Kinesiologi -tejpning och ankelstabilitet vid akuta skador under trappstörning (KTAS-SD)

Bakgrund Akuta ankelskador (ATIS) är bland de vanligaste skadorna som upplevs av idrottare, särskilt i sport som fotboll, basket och löpning. Forskning indikerar att akuta ankelskador, särskilt de som upprätthålls under högintensiv sport, är förknippade med en ökad risk för långvarig funktionell instabilitet hos idrottare. Maresh granskade den funktionella instabiliteten som kan uppstå efter ankelbandsskada och betonade vikten av tidig intervention och effektiv rehabilitering av akuta ankelskador. Biomekaniska studier har vidare avslöjat effekterna av akuta ankelskador på kinetikstabiliteten hos nedre extremiteterna. Akuta ankelskador kan påverka rörelsemönstren för vristen och dess angränsande leder (knä, höft), vilket resulterar i minskad stabilitet under rörelse och ökad risk för andra skador. Dessutom har Wang, et al. studerade biomekaniken i knäleden genom stegbredd och föreslog idén att leder som arbetar tillsammans under rörelse, vilket också är av stor betydelse för förståelsen av akuta ankelskador. För att minimera risken för akuta ankelskador genomförde Willson en systematisk översyn som belyser flera förebyggande strategier. Dessa inkluderar användning av fotled av idrottare, noggrant urval av lämpliga sportskor och optimering av träningsprogram. Tillsammans syftar dessa åtgärder till att effektivt förhindra och minska förekomsten av sådana skador. Därför är det viktigt att utforska teoretisk och praktisk betydelse för att utforska hur man kan förbättra stabiliteten hos vristen med effektiva medel, minska risken för sportskador och förbättra kroppsstabiliteten.

Bland de många experimentella forskningspublikationer som undersöker de kinematiska egenskaperna, kinetikmekanismerna och gemensamma styvhetsförändringar hos patienter med akuta ankelskador under klättring och fallande trappor har flera studier undersökt effekterna av olika faktorer på vristens ledstabilitet. Forskning har avslöjat att det finns en nära relation mellan förändringar i ankelflexion och förlängningsvinklar och gångeffektivitet och stabilitet. Wang et al. fokuserade sitt forskningsperspektiv på påverkan av stegbredd på de biomekaniska egenskaperna hos knäleden och betonade att synergin mellan fotleden och knäleden spelar en oumbärlig roll för att upprätthålla den totala stabiliteten. Protopapadaki et al. genomförde en omfattande analys av förändringarna i flexionsförlängningsvinklar och stunder på vristen under stigande och fallande trappvagning. De framhöll att en större flexionsvinkel för ankel under fallande trappåtgärder kan höja risken för fotledsskada avsevärt. Studien av Riener et al. Fokuserat på den maximala flexionsvinkeln på knäleden när man faller ner trappan och fann att det finns en signifikant korrelation mellan vinkelförändringen av knäleden, rörelseområdet och den belastning som bärs av vristen. Novak och Brouwer analyserade fluktuationerna i ledmoment under processen med stigande och fallande trappor, vilket avslöjade att ökningen av ankelfogbelastningen hos äldre kan inducera risken för skada. Studien av Gill et al. Ytterligare undersökte den inneboende kopplingen mellan stamspänning och postural balans, och betonade den viktiga rollen för koordination mellan stammen och nedre extremiteterna för att upprätthålla ankelens ledstabilitet. Major et al. undersökte effekterna av protesfot styvhet på gång och muskelfunktion och påpekade att liknande styvhetsförändringar också kan ha en djup inverkan på vristens ledstabilitet hos friska individer.

