei der Aufrechterhaltung der Stabilität der Knöchelverbindung. Major et al. Untersuchte die Auswirkungen der Steifheit der Fußprothese auf Gang- und Muskelfunktion und wies darauf hin, dass ähnliche Steifheitänderungen auch einen tiefgreifenden Einfluss auf die Stabilität der Knöchelverbindung gesunder Personen haben können.

Kinesiology Taping (K-Taping) als Technologie, die häufig in der Behandlung von Sportmedizin und Rehabilitation verwendet wird und in den letzten Jahren weltweit weit verbreitet ist. Durch seine einzigartige Design- und Anpassungstechnik für elastisches Material bietet K-Taping zusätzliche Unterstützung und Schutz für Muskeln und Gelenke, ohne die Gelenkbewegung einzuschränken, wodurch die Muskelkontraktion verbessert, die Ausdauer verbessert, Zittern und Schmerzen verringert und letztendlich die Gelenkstabilität verbessert. Obwohl K-Taping im Bereich der Sportmedizin zunehmend verwendet wird, erfordert die spezifische Auswirkungen auf die Stabilität und Bewegungseffizienz bestimmter Gelenke (z. Forschung von Biz et al. zeigte die positiven Auswirkungen der K-Taping auf das Bewegungsbereich der Knöchelgelenke während der Laufaktivitäten und beiträgt die Verbesserung der gemeinsamen Stabilität und die Gesamtsportleistung. Die Studie von Wikstrom et al. betonte die bedeutende Rolle der K-Taping bei der Anpassung der Muskelaktivierungsmuster und gemeinsamen Momente bei Patienten mit akuten Knöchelverletzungen, insbesondere bei der Kontrolle von Momenten der Knöchel-Eversion. Im Zusammenhang mit aufsteigenden und absteigenden Treppen zeigt die Forschung des Teams von Paquette, dass K-Taping die Last am Knöchelgelenk reduzieren kann, die Gelenkbewegungsbahn optimiert und folglich das Verletzungsrisiko senkt. Aytar et al. Weiter untersuchte die Wirkung von K-Taping auf die Muskelkraft und die Gelenksteifigkeit und stellte fest, dass es die Muskelkraft im verletzten Bereich erheblich verbessern und die Gelenke steif werden kann, wodurch die Bewegungsfähigkeit und -stabilität des Patienten verbessert werden. Untersuchungen des Teams von Ellis zeigten die einzigartige Rolle des K-Taping bei der Koordinierung der kinematischen Muster des Knöchelgelenks und des Kniegelenks, wodurch die Belastung des Knöchelgelenks und die Verbesserung der Gesamtbewegungskoordination dazu beiträgt. Halseth et al. Überprüfte weiter den positiven Effekt der K-Taping auf die Erweiterung des Bereichs der Knöchelgelenkbewegung und die Verbesserung der Muskelaktivierungswerte, wodurch die Rehabilitation der Patienten stark unterstützt wird. Gleichzeitig stellte die Forschung von Lee's Team fest, dass K-Taping einen signifikanten Einfluss auf die Verbesserung der Stabilität und den Muskelaktivierungsniveaus hat, insbesondere bei Kinetikbewegungen. Darüber hinaus haben die Forschung von Fayson et al. zeigten auch, dass K-Taping die Gelenksteifigkeit und die Muskelkraftleistung des Knöchelgelenks verbessern kann und Patienten mit akuten Knöchelverletzungen ein wirksames Mittel liefert, um die Stabilität der unteren Extremitäten zu verbessern und das Risiko einer Wiederverletzung zu verringern.

Ziel dieser Studie war es, die Auswirkungen von KT und ST auf die Biomechanik von Patienten mit akuten Verletzungen unter Verwendung einer absteigenden Treppenaufgabe zu untersuchen. Die Investingactors stellten die Hypothese auf, dass durch die Intervention des intramuskulären Patchens die Stabilität des Knöchelgelenks von K-Taping-Patienten gestärkt wird, was dazu beitragen würde, die Stabilität des Knöchelgelenks zu verbessern und damit ein Gleichgewicht während des Prozesses des Herunterfahrens der Treppe zu erhalten.

