Universiteit Gent Faculteit Geneeskunde en Gezondheidswetenschappen Opleiding Lichamelijke Opvoeding en Bewegingswetenschappen Academiejaar 2011-2012
Relatie tussen plantaire druk, voetafroltype en looptechniek bij getrainde lopers
Masterproef voorgelegd tot het behalen van de graad van Master in de Lichamelijke Opvoeding en de Bewegingswetenschappen
Door: Jan Vervaet Promotor: Prof. Dr. De Clercq Begeleider: Philippe Malcolm
Universiteit Gent Faculteit Geneeskunde en Gezondheidswetenschappen Opleiding Lichamelijke Opvoeding en Bewegingswetenschappen Academiejaar 2011-2012
Relatie tussen plantaire druk, voetafroltype en looptechniek bij getrainde lopers
Masterproef voorgelegd tot het behalen van de graad van Master in de Lichamelijke Opvoeding en de Bewegingswetenschappen
Door: Jan Vervaet Promotor: Prof. Dr. De Clercq Begeleider: Philippe Malcolm
Voorwoord Als ex-afstandsloper heb ik een enorme interesse in de biomechanische analyse van de voetafrol bij lopers. De belangrijkheid van het juiste schoeisel en eventuele steunzolen heb ik tijdens mijn loopcarrière meermaals ervaren. Frequente looptechnische trainingen met voldoende plyometrische oefeningen en het dragen van individuele steunzolen in neutrale loopschoenen zijn twee elementen die ik als trainer afstandslopen erg belangrijk vindt.
Deze achtergrond motiveerde mij om mijn masterscriptie omtrent de voetafrol te schrijven, aangezien mij hiertoe de mogelijkheid werd gegeven in de opleiding tot Master in de Lichamelijke Opvoeding en Bewegingswetenschappen. Het participeren in dergelijk detailmatig en kwalitatief onderzoek is quasi uitsluitend mogelijk tijdens een universitaire opleiding. Hierdoor wenste ik van deze opportuniteit handig gebruik te maken om meer inzichten en expertise te ontwikkelen die ik mogelijks kan implementeren in de coaching van atleten en mijn eigen sportcarrière.
Ik wil Prof. Dr. Dirk De Clercq bedanken voor mij de mogelijkheid te geven dit thesisonderzoek uit te voeren en mij hierbij te begeleiden met advies en richtlijnen. Ook wens ik Philippe Malcolm uitvoerig te bedanken voor de vele tips, feedback en begeleiding tijdens het schrijven van deze masterscriptie. Tenslotte gaat mijn dank ook uit naar Bas Breine voor het advies in de resultatenverwerking en analyse.
Het afgewerkte eindresultaat stemt mij persoonlijk veel voldoening. Het schrijven van deze masterproef tijdens een bijzonder instabiele en woelige periode op familiaal vlak was geen evidentie. Ik ben ervan overtuigd dat door het uitvoeren van dit thesisonderzoek ik veel nieuwe en interessante inzichten heb opgedaan inzake de loopbeweging en al de gerelateerde aspecten ervan. De motivatie en het besef van de meerwaarde om wetenschappelijk onderzoek te bestuderen en deze te implementeren in het praktisch werkveld is hierdoor nog aangewakkerd.
Samenvatting Steeds meer wordt in sportketens de voetafrol van een loper geanalyseerd om een individueel loopschoenadvies te verlenen. Hierbij onderscheidt men drie voetafrolypes; hiellopers, die eerst op de hiel landen, middenvoet-lopers, die eerst op de bal van de voet landen en vervolgens grondcontact maken met de hiel, en voorvoet-lopers, die enkel met de bal van de voet grondcontact maken. De veronderstelling is dat deze voetafroltypes verschillen in plantaire druk, kinetica en kinematica vertonen. Het doel van deze studie is het bepalen van verschillende voetafroltypes via eenvoudige plantaire drukmeting, waarbij de verschillen in plantaire druk, kinetica en kinematica een mogelijke relatie aantonen tussen plantaire druk, looptechniek en voetafroltype bij getrainde lopers.
