Kinesiologian nauhoittaminen ja nilkan stabiilisuus akuutissa vammoissa portaiden laskeutumisen aikana (KTAS-SD)

Tausta -akuutti nilkkavammat (ATIS) ovat yleisimpiä urheilijoiden kokemuksia, etenkin urheilulajeissa, kuten jalkapallo, koripallo ja juokseminen. Tutkimukset osoittavat, että akuutissa nilkkavammoissa, etenkin korkean intensiteetin urheilun aikana kärsivät, liittyy lisääntynyt urheilijoiden pitkäaikaisen toiminnallisen epävakauden riski. Maresh tarkasteli toiminnallista epävakautta, joka voi johtaa nilkan ligamenttivaurion jälkeen ja korosti varhaisen puuttumisen merkitystä ja akuutin nilkkavammojen tehokkaan kuntoutuksen. Biomekaaniset tutkimukset ovat edelleen paljastaneet akuutin nilkkavamman vaikutuksen alaraajojen kinetiikan stabiilisuuteen. Akuutteja nilkkavammoja voivat vaikuttaa nilkan nivelen ja sen viereisten nivelten (polvi, lonkka) liikkeelle, mikä johtaa vähentyneeseen stabiilisuuteen liikkeen aikana ja lisääntyneiden vammojen riski. Lisäksi Wang, et ai. tutki polven nivelen biomekaniikkaa askelleveyden kautta ja ehdotti ajatusta liitoksista, jotka työskentelevät yhdessä liikkeen aikana, mikä on myös suuri merkitys akuutin nilkan nivelvammojen ymmärtämiselle. Akuutin nilkkavammojen riskin minimoimiseksi Willson suoritti systemaattisen katsauksen, jossa korostettiin useita ehkäisystrategioita. Näihin kuuluvat urheilijoiden nilkkahihnojen käyttö, asianmukaisten urheilujalkineiden huolellinen valinta ja harjoitusohjelmien optimointi. Yhdessä näiden toimenpiteiden tarkoituksena on estää ja vähentää tehokkaasti tällaisten vammojen esiintyvyyttä. Siksi on tärkeää tutkia teoreettista ja käytännöllistä merkitystä tutkiaksesi, kuinka parantaa nilkan nivelten vakautta tehokkaasti, vähentää urheiluvammojen riskiä ja parantaa kehon vakautta.

Monien kokeellisten tutkimusjulkaisujen joukossa, joissa tutkitaan kinemaattisia ominaisuuksia, kinetiikkamekanismeja ja niveljäykkyyden muutoksia potilailla, joilla on akuutteja nilkkavammoja kiipeilyn ja laskevien portaiden aikana, useissa tutkimuksissa on tutkittu eri tekijöiden vaikutusta nilkan nivelten stabiilisuuteen. Tutkimukset ovat paljastaneet, että nilkan taipumisessa ja laajennuskulmien muutosten ja kävelyn tehokkuuden ja stabiilisuuden välillä on läheinen suhde. Wang et ai. Keskittyi heidän tutkimusperspektiiviin askelleveyden vaikutuksiin polven nivelen biomekaanisiin ominaisuuksiin ja korosti, että nilkan nivelen ja polven nivelen välisellä synergialla on välttämätön rooli yleisen vakauden ylläpitämisessä. Protopapadaki et ai. suoritti kattavan analyysin nilkan nivelten taivutusten pidennyskulmien ja momenttien muutoksista nousevan ja laskevan portaiden kävelyn aikana. He korostivat, että suurempi nilkan taivutuskulma laskevien portaiden aikana voi merkittävästi nostaa nilkan nivelvaurion riskiä. Riener et ai. Keskittyy polven nivelen suurimpaan taivutuskulmaan laskeutuessa portaita ja havaitsi, että polven nivelen kulman muutoksen, liikealueen ja nilkan nivelen kantamisen välillä on merkittävä korrelaatio. Novak ja Brouwer analysoivat nivelmomenttien vaihtelut nousevien ja laskevien portaiden prosessin aikana paljastaen, että vanhusten nilkan nivelkuorman lisääntyminen voi aiheuttaa loukkaantumisriskin. Gill et ai. tutkittiin tarkemmin tavaratilan jännityksen ja posturaalisen tasapainon välistä luontaista yhteyttä korostaen tavaratilan ja alaraajojen välisen koordinaation tärkeätä roolia nilkan nivelten vakauden ylläpitämisessä. Major et ai. tutkittiin proteesijalkajäykkyyden vaikutusta kävelyn ja lihasten toimintaan ja huomauttivat, että samanlaisilla jäykkyysmuutoksilla voi myös olla syvällinen vaikutus terveiden yksilöiden nilkan nivelten stabiilisuuteen.