Methoden Die Studie verwendete ein randomisiertes Crossover -Design, um die biomechanischen Effekte von Muskeleffizienz -Patches zu untersuchen, während sie absteigende Treppen hinuntergehen. 27 Probanden mit akuten Knöchelverletzungen nahmen an der Studie teil. Die Probanden nahmen an zwei Sätzen von Interventionsbedingungen teil: die KT Experimental Group (Übung Kinesio Tape) und die ST -Kontrollgruppe (kein Kinesio -Klebeband) mit drei separaten absteigenden Treppentests für jede Bedingung. Die biomechanische Leistung der akut verletzten Probanden während einer absteigenden Treppenaufgabe wurde mit der ST -Gruppe verglichen, die sich auf Bewegungsstabilität der unteren Extremitäten und Ganganalysen, Schlagkräfte usw. konzentrierte. Ein Vicon -Motion -Capture -System mit acht Kameras wurde in die AMTI -Force -Plattform integriert, um gleichzeitig biomechanische Daten zu sammeln. Diese Daten umfassten gemeinsame Winkel, Momente und Leistung während der vorgewichtigen tragenden, mittleren Stanz- und Ablaufphasen des betroffenen Gliedes, wie in Bezug auf die Referenz dokumentiert. Darüber hinaus wurde die Elektromyographie (EMG) -Aufätigkeit aus Verzögerungen Boston, MA, USA verwendet, um die Muskelaktivierungsmuster zu bewerten, wie in Bezug auf Referenz beschrieben.

Teilnehmer an dieser Studie wurden a priori -Wirksamkeitsanalysen mit G*Power (Version: 3.1.9.7; Henry Düsseldorf University, Düsseldorf, Deutschland) durchgeführt, um die für das experimentelle Design erforderliche Stichprobengröße zu bestimmen. Die Ergebnisse zeigten, dass eine minimale Stichprobengröße von 27 Teilnehmern erforderlich war, um eine mittelschwere Effektgröße von 0,50 zu erreichen. Durch Abschluss der AOFAS (American Orthopaedical Foot & Spuckle Society) Knöchel-Hindfoot-Skala sowie der VAS-Skala wurden 27 Probanden mit akuten Knöchelverletzungen der Universität Ningbo ausgewählt (Alter: 18.30 ± 25,80 Jahre; Höhe: 162,45 ± 185,14 cm; Gewicht: 60,20 ± 85,05 kg). Die Teilnehmer wurden gemäß den folgenden Kriterien ausgewählt: Die Probanden hatten mindestens eine akute Verstauchung des Knöchelgelenks erlebt. Diejenigen, die während der täglichen Aktivitäten oder des Sports Symptome von Schmerz und Instabilität hatten. Keine anderen schwerwiegenden Krankheiten beeinflussen die Funktion der unteren Gliedmaßen (z. B. Arthritis, schwere Knieläsionen usw.). Aofas <80 Punkte und Vas ≤ 3 auf der betroffenen Seite. Der Beginn der Verletzung ist normalerweise auf 7 Tage begrenzt, um sicherzustellen, dass es in der akuten Phase liegt. Die Teilnehmer hielten während des Untersuchungszeitraums ein stetiges Maß an täglicher Aktivität bei. Ausschlusskriterien: Vorgeschichte schwerer struktureller Verletzungen oder Operationen am Knöchel (z. B. Bandrekonstruktionsoperation, arthroskopische Chirurgie usw.). Vorhandensein von neuromuskulären Erkrankungen oder Frauen während der Schwangerschaft. Allergie gegen Muskelfleckenmaterialien oder Vorgeschichte von Hautkrankheiten. Ankle-bezogene Operation oder Rehabilitation innerhalb der letzten 6 Monate. Vor der Einleitung der Datenerfassung gaben alle Teilnehmer ihre schriftliche Einverständniserklärung an. Darüber hinaus erhielt die Studie die ethische Genehmigung vom Ethikausschuss der Ningbo University, um sicherzustellen, dass die Forschung den höchsten ethischen Standards festhielt (Genehmigungsnummer: TY2025004).