Kinesiologi-tejpning (K-Taping), som en teknik som vanligtvis används i idrottsmedicin och rehabiliteringsbehandling och har använts allmänt över hela världen under de senaste åren. Genom sin unika elastiska materialdesign och monteringsteknik ger K-Taping ytterligare stöd och skydd för muskler och leder utan att begränsa ledrörelsen, därmed förbättra muskelkontraktion, förbättra uthållighet, minska skakningar och smärta och i slutändan förbättra ledstabiliteten. Även om K-Taping alltmer används inom området idrottsmedicin, kräver dess specifika inverkan på stabiliteten och rörelseseffektiviteten hos specifika leder (såsom ankelfogar) fortfarande ytterligare djupgående analys. Forskning av Biz et al. avslöjade den positiva effekten av K-Taping på rörelsens rörelseområde under löpande aktiviteter, vilket hjälpte till att förbättra ledstabiliteten och den totala sportprestanda. Studien av Wikstrom et al. betonade den betydande rollen för K-Taping i justering av muskelaktiveringsmönster och ledmoment hos patienter med akuta ankelskador, särskilt för att kontrollera ankel-eversion-stunder. I samband med stigande och fallande trappor visar forskning från Paquettes team att K-Taping kan minska belastningen på vristen, optimera den ledrörelsesbanan och följaktligen sänka risken för skada. Aytar et al. Ytterligare undersökte effekten av K-band på muskelkraft och ledstyvhet och fann att den kan förbättra muskelkraften avsevärt i det skadade området och öka ledstyvheten, vilket förbättrar patientens rörelsesförmåga och stabilitet. Forskning från Ellis team avslöjade den unika rollen som K-Taping för att samordna de kinematiska mönstren i fotleden och knäleden, vilket hjälpte till att minska bördan på fotleden och förbättra den totala rörelsekoordinationen. Halseth et al. Ytterligare verifierade den positiva effekten av K-TAPING för att utvidga intervallet för fotledens rörelse och förbättra muskelaktiveringsnivåerna, vilket ger starkt stöd för patientrehabilitering. Samtidigt observerade forskning från Lees team att K-Taping har en betydande effekt för att förbättra ankelens ledstabilitet och muskelaktiveringsnivåer, särskilt i kinetikrörelser. Dessutom forskningen från Fayson et al. visade också att K-TAPING kan förbättra ledstyvheten och muskelkraften för fotleden, vilket ger ett effektivt medel för patienter med akuta ankelskador för att förbättra stabiliteten i nedre extremiteterna och minska risken för reinjury.

Syftet med denna studie var att utforska effekterna av KT och ST på biomekaniken hos patienter med akuta skador med hjälp av en fallande trappuppgift. Investeringarna antog att genom interventionen av intramuskulär lappning skulle stabiliteten hos fotleden hos K-Taping-patienter stärkas, vilket skulle hjälpa till att förbättra stabiliteten i vristen och därmed bättre upprätthålla balans under processen att gå ner fallande trappor.

Metoder Studien använde en randomiserad crossover -design för att undersöka de biomekaniska effekterna av muskeleffektivitetslappar medan de gick ner ner fallande trappor. Tjugosju personer med akuta ankelskador deltog i studien. Ämnen deltog i två uppsättningar av interventionsförhållanden: KT -experimentgruppen (träning Kinesio -band) och ST -kontrollgruppen (ingen Kinesio -band), med tre separata fallande trapptester för varje tillstånd. De biomekaniska prestandan hos de akut skadade försökspersonerna under en fallande trappuppgift jämfördes med ST -gruppen med fokus på nedre extremitetsrörelsesstabilitet och gånganalys, slagkrafter etc. Ett Vicon Motion Capture -system, med åtta kameror, integrerades med AMTI Force -plattformen för att samtidigt samla biomekaniska data. Dessa data omfattade ledvinklar, stunder och kraft under de förverkliga, mid-stance och push-off-faserna i den drabbade lemmen, som dokumenterats i referens. Dessutom användes Electromyography (EMG) utrustning från förseningar, Boston, MA, USA, för att bedöma muskelaktiveringsmönster, såsom beskrivs i referens.