Zestig getrainde en geschoeide lopers liepen aan snelheid 4.1m/s over een loopweg van 32m met een ingebouwde krachtplaat (AMTI) en plantaire drukmeting-plaat (Footscan) terwijl via motion capture (Qualisys) de 3D-kinematica van het linkse en het rechtse onderledemaat geregistreerd werd. Op basis van de locatie van het drukmiddelpunt bij initieel voetcontact en bij het tijdstip van de maximale stijgingsgraad in de impactpiek van de verticale grondreactiekracht werden twaalf hiellopers en elf middenvoet-lopers onderscheiden.
De middenvoet-lopers hadden een kortere voetcontacttijd, een grotere breedteverloop van het drukmiddelpunt en een verschillend traject van het drukmiddelpunt tijdens de voetafrol. Een grotere gemiddelde stijgingsgraad van de verticale grondreactiekracht en een kleinere trochanter-malleolus segmentshoek bij het initieel voetcontact was gevonden bij de middenvoet-lopers. Kinematische verschillen in het voet-, enkel- en kniegewricht waren het grootst tijdens de eerste 20% van de voetcontactijd. Een plantaire flexie bij middenvoet-lopers en een dorsale flexie bij de hiellopers in het enkelgewricht bij het initieel voetcontact werd beschreven. Middenvoet-lopers hadden een snellere enkeleversie tijdens het begin van de voetafrol.
Deze resultaten tonen een relatie aan tussen het voetafroltype, de plantaire druk, kinetica en kinematica bij getrainde lopers. Verder onderzoek dient zich te richten naar verschillen in voetmorfologie, prestatieniveau en kinematische koppeling naargelang het voetafroltype.
Inhoudsopgave Voorwoord Samenvatting 1. Literatuurstudie
1
1.1. Algemene ganganalyse
2
1.2. Voetafroltypering: kinetica en plantaire druk
6
1.2.1. Kinetica
6
1.2.2. Plantaire druk
7
1.3. Voetafroltypering: kinematica
9
1.4. Interacties met voetafrol
13
1.4.1. Schoeisel
13
1.4.2. Individuele kenmerken: voetmorfologie, gewicht, leeftijd en geslacht
15
1.4.3. Snelheid
16
1.4.4. Loopscholing
17
1.4.5. Prestatieniveau
17
1.4.6. Asymmetrie
18
1.5. Probleemstelling 2. Methode
19 22
2.1. Populatie
22
2.2. Meetinstrumenten
22
2.3. Protocol
23
2.4. Parameters
24
2.5. Specifieke populatie
27
2.6. Statistische analyse
29
3. Resultaten
30
3.1. Betrouwbaarheidsanalyse
30
3.2. Spatio-temporele data
31
3.3. Plantaire druk
31
3.4. Modified arch index
32
3.5. Kinetica
33
3.6. Kinematica: segmenten
36
3.6.1. Trochanter-Malleolus
36
3.6.2. Voorvoet
37
3.6.3. Achtervoet
39
3.6.4. Onderbeen
42
3.6.5. Dij
43
3.7. Kinematica: gewrichten
44
3.7.1. Voetgewricht
44
3.7.2. Enkelgewricht
46
3.7.3. Kniegewricht
50
4. Discussie
51
4.1. Betrouwbaarheidsanalyse
51
4.2. Spatio-temporele data
51
4.3. Plantaire druk
51
4.4. Modified arch index
53
4.5. Kinetica
53
4.6. Kinematica
55
4.6.1. Trochanter-Malleolus
55
4.6.2. Voet
56
4.6.3. Enkel
58
4.6.4. Knie
60
4.6.5. Interactie kinematica
61
4.7. Interacties 4.7.1. Schoeisel
62
4.7.2. Voetmorfologie
63
4.7.3. Prestatieniveau en snelheid
63
4.7.4. Asymmetrie
64
4.8. Conclusie 5. Bibliografie
62
64 65
1. LITERATUURSTUDIE Het lopen is erg populair als recreatieve sportbeoefening. Formules zoals start-to-run hebben deze populariteit in de hand gewerkt door laagdrempelige loopprogramma’s te creëren. Deze boost van het lopen als breedtesport heeft ook de ontwikkelaars en verkopers van sportschoenen geen windeieren gelegd. De verkoop van loopschoenen draait zeer goed. Gezien deze lopers voldoende gesensibiliseerd zijn vanuit de maatschappij omtrent loopblessures en correcte trainingsopbouw, verwachten deze recreatiesporters ook individueel advies bij het aanschaffen van hun schoeisel, waar dit in het verleden uitsluitend het geval was voor de competitieatleet. In de onderlinge strijd om het grootste marktaandeel focussen de ontwikkelaars zich dan ook steeds meer op de individuele begeleiding van de klant. Zo zijn loopbanden met videoanalyse in een sportketen de normaalste zaak geworden. De meest geavanceerde analyses in sportketens