Datenerfassungsverfahren Alle experimentellen Tests wurden im Training Biomechanics Laboratory des Institute of Greater Health an der Ningbo University in Ningbo, China, durchgeführt. Das Labor ist mit einem hoch entwickelten Vicon -Motion -Capture -System (Oxford Metrics Ltd, Oxford, UK) ausgestattet. Dieses hochmoderne System umfasst acht hochpräzise Kameras, die verwendet wurden, um dreidimensionale Bewegungsdaten genau aufzuzeichnen, da die Teilnehmer in die Aktivität absteigender Treppen beschäftigt waren. Die Stichprobenfrequenz für das Vicon Motion Capture -System (Oxford Metrics Ltd, Oxford, UK) wurde vor jedem Test bei 200 Hz konfiguriert, und das System wurde eine akribische Kalibrierung unterzogen, um genaue Messungen der gemeinsamen Kinematik und Bewegung zu gewährleisten. Die Kalibrierung umfasste die Positionierung von Reflexionsmarkern an vordefinierten Stellen innerhalb des Erfassungsbereichs und die Einstellung der Kameras für eine optimale Ausrichtung und Genauigkeit. Dieses Verfahren wurde zu Beginn jeder Datenerfassungssitzung wiederholt, um die Konsistenz bei den Messungen aufrechtzuerhalten. Die von AMTI in Watertown, Massachusetts, USA, stammende Force -Plattform wurde mit einer Stichprobenfrequenz von 1000 Hz konfiguriert. Diese spezifische Frequenzeinstellung wurde absichtlich ausgewählt, um eine präzise und detaillierte Aufzeichnung der Bodenreaktionskräfte zu gewährleisten, wenn die Teilnehmer die Treppe hinunterkamen. Durch diese hohe Stichprobenrate könnten subtile Variationen und dynamische Veränderungen der Kräfte, die während des Treppenabstiegsprozesses auf dem Boden ausgeübt werden, genau erfasst und analysiert werden. Die beiden Systeme wurden präzise synchronisiert, um eine nahtlose Datenerfassung zu gewährleisten. Der anfängliche Kontaktpunkt während der Treppenabfahrt wurde basierend auf einem bestimmten Kriterium bestimmt. Es wurde identifiziert, wenn die vertikale Bodenreaktionskraft einen Wert von mehr als 10 nm registrierte. Diese standardisierte Methode zur Identifizierung des anfänglichen Kontaktpunkts ermöglichte eine konsistente und genaue Datenanalyse, was ein eingehenderes Verständnis der biomechanischen Prozesse erleichtert, die am Treppenabstieg beteiligt sind. Die AMTI -Force -Plattform wurde vor jedem Test nach den Anweisungen des Herstellers kalibriert, bei der eine bekannte Last angewendet wurde, um die Kraftausgabe für genaue Messwerte zu überprüfen und anzupassen.