Deltagare i denna studie genomfördes a priori -effektivitetsanalyser med användning av G*Power (version: 3.1.9.7; Henry Düsseldorf University, Düsseldorf, Tyskland) programvara för att bestämma provstorleken som krävs för den experimentella designen. Resultaten visade att en minsta provstorlek på 27 deltagare var nödvändig för att uppnå en måttlig effektstorlek på 0,50. Genom att slutföra AOFAS (American OrthoPedical Foot & Ankle Society) valts ankel-hindfoot-skala samt VAS-skalan, valdes 27 personer med akuta ankelskador från Ningbo University (ålder: 18.30 ± 25.80 år; Höjd: 162,45 ± 185,14 cm; Vikt: 60,20 ± 85,05 kg). Deltagarna valdes enligt följande kriterier: Ämnen hade upplevt minst en akut sprain av fotleden. De som upplevde symtom på smärta och instabilitet under dagliga aktiviteter eller sport. Inga andra allvarliga sjukdomar påverkar funktionen hos nedre extremiteterna (t.ex. artrit, allvarliga knäskador etc.). AOFAS <80 poäng och VAS ≤ 3 på den drabbade sidan. Uppkomsten av skada är vanligtvis begränsad till 7 dagar för att säkerställa att den är i den akuta fasen. Deltagarna upprätthöll en stadig nivå av daglig aktivitet under studieperioden. Uteslutningskriterier: Historik om allvarlig strukturskada eller kirurgi till vristen (t.ex. ligamentrekonstruktionskirurgi, artroskopisk kirurgi, etc.). Närvaro av neuromuskulär sjukdom eller kvinnor under graviditeten. Allergi mot muskelplåster eller historia av hudsjukdom. Ankelrelaterad kirurgi eller rehabilitering under de senaste 6 månaderna. Innan initiering av datainsamling gav alla deltagare sitt skriftliga informerade samtycke. Dessutom fick studien etiskt godkännande från etikkommittén vid Ningbo University, vilket säkerställde att forskningen följde de högsta etiska standarderna (godkännandenummer: TY2025004).

Förfaranden för datainsamling Alla experimentella tester genomfördes inom övningsbiomekaniklaboratoriet vid Institute of Greater Health, beläget vid Ningbo University i Ningbo, Kina. Laboratoriet är utrustat med ett sofistikerat Vicon Motion Capture -system (Oxford Metrics Ltd, Oxford, UK). Detta modernaste system innehåller åtta högprecisionskameror, som användes för att exakt registrera tredimensionella rörelsedata när deltagarna var engagerade i aktiviteten av fallande trappor. Provtagningsfrekvensen för Vicon Motion Capture System (Oxford Metrics Ltd, Oxford, UK) konfigurerades vid 200 Hz, och systemet genomgick noggrann kalibrering före varje test för att säkerställa exakta mätningar av ledkinematik och rörelse. Kalibrering inkluderade positionering av reflekterande markörer på fördefinierade platser inom fångstområdet och justering av kamerorna för optimal anpassning och noggrannhet. Denna procedur upprepades i början av varje datainsamlingssession för att upprätthålla konsistens i mätningar. Force -plattformen, från AMTI i Watertown, Massachusetts, USA, konfigurerades med en provtagningsfrekvens på 1000 Hz. Denna specifika frekvensinställning valdes medvetet för att säkerställa en exakt och detaljerad inspelning av markreaktionskrafter när deltagarna drog ner trappan. Genom denna höga provtagningshastighet kan eventuella subtila variationer och dynamiska förändringar i krafterna som utövas på marken under trappan - nedstigningsprocessen exakt fångas och analyseras. De två systemen synkroniserades exakt för att säkerställa sömlös datainsamling. Den ursprungliga kontaktpunkten under trappstoppen bestämdes baserat på ett specifikt kriterium. Det identifierades när den vertikala markreaktionskraften registrerade ett värde som överstiger 10 nm. Denna standardiserade metod för att identifiera den initiala kontaktpunkten tillät för konsekvent och korrekt dataanalys, vilket underlättar en mer djupgående förståelse av de biomekaniska processerna som är involverade i trappsjukdom. AMTI Force -plattformen kalibrerades också före varje test efter tillverkarens instruktioner, som involverade tillämpning av en känd belastning för att verifiera och justera kraftutgången för exakta avläsningar.