Kinesiologian nauhoittaminen (K-Taping) tekniikana, jota yleisesti käytetään urheilulääketieteessä ja kuntoutushoitoon, ja sitä on käytetty laajasti ympäri maailmaa viime vuosina. Ainutlaatuisen elastisen materiaalisuunnittelun ja sovitustekniikansa avulla K-Taping tarjoaa lisätukea ja suojaa lihaksille ja nivelille rajoittamatta nivelliikettä, parantaen siten lihasten supistumista, parantamalla kestävyyttä, vähentämällä vapinaa ja kipua ja parantaen lopulta nivelten vakautta. Vaikka K-napaamista käytetään yhä enemmän urheilulääketieteen alalla, sen erityinen vaikutus tiettyjen nivelten (kuten nilkkaliitosten) stabiilisuuteen ja liikkeen tehokkuuteen vaatii edelleen perusteellista analyysiä. Biz et ai. paljasti K-napaamisen positiivisen vaikutuksen nilkkayhdistelmien liikealueeseen juoksemisen aikana, mikä auttaa parantamaan yhteistä vakautta ja urheilun yleistä suorituskykyä. Wikstrom et ai. korosti K-napaamisen merkittävää roolia lihasten aktivointikuvioiden ja nivelmomenttien säätämisessä potilailla, joilla on akuutti nilkkavammoja, etenkin nilkankulutusmomenttien hallinnassa. Nousevien ja laskevien portaiden yhteydessä Paquette-ryhmän tutkimus osoittaa, että K-napaaminen voi vähentää nilkan nivelten kuormaa, optimoimalla nivelliikkeen etenemissuunta ja siten vähentää loukkaantumisriskiä. Aytar et ai. tutkittiin tarkemmin K-napaamisen vaikutusta lihasvoimiin ja nivelten jäykkyyteen ja havaitsi, että se voi parantaa merkittävästi lihasvoimaa loukkaantuneella alueella ja lisätä niveljäykkyyttä parantaen siten potilaan liikekykyä ja vakautta. Ellisin ryhmän tutkimus paljasti K-napaamisen ainutlaatuisen roolin nilkan nivel- ja polven nivelten kinemaattisten kuvioiden koordinoinnissa, mikä auttaa vähentämään nilkan nivelten taakkaa ja parantamaan liikkeen yleistä koordinointia. Halseth et ai. vahvisti edelleen K-napaamisen positiivisen vaikutuksen nilkan nivelliikkeen alueen laajentamisessa ja lihasten aktivaatiotasojen parantamisessa tarjoamalla voimakasta tukea potilaan kuntoutukselle. Samanaikaisesti Leen ryhmän tutkimuksessa havaittiin, että K-napauttamisella on merkittävä vaikutus nilkan nivelten stabiilisuuden ja lihasten aktivaatiotasojen parantamiseen, etenkin kinetiikan liikkeissä. Lisäksi Faysonin et ai. osoittivat myös, että K-napaaminen voi parantaa nilkka-nivelen niveljäykkyyttä ja lihasvoiman tuotantoa tarjoamalla tehokkaan keinon potilaille, joilla on akuutti nilkkavammoja alaraajojen stabiilisuuden parantamiseksi ja vähentämisriskin vähentämiseksi.

Tämän tutkimuksen tavoitteena oli tutkia KT: n ja ST: n vaikutuksia potilaiden biomekaniikkaan, jolla on akuutteja vammoja laskevan portaiden tehtävän avulla. Sijoittajat olettivat, että lihaksensisäisen laastarin interventiolla K-naputtavien potilaiden nilkka-nivelen vakautta vahvistettaisiin, mikä auttaisi parantamaan nilkan nivelen vakautta ja siten paremmin ylläpitämään tasapainoa laskeutuvien portaiden kävelyprosessin aikana.