Alle Teilnehmer trugen standardisierte eng anliegende Kleidung und blieben barfuß, um die Sichtbarkeit von Körpermarkern zu gewährleisten, die für die Bewegungserfassung verwendet wurden. Anthropometrische Messungen, einschließlich Größe, Gewicht und Beinlänge, wurden dokumentiert. Insgesamt 38 Marker mit einem Durchmesser von 14 mm wurden nach dem OpenSim-Gang-2392-Modell auf die unteren Gliedmaßen und den Oberkörper platziert. Reflective markers were placed on specific anatomical landmarks, The placement of EMG sensors adhered to the SENIAM guidelines, with eight sensors positioned on the muscle groups of the soleus, medial and lateral gastrocnemius, tibialis anterior, rectus femoris, and medial and lateral vastus muscles, The EMG system, used to capture muscle activation data, underwent calibration using standardized protocols, Dies beinhaltete die Überprüfung der Genauigkeit des Sensorsignals und die Optimierung des Systems, um das Rauschen zu minimieren und eine konsistente Datenerfassung zu gewährleisten. Um die Signalqualität zu verbessern, wurden Hautvorbereitungstechniken wie Rasur und Anwendung von Reinigungsgelen durchgeführt. Die Zuverlässigkeit des EMG -Systems bei der Aufzeichnung der Muskelaktivität während des Trainings wurde in früheren Studien validiert.

Das Vicon Motion Capture -System, die AMTI -Kraftplattform und das EMG -System wurden synchronisiert, um die integrierte Datenerfassung zu ermöglichen. Vor Beginn des Experiments wurde ein statisches Kalibrierungsverfahren durchgeführt, um die anschließende Schaffung von Manikinen zu unterstützen. Die Teilnehmer wurden zunächst in die experimentellen Bedingungen und Verfahren eingeführt. Während der statischen Datenerfassung standen die Teilnehmer auf der Force-Plattform mit ihren Füßen, die parallel zur y-Achse ausgerichtet waren, die Arme, die in einem Winkel von 45 ° von ihren Seiten verlängert wurden, und blicken vorwärts. Diese Haltung wurde aufrechterhalten, bis die statische Datenerfassung abgeschlossen war. Die RLA Gait -Analysemethode des RLA -Medizinzentrums Rancho Los Amigos (RLA), Kalifornien, USA, wurde verwendet.

In dieser Studie wurden 5 cm breites Kinesiotaping (Kinesio®tex GoldTM) auf die Teilnehmer angewendet, die als in der Lage waren, auf 140% ihrer ursprünglichen Länge gedehnt zu werden. Die K-Taping-Technik wurde nach der von Jackson et al. Dieses Experiment verwendete ein randomisiertes Gruppierungs- und Crossover -Design, um die Probanden in die KT -Gruppe und die ST -Gruppe zu teilen. Die KT Group verwendete K-Taping (vier Bänder wurden auf den Fuß aufgetragen (der Fuß wurde bei 90 Grad in Dorsiflexion aufbewahrt), um Unterstützung und Stabilität zu gewährleisten. Das erste Klebeband wurde im Mittelpunkt unter dem Fersenknochen verankert, wobei an beiden Enden 20% Spannung aufgetragen wurden, um die Seiten von Ferse und Talus zu erweitern, und sich leicht über den Tibialis-Vordermuskel drehen, um die Seite zu Seite von der Seite zu Seite zu minimieren. Das zweite Klebeband wurde seitlich bei 50% Spannung auf den lateralen Fersenknochen aufgetragen und erstreckt sich um die Ferse bis zum medialen ersten Mittelfußfußbeinknochen, um die Fußrotation zu begrenzen. und das dritte Band, wieder mit 50% Spannung, wurde auf den medialen Talus angewendet, um die Ferse gewickelt und um den medialen ersten Mittelfußknochen gewickelt, um die Fußrotation zu begrenzen.