zijn die met plantaire drukmeting. Samen met de videoanalyses proberen de verkopers zich hieruit een beeld te schetsen van de individuele loopstijl om vervolgens het juiste schoenmodel te adviseren aan de klant naargelang de karakteristieken van diens voetafrol. Hierbij gebruikt men allerlei academische termen in verband met kinematica, kinetica en plantaire druk. Een gebrek aan expertise of opleiding van deze personen resulteert vaak in verkeerdelijk gebruikte termen en analyses. Men legt relaties tussen kinematica, kinetica en plantaire druk zonder hierbij over de correcte gegevens te beschikken of rekening te houden met het ontbreken van bewijsleverend onderzoek. In deze masterscriptie zal gepoogd worden om mogelijke verschillen in kinematica, kinetica en plantaire druk te beschrijven tussen verschillende voetafroltypes, zodat een correct advies en een voorspellende analyse kan worden gegeven aan de hand van de voetafrol van de loper.
In de literatuurstudie wordt eerst een algemeen overzicht gegeven over de belangrijkste kenmerken van de loopbeweging en de voetafrol in het bijzonder. Vervolgens worden de belangrijkste studies en bevindingen inzake kinetica, plantaire druk en kinematica uiteengezet die een verband hebben met de voetafrol. Tenslotte worden enkele bijkomende factoren die een mogelijke invloed kunnen hebben op de voetafrol in detail overlopen.
Deze literatuurstudie wordt afgesloten met een probleemstelling, waarbij de belangrijkste beperkingen van de vermelde studies opgesomd worden. Uit deze opmerkingen zal de mogelijke meerwaarde van dit specifiek thesisonderzoek bepleit worden waarbij een poging wordt gedaan om de noodzaak hiervan aan te tonen.
1
1.1. Algemene ganganalyse De loopcyclus (Fig. 1) bij de mens wordt gekenmerkt bij beide benen door enerzijds een contactfase en anderzijds een zwaaifase, waarbij door een overlap van beide zwaaifasen een zweeffase ontstaat (Dugan & Bhat, 2005). De aanwezigheid van deze zweeffase is per definitie verplicht om van een loopcyclus te kunnen spreken.
Figuur 1. Eén schredecyclus tijdens het lopen. (Uit Ounpuu S., 1994).
Het lichaamszwaartepunt bevindt zich steeds het laagst tijdens een contactfase. Dit gaat gepaard met de laagste potentiële en kinetische energie in de cyclus, in tegenstelling tot de zweeffase, waar beide maximaal zijn (Novachek, 1997). De contactfase wordt in verschillende delen gesplitst op basis van het temporele verloop van contactzones ter hoogte van de voet (De Cock et al., 2005) (Fig. 2). Eerst is er de initiële contactfase (ICF), beginnend met het eerste voetcontact (EVC) en eindigend met het eerste metatarsaal contact (EMC). Het verloop tussen EMC en het ogenblik van een platte voorvoet (PVV) noemt men de voorvoet contactfase (VVCF). Vervolgens komt de hiel van de grond (HL), waarmee de voet-vlak fase eindigt (VVF). Tenslotte is er de voorvoet afduwfase (VVADF), die begrensd wordt door het laatste voetcontact (LVC) ter hoogte van de tenen. Tijdens het voetcontact wordt de grondreactiekracht (GRK) gegenereerd als reactie op de zwaartekracht (Dicharry, 2010). Deze wordt in de 3 anatomische vlakken uitgedrukt (Fig. 3). De verticale grondreactiekracht bevat meestal een dubbele piek. De eerste ‘passieve’ piek komt overeen met de krachtige schok bij het eerste grondcontact. Centraal in de contactfase bevindt zich de tweede piek, die bovendien de overgang tussen de afremming en de propulsie uitdrukt tijdens midstand. Deze overgang is ook zichtbaar bij de antero-posterieure GRK. Deze zal eerst afremmen (ene kant van de x-as) om halverwege in de contactfase over te gaan in een voorwaartse versnelling (andere kant van de x-as). De medio-laterale GRK wordt
2
gekenmerkt door, na de initiële laterale landing, een kort mediaal verloop dat snel omkeert in laterale richting. Bij de afduw van de voorvoet keert de medio-laterale GRK terug naar een mediale of neutrale richting.