Menetelmät Tutkimuksessa käytettiin satunnaistettua crossover -suunnittelua tutkiakseen lihastehokkuuslaastarien biomekaanisia vaikutuksia kävellessä laskevia portaita. Tutkimukseen osallistui kaksikymmentäseitsemän koehenkilöä, joilla oli akuutti nilkkavammoja. Koehenkilöt osallistuivat kahteen interventioolosuhteen sarjaan: KT -kokeellinen ryhmä (harjoittelu kinesio -nauha) ja ST -kontrolliryhmä (ei kinesioteippiä), kolmella erillisellä laskevalla portaiden testillä jokaiselle tilalle. Akuutti loukkaantuneiden koehenkilöiden biomekaanista suorituskykyä laskeutuvan portaiden tehtävän aikana verrattiin alaraajojen liikkeen stabiilisuuteen ja kävelyanalyysiin, vaikutusvoimiin jne. Keskittymään ST -ryhmään jne. Kahdeksan kameraa sisältävä Vicon Motion Capture -järjestelmä integroitiin AMTI Force -alustaan ​​kerätäkseen samanaikaisesti biomekaanisia tietoja. Nämä tiedot käsittivät nivelkulmat, hetket ja voiman ennen painosten sisäistävät, keskimmäisen aseman ja poistovaiheiden aikana, kuten viitteenä on dokumentoitu. Lisäksi Bostonin, MA, USA: n elektromyografia (EMG) -laitteita lihasten aktivointikuvioiden arvioimiseksi, kuten viitteessa on kuvattu.

Tämän tutkimuksen osanottajat suoritettiin etukäteen tehokkuusanalyysit käyttämällä G*Power (versio: 3.1.9.7; Henry Düsseldorf University, Düsseldorf, Saksa) -ohjelmisto kokeelliseen suunnitteluun tarvittavan näytteen koon määrittämiseksi. Havainnot osoittivat, että 27 osallistujan vähimmäiskoko oli välttämätöntä, jotta saavutetaan kohtalainen vaikutuksen koon 0,50. Suorittamalla AOFA: t (American Orthopedical Foot & Nilkle Society) nilkka-Hindfoot-asteikko sekä VAS-asteikko, valittiin 27 koehenkilöä, joilla oli akuutti nilkkavammat Ningbon yliopistosta (ikä: 18,30 ± 25,80 vuotta; Korkeus: 162,45 ± 185,14 cm; Paino: 60,20 ± 85,05 kg). Osallistujat valittiin seuraavien kriteerien mukaisesti: Koehenkilöt olivat kokeneet ainakin yhden akuutin nilkan nivelen akuutin nyrjähdyksen. Ne, jotka kokivat kivun ja epävakauden oireita päivittäisen toiminnan tai urheilun aikana. Mikään muu vakava sairaus ei vaikuta alaraajojen toimintaan (esim. Niveltulehdus, vakavat polvileesiot jne.). AOFAS <80 pistettä ja Vas ≤ 3 vaikuttavan puolella. Vaurion alkaminen on yleensä 7 päivään, jotta varmistetaan, että se on akuutissa vaiheessa. Osallistujat pitivät tasaista päivittäistä aktiivisuutta tutkimusjakson aikana. Poissulkemiskriteerit: Vakavan rakenteellisen vaurion tai nilkan leikkauksen historia (esim. Liengamentin rekonstruktioleikkaus, artroskooppinen leikkaus jne.). Neuromuskulaarisen sairauden tai naisten esiintyminen raskauden aikana. Allergia lihaslaastarien materiaaleille tai ihosairauksien historialle. Nilkkaan liittyvä leikkaus tai kuntoutus viimeisen 6 kuukauden aikana. Ennen tiedonkeruun aloittamista kaikki osallistujat antoivat kirjallisen tietoisen suostumuksensa. Lisäksi tutkimus sai eettisen hyväksynnän Ningbon yliopiston eettiseltä komitealta varmistaen, että tutkimus noudatettiin korkeimpiin eettisiin standardeihin (hyväksynänumero: TY2025004).