Das dritte Band, ebenfalls mit 50% Spannung, beginnt am medialen Talus, wickelt sich um die Ferse und über den vierten und fünften Mittelfußbetrieb, um die Plantarstabilität weiter zu verbessern. Das vierte Klebeband ist vom navikulären Knochen verankert, wickelt sich um den Plantarfuß zum lateralen Keilschriftknochen bei 20% Spannung, erhöht sich dann auf 80% Spannung um die Achillessehne nach posterior, um es an den seitlichen Knöcheln zu verankern, und bis zu 50% Spannung, um die ersten und zweiten Metatarsal -Tone zu bedecken und sich um den gesamten Gebiet zu bedecken und den gesamten Gebiet zu verankern und den gesamten Gebiet zu bedecken und den gesamten Gebiet zu verankern. (Diese Methode zur Anwendung des Patchs ist durch die genaue Verteilung der Spannung und Richtungsregelung für den Schutz und die Unterstützung des Sports geeignet, um die Rotation und das Drehen des Fußes vollständig zu begrenzen, und gleichzeitig, um die Stabilität des Knöchelgelenks zu stärken, und die Fußsohle) in der Gruppe wurde nicht verwendet, und es wurde nur die Routinentest durchgeführt. Die experimentelle Aufgabe war ein absteigender Treppentest, der auf einer vierstufigen Treppe durchgeführt wurde (jeder Schritt war 300 mm lang, 900 mm Breite und 170 mm hoch), und die Probanden wurden gebeten, die Aufgabe zu erledigen, die Treppe 20 Mal mit einem natürlichen Gang in jedem experimentellen Zustand abzusteigen. Alle Probanden mussten barfuß sein. Der Test wurde in zwei Bedingungen unterteilt, KT Group und ST Group, mit einer 5- bis 10-minütigen Pause zwischen den Bedingungen, um Müdigkeitsstörungen zu vermeiden. Kinematische Daten, absteigende Treppenzeit und Gangstabilität wurden während des Experiments aufgezeichnet, und die subjektive Wahrnehmung wurde gesammelt. Am Ende des Experiments wurde der Muskel Patch entfernt, die Patch -Site gereinigt und die Daten wurden organisiert und gesichert, um eine Grundlage für die anschließende Analyse zu bilden. Die Sicherheit der Probanden wurde während des gesamten Experiments gewährleistet, um Unfälle zu vermeiden.

Um biomechanische Daten zu sammeln und sicherzustellen, dass die Probanden die Aufgabe der absteigenden Treppen genau abschließen, planen die Studie zunächst die Probanden, um ein standardisiertes Aufwärmen durchzuführen, um sicherzustellen, dass die Muskeln der unteren Extremitäten vollständig aktiviert sind. Vor Beginn des Tests machten sich die Probanden mit dem absteigenden Treppenmanöver vertraut, indem sie klare Start- und Endpositionen auf der Treppe üben und markieren, um ein konsistentes Tempo für jeden Test zu gewährleisten. Die Daten für jeden Test wurden unter Verwendung eines hochpräzisen Bewegungserfassungssystems und einer Kraftplattform gesammelt, wobei hauptsächlich Änderungen der Knie- und Knöchelverbindungswinkel, EMG-Signale und Gelenkkräfte beinhaltet. Wenn der Subjekt die Bewegung nicht abgeschlossen hatte oder die Bewegung nicht standardisiert war, wurde er als Fehler angesehen und in der Datenanalyse nicht gezählt.

Hochgeschwindigkeits-Biplan-Fluoreszenzfluoroskopie-Bildgebungssystem Hochgeschwindigkeits-Doppeldeckerfluoreszenzfluoroskopie-Bildgebungssystem (DFIS) umfasst ein Bewegungsfluoroskopie-System und ein Datenauflösungssystem. Der erstere besteht aus zwei Hochspannungsemitter und Lichtquellen, zwei beweglichen Roboterarmen mit Fluoreszenzempfängern und Verstärkern sowie zwei Hochgeschwindigkeitskameras. Die Abstände zwischen den 2 Hochspannungsemitter und Empfängern betragen 132,2 cm bzw. 128,6 cm mit einem Winkel von 119,6 ° zwischen den Bildempfängern; Die Aufnahmeparameter wurden wie folgt eingestellt: eine Spannung von 60 kV, ein Strom von 63 mA, eine Schaufelfrequenz von 100 Hz, eine Belichtungsgeschwindigkeit von 1/1000 s und eine Bildauflösung von 1024 * 1024 Pixel.