Alla deltagare bar standardiserade snäva klädsel och förblev barfota för att säkerställa synligheten för kroppsmarkörer som användes för rörelsefångst. Antropometriska mätningar, inklusive höjd, vikt och benlängd, dokumenterades. Totalt 38 markörer, vardera 14 mm i diameter, placerades på nedre extremiteterna och överkroppen efter OpenSim Gait-2392-modellen. 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 Protokoll, som inkluderade verifiering av sensors signalnoggrannhet och optimering av systemet för att minimera brus och säkerställa konsekvent datainsamling. För att förbättra signalkvaliteten utfördes hudberedningstekniker såsom rakning och applicering av rengöringsgeler. EMG -systemets tillförlitlighet vid inspelning av muskelaktivitet under träning har validerats i tidigare studier.

Vicon Motion Capture -systemet, AMTI Force -plattformen och EMG -systemet synkroniserades för att möjliggöra integrerad datainsamling. Innan experimentet startades genomfördes en statisk kalibreringsförfarande för att stödja efterföljande skapande av manikiner. Deltagarna introducerades först till de experimentella förhållandena och procedurerna. Under statisk datainsamling stod deltagarna på kraftplattformen med fötterna i linje parallellt med y-axeln, armarna sträckte sig i en 45 ° vinkel från sina sidor och blick fast framåt. Denna hållning upprätthölls tills den statiska datainsamlingen var klar. RLA Gait -analysmetoden i Rancho Los Amigos (RLA) Medical Center, Kalifornien, USA användes.

I denna studie applicerades 5 cm bred kinesiotaping (Kinesio®Tex Goldtm) på deltagarna, som karakteriserades som att kunna sträckas till 140% av sin ursprungliga längd. K-Taping-tekniken tillämpades efter den metod som beskrivs av Jackson et al. Detta experiment använde en randomiserad grupperings- och crossover -design för att dela upp försökspersonerna i KT -gruppen och ST -gruppen. KT-gruppen använde K-Taping (fyra band applicerades på foten (foten hölls i dorsiflexion vid 90 grader) för att ge stöd och stabilitet. Det första bandet förankrades vid mittpunkten under hälbenet, med 20% spänning som applicerades i båda ändarna för att förlänga sidorna på hälen och talusen, och rotera något över Tibialis anterior muskel för att minimera ankelrotationen på sidan till sidan; Det andra bandet applicerades i sidled vid 50% spänning på det laterala hälbenet och sträckte sig runt hälen till det mediala första metatarsalbenet för att begränsa fotrotationen; och det tredje bandet, igen vid 50% spänning, applicerades på den mediala talusen, lindades runt hälen och lindades runt det mediala första metatarsala benet för att begränsa fotrotationen.

Det tredje bandet, även vid 50% spänning, börjar vid den mediala talusen, lindas runt hälen och över den fjärde och femte metatarsalerna för att ytterligare förbättra plantarstabiliteten; Det fjärde bandet är förankrat från navikulärbenet, lindas runt plantarfoten till det laterala kuniform benet med 20% spänning, ökar sedan till 80% spänning runt Achilles -senan bakåt för att förankra den till lateral vristen och sträcker sig slutligen vid 50% spänning för att täcka de första och andra metatarsalbenen och slår runt hela området. (Denna metod för att applicera lappen är lämplig för skydds- och stödbehovet i sport genom den exakta fördelningen av spänningar och riktningskontroll för att helt begränsa rotation och vridning av foten, och samtidigt användes inte det rutinmässiga testet. Den experimentella uppgiften var ett fallande trapptest, som gjordes på en fyra-stegs trappuppgång (varje steg var 300 mm i längd, 900 mm i bredd och 170 mm i höjd), och försökspersonerna ombads att slutföra uppgiften att sjunka trappan 20 gånger med en naturlig gång i varje experimentellt tillstånd. Alla ämnen var skyldiga att vara barfota. Testet delades upp i två förhållanden, KT Group och ST-gruppen, med en paus på 5 till 10 minuter mellan förhållandena för att undvika trötthetsstörningar. Kinematiska data, fallande trapptid och gångstabilitet registrerades under experimentet och subjektiv uppfattning samlades. I slutet av experimentet avlägsnades muskelplåstret, lappstället rengjordes och data organiserades och säkerhetskopierades för att ge en grund för efterföljande analys. Säkerheten för försökspersonerna säkerställdes under hela experimentet för att undvika olyckor.