Tiedonkeruumenettelyt Kaikki kokeelliset testit suoritettiin Suur -terveysinstituutin Biomekaniikan laboratoriossa, joka sijaitsee Ningbon yliopistossa Ningbossa, Kiinassa. Laboratorio on varustettu hienostuneella Vicon Motion Capture System -järjestelmällä (Oxford Metrics Ltd, Oxford, UK). Tämä huipputekninen järjestelmä sisältää kahdeksan korkean tarkkuuden kameraa, joita käytettiin kolmiulotteisten liiketietojen tarkasti tallentamiseen, kun osallistujat osallistuivat laskevien portaiden toimintaan. Vicon Motion Capture -järjestelmän (Oxford Metrics Ltd, Oxford, UK) näytteenottotaajuus määritettiin 200 Hz: n nopeudella ja järjestelmälle tehtiin huolellinen kalibrointi ennen kutakin testiä yhteisen kinematiikan ja liikkeen tarkkojen mittausten varmistamiseksi. Kalibrointi sisälsi heijastavien markkerien sijoittamisen ennalta määritellyissä paikoissa sieppausalueella ja kameroita säätämällä optimaalisen kohdistuksen ja tarkkuuden saavuttamiseksi. Tämä menettely toistettiin kunkin tiedonkeruuistunnon alussa mittausten johdonmukaisuuden ylläpitämiseksi. AMTI: stä Watertownissa, Massachusettsissa, USA: n AMTI: stä hankittu voimalousta on konfiguroitu näytteenottotaajuudella 1000 Hz. Tämä erityinen taajuusasetus valittiin tarkoituksella varmistaakseen maapallon reaktiovoimien tarkan ja yksityiskohtaisen tallennuksen, kun osallistujat laskeutuivat portaita. Tämän korkean näytteenottotaajuuden avulla kaikki hienovaraiset variaatiot ja dynaamiset muutokset maassa käytetyissä voimissa portaiden laskeutumisprosessin aikana voitiin kaapata ja analysoida tarkasti. Nämä kaksi järjestelmää synkronoitiin tarkasti saumattoman tiedonkeruun varmistamiseksi. Alkuperäinen kosketuspiste portaiden laskeutumisen aikana määritettiin tietyn kriteerin perusteella. Se tunnistettiin, kun pystysuuntainen maa -reaktiovoima rekisteröi arvon yli 10 nm. Tämä standardoitu menetelmä alkuperäisen kosketuspisteen tunnistamiseksi sallii yhdenmukaisen ja tarkan data-analyysin, mikä helpottaa perusteellisempaa ymmärrystä portaiden laskeutumiseen osallistuvista biomekaanisista prosesseista. AMTI Force -alusta kalibroitiin myös ennen kutakin testiä valmistajan ohjeiden mukaisesti, joihin sisältyy tunnettu kuormitus tarkistaaksesi ja säätämään tarkkojen lukemien voimanlähtöä.

Kaikki osallistujat käyttivät standardisoituja tiiviin vaatteita ja pysyivät paljain jaloin varmistaakseen liikkeen sieppaamiseen käytettyjen kehon markkerien näkyvyyden. Antropometriset mittaukset, mukaan lukien korkeus, paino ja jalan pituus, dokumentoitiin. Alaraajoihin ja vartaloon asetettiin yhteensä 38 markkeria, jokainen 14 mm halkaisija, OpenSim Gait-2392 -mallin jälkeen. Heijastavat markkerit asetettiin tiettyihin anatomisiin maamerkeihin, EMG -anturien sijoittamiseen kiinnitettiin SENIAM -ohjeita, ja kahdeksan anturia sijoitettiin pohja-, mediaalisen ja lateraalisen gastrocnemius-, tibialis -anterior-, rectus -femoris- ja mediaali- ja lateraalisten vastus -lihaksien ja sivuttaiskalibraatioiden käyttämällä standardisoitua standardisoitua anturia. Protokollat, jotka sisälsivät anturin signaalin tarkkuuden tarkistamisen ja järjestelmän optimoinnin kohinan minimoimiseksi ja yhdenmukaisen tiedonkeruun varmistamiseksi. Signaalin laadun parantamiseksi suoritettiin ihonvalmistustekniikat, kuten parranajo ja puhdistusgeelien levitys. EMG -järjestelmän luotettavuus lihaksen aktiivisuuden kirjaamisessa liikunnan aikana on validoitu aiemmissa tutkimuksissa.

Viconin liikkeen sieppausjärjestelmä, AMTI -voimaalusta ja EMG -järjestelmä synkronoitiin integroidun tiedonkeruun mahdollistamiseksi. Ennen kokeen aloittamista suoritettiin staattinen kalibrointimenettely, joka tukee manikinien seuraavaa luomista. Osallistujat otettiin ensin käyttöön kokeellisissa olosuhteissa ja menettelyissä. Staattisen tiedonkeruun aikana osallistujat seisoivat voimaalustalla jalat kohdistettuna y-akselin suuntaisesti, aseet ulottuivat 45 ° kulmaan sivuistaan ​​ja katsevat kiinnitettynä eteenpäin. Tätä asentoa ylläpidettiin, kunnes staattinen tiedonkeruu oli valmis. RLA Gait -analyysimenetelmä Rancho Los Amigos (RLA) Medical Center, Kalifornia, Yhdysvalloissa, käytettiin.