Die von Xmalab generierte Umgebungskalibrierungsdatei wurde zur weiteren Verarbeitung in Rhinoceros -Software importiert. Sein Modellierungsmodul wurde verwendet, um den Schießraum zu rekonstruieren und die relativen Positionen der beiden Fluoreszenz -Emitter und Bildempfänger im virtuellen Raum wiederherzustellen. In der Zwischenzeit wurden die von der Aberration-kalibrierten Fuß- und Knöchel-Röntgenbilder und die 3D-Modelle der Tibia, des Talus und des Calcaneus importiert. The coordinate systems of the tibia, talus and heel were established according to previous standards, and the tibial-posterior, lateral-medial and superior-inferior directions corresponded to the x-axis, y-axis and z-axis, respectively, whereas plantar/dorsiflexion, inversion/eversion, and internal/external rotation were defined as the motion around the tibial-posterior, lateral-medial and überlegene Achsen. Die importierten Skelettmodelle wurden dann gedreht und in die von der Rhinoceros -Software rekonstruierte 3D -Raum -Space übersetzt, bis die Skelettprojektionen in jedem Rahmen den Skelettkonturen in den fluoroskopischen Bildern übereinstimmten.

Die 6DOF-Daten des überlegenen Talar-Joint (Talus versus Tibia) und des minderwertigen Talar-Gelenks (Fersenversus gegen Talus) wurden unter Verwendung des Koordinatensystemberechnungs-Plug-in-Rhinoceros berechnet, das kinematische Daten in drei translationalen Translationsanlagen (Tibial-Posterior, Lateral-Medial- und Overy-Inferior) und Drei-Rotations-Rotations-Rotations-Rotations-Rotation (Plantar/Doresiflexion, Inversion/Eversion/Eversion/Eversion/Eversion/Eversion/Eversion/Eversion/Eversion/Eversion/Eversion/Eversion/Eversion/Eversion/Eversion/Eversion/Eversion/Eversion/Eversion/Eversion/Eversion) und Inversion/Eversion/Eversion/Eversion/Eversion und umfasst. Positive Werte repräsentieren nach außen, vorwärts und nach oben über die Übersetzung des Talus in Bezug auf die Tibia (Ferse relativ zum Talus) sowie die Dorsiflexion, Inversion und interne Rotation; Negative Werte repräsentieren nach innen, rückwärts und nach unten, sowie Plantarflexion, Eversion und externe Rotation.

Kinematische und Kinetikdaten, die aus Vicon gesammelt wurden, wurden in das C3D -Dateiformat exportiert und dann in ein Koordinatensystem umgewandelt, filtriert mit niedrigem Pass, Daten extrahiert und formatiert für kinematische und Bodenreaktionskraft (GRF) -Daten unter Verwendung von MATLAB (Mathworks, Massachusetts, USA). Die C3D -Dateien wurden unter Verwendung von MATLAB in TRC- und MOT -Dateiformate konvertiert und anschließend in OpenSim (Stanford University, Stanford, CA, USA) importiert, um biomechanische Parameter zu berechnen. Die muskuloskelettalen Simulationen wurden unter Verwendung eines Modells mit 23 Freiheitsgraden und 92 Muskelaktoren durchgeführt. Die Skalierungswerkzeuge von OpenSIM ermöglichten die Erstellung von subjektspezifischen muskuloskelettalen Modellen, indem ein generisches Modell angepasst wurde, um sich mit individuellen Körperdimensionen auszurichten. Diese Skalierungsanpassungen wurden auf Segmentlängen, Segmentträgieneigenschaften und Muskelbefestigungspunkte angewendet. Muskelursprung und Insertionspunkte sowie Muskelmomentarme wurden auf die Gliedmaßenabmessungen jedes Teilnehmers zugeschnitten. Restliche Momente in den Frontal- und Seitenebenen wurden während des Simulationsprozesses minimiert. Das inverse Kinematik-Tool verwendete eine gewichtete Optimierung der kleinsten Quadrate, um Gelenkwinkel zu berechnen, wodurch die Diskrepanzen zwischen Modellgenerierten und experimentellen Markerpositionen reduziert wurden. Das inverse Kinetik -Tool berechnete gemeinsame Momente für jeden Freiheitsgrad, und die Gelenkleistung wurde durch Multiplizieren der Winkelgeschwindigkeit mit dem Gelenkmoment zu jedem Zeitschritt bestimmt.