För att samla in biomekaniska data och säkerställa att försökspersonerna exakt slutför den fallande trappuppgiften, kommer studien först att schemalägga försökspersoner för att utföra en standardiserad uppvärmning för att säkerställa att musklerna i nedre extremiteten är fullt aktiverad. Innan testet började bekanta sig ämnen med den fallande trappan manöver genom att öva och markera tydliga start- och slutpositioner på trappan för att säkerställa en konsekvent takt för varje test. Data för varje test samlades in med hjälp av ett högprecisionsrörelsesystem och kraftplattform, främst involverar förändringar i knä- och fotledsvinklar, EMG-signaler och ledkrafter. Om ämnet misslyckades med att slutföra rörelsen eller rörelsen inte standardiserades, betraktades det som ett fel och räknades inte i dataanalysen.

Höghastighetsbiplanfluorescensfluoroskopi Imaging System High-Speed ​​Biplan Fluorescence Fluoroscopy Imaging System (DFIS) består av ett rörelsefluoroskopisystem och ett dataupplösningssystem. Den förstnämnda består av två högspänningssändare och ljuskällor, två rörliga robotarmar med fluorescensmottagare och intensifierare och två höghastighetskameror. Avståndet mellan de två högspänningarna och mottagarna är 132.2 CM respektive 128,6 cm med en vinkel på 119,6 ° mellan bildmottagarna; Skjutningsparametrarna ställdes in enligt följande: en spänning på 60 kV, en ström på 63 mA, en skjutfrekvens på 100 Hz, en exponeringshastighet på 1/1000 s och en bildupplösning på 1024 * 1024 pixlar.

Miljökalibreringsfilen genererad av Xmalab importerades till noshörningsprogramvara för vidare bearbetning. Dess modelleringsmodul användes för att rekonstruera fotograferingsutrymmet och återställa de relativa positionerna för de två paren av fluorescensutsläpp och bildmottagare i det virtuella utrymmet; Samtidigt importerades de avvikande-kalibrerade fot- och ankel-röntgenbilderna och 3D-modellerna av skenben, talus och calcaneus. Koordinatsystemen för tibia, talus och häl etablerades enligt tidigare standarder, och tibial-posterior, lateral-medial och överlägsen-underlägsen riktningar motsvarade x-axeln, y-axeln och z-axeln, medan plantar/dorsiflexion, inversion/eversion, och intern/extern rotation var definierad runt och den rörelse som plantar/dorsiflexion, inversion/eversion, och internt rotation var definierade i enlighet med tibial-posterial, lateral, lateral, lateral, lateral, lateral, lateral, lateral, lateral, lateral, lateral, lateral, lateral, lateral, lateral, lateral, lateral, laterial, överlägsna underordnade axlar. De importerade skelettmodellerna roterades sedan och översattes i 3D -rymden rekonstruerad av noshörningsprogramvaran tills skelettprognoserna i varje ram matchade skelettkonturerna i de fluoroskopiska bilderna.

The 6DOF data of the superior talar joint (talus versus tibia) and the inferior talar joint (heel versus talus) were calculated using the Coordinate System Calculation Plug-in Rhinoceros, which includes kinematic data in three translational (tibial-posterior, lateral-medial and superior-inferior) and three rotational (plantar/dorsiflexion, inversion/eversion, and internal/external rotation) directions. Positiva värden representerar utåt, framåt och uppåtöversättning av talus relativt skenbenet (häl relativt talus), såväl som dorsiflexion, inversion och inre rotation; Negativa värden representerar inåt, bakåt och nedåtgående översättning, såväl som plantarflexion, eversion och extern rotation.