Tässä tutkimuksessa osallistujiin levitettiin 5 cm leveä kinesiotaping (Kinesio®TEX Goldtm), jotka oli ominaista venyttämään 140%: iin alkuperäisestä pituudestaan. K-nauhoitustekniikkaa sovellettiin Jacksonin et ai. Tässä kokeessa käytettiin satunnaistettua ryhmittely- ja ristikkäistä suunnittelua koehenkilöiden jakamiseksi KT -ryhmä- ja ST -ryhmään. KT-ryhmä käytti K-napaamista (jalkaan levitettiin neljä nauhaa (jalka pidettiin dorsifleksionissa 90 asteessa) tukea ja vakautta. Ensimmäinen teippi ankkuroitiin kantapään luun alapuolella olevaan keskipisteeseen. Molemmissa päissä oli 20% jännitystä ulottuakseen kantapään ja talon sivuille ja pyörivät hiukan tibialis-etulihasten yli minimoimaan nilkan kierto sivupuoliselta; Toinen teippi levitettiin sivusuunnassa 50%: n jännityksessä sivusuuntaiseen kantapää luuhun, ulottuen kantapään ympärille mediaaliseen ensimmäiseen metatarsaaliseen luuhun jalan kiertoa rajoittamiseksi; ja kolmas teippi, jälleen 50%: n jännityksessä, levitettiin mediaaliseen talukseen, käärittiin kantapään ympärille ja käärittiin mediaalisen ensimmäisen metatarsaalisen luun ympärille jalan kiertoa rajoittamiseksi.

Kolmas nauha, joka on myös 50%: n jännitys, alkaa mediaalisesta talusta, kääri kantapään ympärille ja neljännen ja viidennen metatarsaalin yli parantaakseen plantarin stabiilisuutta edelleen; Neljäs teippi on ankkuroitunavicular -luusta, kääri plantaarisen jalan ympärille sivuttaismuotoiseen luuhun 20%: n jännityksessä, nousee sitten 80%: n jännitteeseen Achilles -jänteen ympärillä takaosan ankkuroimiseksi sivusuuntaiseen nilkkaan ja lopulta ulottuu 50%: n jännitteeseen ensimmäisen ja toisen metatasaalisen luun ja kääreessä koko alueen ympärille. (Tämä laastarin soveltamismenetelmä soveltuu urheilun suojaamiseen ja tukitarpeisiin jännityksen ja suuntaohjauksen tarkan jakautumisen kautta jalan kiertoa ja kääntymistä kokonaan ja samalla vahvistaakseen nilkan nivelen ja jalan pohjan vakautta) ST -ryhmässä, lihaslaastaria ei käytetty, ja vain rutiinitesti suoritettiin. Kokeellinen tehtävä oli laskeva portaiden testi, joka tehtiin nelivaiheisella portaikolla (jokainen vaihe oli 300 mm pitkä, 900 mm leveä ja korkeus 170 mm), ja koehenkilöitä pyydettiin suorittamaan portaikkojen laskeutumistehtävä 20 kertaa luonnollisella kierroksella jokaisessa kokeellisessa tilassa. Kaikkien koehenkilöiden oli oltava paljain jaloin. Testi jaettiin kahteen olosuhteeseen, KT-ryhmä- ja ST-ryhmä, 5–10 minuutin tauko olosuhteiden välillä väsymyshäiriöiden välttämiseksi. Kinemaattiset tiedot, laskeutuvat portaiden aika ja kävelyn stabiilisuus rekisteröitiin kokeen aikana, ja subjektiivinen havainto kerättiin. Kokeen lopussa lihaslaastari poistettiin, laastaripaikka puhdistettiin ja tiedot järjestettiin ja varmistettiin, jotta saadaan perusta seuraavalle analyysille. Koehenkilöiden turvallisuus varmistettiin koko kokeen ajan onnettomuuksien välttämiseksi.