Ein statischer Optimierungsalgorithmus wurde verwendet, um die Muskelaktivierung und die Muskelkraft abzuschätzen, und die Ergebnisse wurden mit der während der Experimente aufgezeichneten Oberflächen -EMG -Aktivität verglichen, um das Modell zu validieren. Das Signal-Rausch-Verhältnis wurde optimiert, indem die Restanalyse zu einer Untergruppe von Daten aus früheren Studien durchgeführt wurde. Kinematische und kinetische Daten wurden unter Verwendung eines Null-Lag-Butterworth-Tiefpassfilters auf vierter Ordnung mit Grenzfrequenzen von 12 bzw. 20 Hz filtriert. Oberflächen-EMG-Signale wurden durch Bandpassfilterung mit einem Butterworth-Filter im vierten Ordnung im Frequenzbereich von 10 bis 400 Hz vorgezogen. Darauf folgte die Vollwellenberechnung und eine Tiefpassfilterung mit einer Grenzfrequenz von 6 Hz. Zusätzlich wurden die EMG-Signale durch Teilen der EMG-Amplitude durch die RMS-Amplitude der maximalen Wurzel-Mittelwerte (RMS) normalisiert. Die Signale wurden unter Verwendung der maximalen freiwilligen Kontraktion (MVC) weiter normalisiert, um den Aktivierungsniveau jedes Muskels zu bestimmen. Die von den EMG -Sensoren aufgezeichneten Muskelaktivierungsergebnisse wurden mit denen verglichen, die vom muskuloskelettalen Modell simuliert wurden, um die Gültigkeit und Genauigkeit des Modells zu bewerten.

Die Modellgenauigkeit wurde unter Verwendung spezifischer Gleichungen und Plug-Ins in OpenSIM verbessert. Gelenkwinkel wurden unter Verwendung eines inversen Kinematikalgorithmus berechnet, während gemeinsame Momente unter Verwendung eines inversen kinetischen Algorithmus bestimmt wurden. Ein Restreduzierungsalgorithmus wurde auch angewendet, um kinetische Inkonsistenzen im Modell zu beheben. Das inverse Kinematik-Tool optimierte den Gelenkwinkelberechnungen, indem ein gewichteter Ansatz der kleinsten Quadrate verwendet wird, um die Diskrepanzen zwischen modellvorstellten und experimentellen Markerpositionen zu minimieren. Für jeden Freiheitsgrad im Modell wurden gemeinsame Momente berechnet, und anschließend wurde die gemeinsame Leistung als Produkt der Winkelgeschwindigkeit und des gemeinsamen Moments zu jedem Zeitpunkt berechnet.

Statistische Analysedaten aus den unteren Treppenstudien wurden unter Verwendung eines gepaarten Proben-T-Tests (mit einem Signifikanzniveau von 0,05 und einer Testleistung von 0,80) und einer statistischen parametrischen Zuordnung (SPM1D) analysiert, um Unterschiede zwischen den Kontrollbedingungen zu bewerten. Die Kinetik, Kinematik, Muskelkräfte und Knochenverschiebungen der Probanden wurden mit SPSS für Windows (Version 25.0, SPSS Science Inc., Chicago, IL, USA) verarbeitet und analysiert.