Kinematiska och kinetikdata som samlats in från Vicon exporterades till C3D -filformat, konverterades sedan till ett koordinatsystem, lågpassfiltrerade, data extraherades och formaterades för kinematisk och markreaktionskraft (GRF) med MATLAB (MATHWORKS, MASCHUSETS, USA). C3D -filerna konverterades till TRC- och MOT -filformat med användning av MATLAB och importerades därefter till OpenSIM (Stanford University, Stanford, CA, USA) för att beräkna biomekaniska parametrar. Musculoskeletal -simuleringar genomfördes med användning av en modell med 23 grader av frihet och 92 muskelmanöverdon. OpenSims skalningsverktyg möjliggjorde skapandet av ämnesspecifika muskuloskeletala modeller genom att anpassa en generisk modell för att anpassa sig till enskilda kroppsdimensioner. Dessa skalningsjusteringar tillämpades på segmentlängder, segmentens tröghetsegenskaper och muskelfästningspunkter. Muskel ursprung och införingspunkter, tillsammans med muskelmomentarmar, skräddarsyddes för att matcha varje deltagares lemmens dimensioner. Återstående stunder i frontala och laterala plan minimerades under simuleringsprocessen. Det omvända kinematikverktyget använde en viktad minsta kvadratoptimering för att beräkna ledvinklar, vilket minskade avvikelser mellan modellgenererade och experimentella markörpositioner. Det omvända kinetikverktyget beräknade ledmoment för varje frihetsgrad, och ledkraften bestämdes genom att multiplicera vinkelhastigheten med fogmomentet vid varje tidsteg.

En statisk optimeringsalgoritm användes för att uppskatta muskelaktivering och muskelkraft, och resultaten jämfördes med yt -EMG -aktivitet som registrerades under experiment för att validera modellen. Signal-till-brusförhållandet optimerades genom att utföra restanalys på en delmängd av data från tidigare studier. Kinematiska och kinetiska data filtrerades med användning av ett fjärde ordning noll-lag Butterworth lågpassfilter med avgränsningsfrekvenser på 12 respektive 20 Hz. Yt EMG-signaler förbehandlades genom bandpassfiltrering med ett fjärde ordning Butterworth-filter i frekvensområdet 10-400 Hz. Detta följdes av fullvågsrättning och lågpassfiltrering med en avgränsningsfrekvens på 6 Hz. Dessutom normaliserades EMG-signalerna genom att dela EMG-amplituden med den maximala rot-medel-kvadrat-amplituden. Signalerna normaliserades ytterligare med användning av den maximala frivilliga sammandragningen (MVC) för att bestämma aktiveringsnivån för varje muskel. Muskelaktiveringsresultaten registrerade av EMG -sensorerna jämfördes med de som simulerade av muskuloskeletalmodellen för att utvärdera modellens giltighet och noggrannhet.

Modellnoggrannheten förbättrades med hjälp av specifika ekvationer och plug-ins i OpenSIM. Fogvinklar beräknades med användning av en omvänd kinematikalgoritm, medan fogstunder bestämdes med användning av en omvänd kinetisk algoritm. En återstående reduktionsalgoritm tillämpades också för att adressera kinetiska inkonsekvenser i modellen. Det omvända kinematikverktyget optimerade gemensamma vinkelberäkningar genom att använda en viktad minsta kvadratstrategi för att minimera skillnader mellan modellförutsagda och experimentella markörpositioner. Gemensamma ögonblick beräknades för varje frihetsgrad i modellen, och ledkraften beräknades därefter som produkten av vinkelhastighet och ledmoment vid varje tidpunkt.

Statistiska analysdata från de nedre trappstudierna analyserades med användning av ett parat prover-t-test (med en signifikansnivå på 0,05 och en testkraft på 0,80) och statistisk parametrisk mappning (SPM1D) för att utvärdera skillnader mellan kontrollförhållanden. Ämnen kinetik, kinematik, muskelkrafter och benförskjutningar behandlades och analyserades med användning av SPSS för Windows (version 25.0, SPSS Science Inc., Chicago, IL, USA).