Biomekaanisen tiedon keräämiseksi ja varmistamiseksi, että koehenkilöt suorittavat laskevan portaiden tehtävän tarkasti, tutkimus ajoittaa ensin koehenkilöt standardisoidun lämmittelyn suorittamiseksi varmistaakseen, että alaraajojen lihakset ovat täysin aktivoituneita. Ennen testin alkamista koehenkilöt, jotka perehtyivät laskeutuviin portaiden liikkeisiin harjoittamalla ja merkitsemällä selkeät aloitus- ja päätyasennot portaiden varmistamiseksi kunkin testin johdonmukaisen tahdin varmistamiseksi. Jokaisen testin tiedot kerättiin käyttämällä tarkkaan liikkeen sieppausjärjestelmää ja voimaalusta, johon liittyi pääasiassa polven ja nilkan nivelkulmien, EMG-signaalien ja nivelvoimien muutoksia. Jos kohde ei onnistunut suorittamaan liikettä tai liikettä ei standardisoitu, sitä pidettiin vikana eikä sitä laskettu tietoanalyysissä.

Nopea kaksisuuntainen fluoresenssifluoroskopian kuvantamisjärjestelmä Nopea kaksisuuntainen fluoresenssifluoroskopiakuvausjärjestelmä (DFIS) käsittää liikefluoroskopian järjestelmän ja tiedon resoluutiojärjestelmän. Entinen koostuu kahdesta korkeajännitepäästöstä ja kevyestä lähteestä, kahdesta siirrettävästä robottivarresta, jossa on fluoresenssivastaanottimet ja tehostimet, ja kahdesta nopean kamerasta. Kahden korkeajännitepäästön ja vastaanottimen väliset etäisyydet ovat 132,2 CM ja 128,6 cm, vastaavien kulma 119,6 ° kuvan vastaanottimien välillä; Ammuntaparametrit asetettiin seuraavasti: jännite 60 kV, virta 63 mA, ampumataajuus 100 Hz, valotuksen nopeus 1/1000 s ja kuvan resoluutio 1024 * 1024 pikseliä.

Xmalabin luoman ympäristökalibrointitiedosto tuotiin sarvikuono -ohjelmistoon jatkokäsittelyä varten. Sen mallinnusmoduulia käytettiin ampumistilan rekonstruoimiseksi ja kahden fluoresenssipäästöjen ja kuvanvastaanottimien suhteellisten sijaintien palauttamiseksi virtuaalitilassa; Samaan aikaan tuodaan poikkeavuuskalibroidut jalka- ja nilkka-röntgenkuvat sekä sääriluun, taluksen ja kalsaneen 3D-mallit. 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 ylivoimainen akselit, vastaavasti. Sitten tuodut luuston mallit pyöritettiin ja käännettiin sarvikuono -ohjelmiston rekonstruoimassa 3D -tilassa, kunnes kunkin kehyksen luuston projektiot vastasivat fluoroskooppisten kuvien luurankojen muotoja.

Ylivoimaisen Talar-nivelen (Talus vs. Tibia) ja ala-arvoisen Talar-nivelen (kantapää vs. talus) 6DOF-tiedot laskettiin käyttämällä koordinaattijärjestelmän laskelman plug-in Rhinoceros -tapahtumaa, joka sisältää kinemaattiset tiedot kolmessa translaatiossa (tibial-posteriorit, lateraaliset ja ylivoimaiset ja ylemmän asteen) ja kolmen kierto-/rotaatio-/vuoro- ja direktiivit. Positiiviset arvot edustavat talon ulkoista, eteenpäin ja ylöspäin suuntautuvaa käännöstä suhteessa sääriluun (kantapää suhteessa talaan), samoin kuin dorsifleksion, inversion ja sisäisen kierto; Negatiiviset arvot edustavat sisäänpäin, taaksepäin ja alaspäin suuntautuvaa käännöstä, samoin kuin plantarfleksion, eversion ja ulkoisen kierto.

Viconista kerätyt kinemaattiset ja kinetiikkatiedot vietiin C3D -tiedostomuotoon, sitten muunnettiin koordinaattijärjestelmään, alhainen siirto suodatettiin, purkautui ja muotoiltu kinemaattisille ja maa -reaktiovoimien (GRF) tiedoille käyttämällä MATLAB: ta (Mathworks, Massachusetts, USA). C3D -tiedostot muunnettiin TRC- ja MOT -tiedostomuodoiksi MATLAB: n avulla ja tuotiin myöhemmin OpenSimiin (Stanford University, Stanford, CA, USA) biomekaanisten parametrien laskemiseksi. Ruokalausunliha -simulaatiot suoritettiin käyttämällä mallia, jolla oli 23 vapausastetta ja 92 lihastoimilaitetta. OpenSimin skaalaustyökalut mahdollistivat aihekohtaisten tuki- ja liikuntaelinmallien luomisen mukauttamalla yleinen malli yhdenmukaistamaan kehon yksilöiden kanssa. Nämä skaalaussäännökset käytettiin segmentin pituuksiin, segmentin hitausominaisuuksiin ja lihasten kiinnityspisteisiin. Lihasten alkuperää ja asetuspisteitä sekä lihasmomenttivarret räätälöitiin vastaamaan kunkin osallistujan raajojen mitat. Etu- ja sivutasojen jäännösmomentit minimoitiin simulaatioprosessin aikana. Käänteinen kinematiikkatyökalu käytti painotettua vähiten neliöiden optimointia nivelkulmien laskemiseen vähentäen eroja mallin tuottamien ja kokeellisten markkeriasentojen välillä. Käänteinen kinetiikkatyökalu laski kunkin vapausasteen yhteiset momentit, ja yhteinen voima määritettiin kertomalla kulmanopeus nivelhetkellä kussakin vaiheessa.

Staattista optimointialgoritmia käytettiin lihasten aktivoinnin ja lihasvoiman arvioimiseksi, ja tuloksia verrattiin kokeiden aikana tallennettuun pinta -EMG -aktiivisuuteen mallin validoimiseksi. Signaali-kohinasuhde optimoitiin suorittamalla jäännösanalyysi aiempien tutkimusten tietojoukosta. Kinemaattiset ja kineettiset tiedot suodatettiin käyttämällä neljännen asteen nolla-viivettä Butterworth-alhaisen pääsyn suodatin, jonka rajataajuudet olivat vastaavasti 12 ja 20 Hz. Pinta-EMG-signaalit esikäsitettiin kaistanpäästösuodatuksella neljännen asteen Butterworth-suodattimella taajuusalueella 10-400 Hz. Tätä seurasi täyden aallon oikaisu ja alhaisen pääsyn suodatus rajataajuudella 6 Hz. Lisäksi EMG-signaalit normalisoitiin jakamalla EMG-amplitudi maksimijuurien keskiasteen neliö (RMS) -amplitudilla. Signaalit normalisoitiin edelleen käyttämällä maksimaalista vapaaehtoista supistumista (MVC) kunkin lihaksen aktivaatiotason määrittämiseksi. EMG -anturien tallentamia lihasaktivaatiotuloksia verrattiin tuki- ja liikuntaelinmalli simuloituihin mallin pätevyyden ja tarkkuuden arvioimiseksi.

Mallin tarkkuutta parannettiin käyttämällä erityisiä yhtälöitä ja laajennuksia OpenSimissä. Nivelkulmat laskettiin käyttämällä käänteistä kinematiikkaalgoritmia, kun taas nivelhetket määritettiin käänteisen kineettisen algoritmin avulla. Jäännösvähennysalgoritmia sovellettiin myös mallissa kineettisten epäjohdonmukaisuuksien käsittelemiseen. Käänteinen kinematiikkatyökalu optimoi nivelkulmalaskelmat käyttämällä painotettua vähiten neliömuotoa lähestymistapaa minimoimaan eroja malli-ennustettujen ja kokeellisten markkeriasentojen välillä. Jokaiselle mallin vapausasteella laskettiin yhteiset hetket, ja nivelvoima laskettiin myöhemmin kulmanopeuden ja nivelhetken tuloksena kussakin ajankohdassa.

Alemman portaikon tutkimusten tilastolliset analyysitiedot analysoitiin käyttämällä parillisia näytteitä t-testiä (merkitsevyystaso 0,05 ja testitehoa 0,80) ja tilastollisen parametrisen kartoituksen (SPM1D) arvioinnin arvioimiseksi kontrolli-olosuhteiden välillä. Koehenkilöiden kinetiikka, kinematiikka, lihasvoimat ja luun siirtymät käsiteltiin ja analysoitiin käyttämällä Windowsin SPSS: ää (versio 25.0, SPSS Science Inc., Chicago, IL, USA).