Figuur 2. Temporeel verloop van voetafrol met tijdsindeling (± SD) ten opzichte van totale contactfase bij het lopen. (Uit De Cock et al. 2005).
Figuur 3. Verticale, antero-posterieure en medio-laterale grondreactiekracht uitgedrukt in %Lichaamsgewicht tijdens de contactfase bij het lopen. (Uit Dicharry, 2010).
Het drukmiddelpunt (COP) is de ogenblikkelijke locatie ter hoogte van de voetzool waar de samengestelde grondreactiekracht zich manifesteert (De Cock et al., 2008). Bij het uittekenen van het traject van dit punt dat wordt beschreven tijdens de voetafrol (Fig. 4), wordt de locatieverandering via 2 voetassen weergegeven.
3
Enerzijds is er de voorachterwaartse richting, waarbij het COP zich van achter naar voor begeeft, anderzijds is er de medio-laterale richting, waarbij het COP voornamelijk een mediaal-naar-lateraal
traject
beschrijft.
De bewegingen die het onderlichaam kenmerken tijdens een loopcyclus, worden beschreven in 3 anatomische vlakken. In figuur 5 wordt de kinematica van het heup- , knie- , en enkelgewricht geschetst doorheen 1
Figuur 4. COP-traject bij blootsvoetse voetafrol (Uit De Cock et al. 2008).
loopcyclus via de gewrichtshoeken.
Figuur 5. Verloop van de gewrichtshoeken van de heup, knie en enkel in de 3 anatomische vlakken (sagittaal, frontaal en transversaal vlak) tijdens 1 loopcyclus (Uit Dicharry, 2010).
4
In het sagittaal vlak wordt de maximale heupextensie bereikt bij het laatste afduwcontact van de tenen. Dit afduwen uit zich in een maximale plantaire flexie ter hoogte van het enkelgewricht. De knie ondergaat een uitgesproken dubbele overgang van knieflexie naar knie-extensie, met pieken in knieflexie halverwege de zwaaifase en de contactfase. Het strekken van de knie manifesteert zich omstreeks het landen en het afduwen tijdens het voetcontact. Bewegingen in het frontaal en het transversaal vlak zijn minder uitgesproken dan die in het sagittaal vlak (Novachek, 1997). Bovendien zijn deze bijzonder onderling afhankelijk en compenserend om potentiële excessieve schokken en instabiliteit te neutraliseren (Dicharry, 2010). De veelbesproken supinatie en pronatie ter hoogte van de enkel is een plastische uitdrukking van dit systeem, waarbij bewegingen van meerdere segmenten in verscheidene vlakken gecombineerd worden. De specifieke spieractiviteit in de onderbenen tijdens het lopen kan via elektromyografie (EMG) in kaart worden gebracht (figuur 6). Hieruit blijkt dat de beenspieren voornamelijk actief zijn in voorbereiding op en tijdens het initiële voetcontact (Novachek, 1997). Deze spieractiviteit op het einde van de zwaaifase en het begin van de contactfase is belangrijk om het been voor te bereiden op het grondcontact en de schok te absorberen die hierbij gepaard gaat. De serieel elastische componenten of spierpezen kunnen een aanzienlijk energetisch deel van deze spieractiviteit bij de landing omzetten en transfereren richting de voetafduw. Bovendien kunnen bi-articulaire spieren zoals de biceps femoris (hamstrings) en de rectus femoris energie van proximale naar distale gewrichten (en vice versa) transporteren (Novachek, 1997), zodat lopen een energetisch efficiënte manier van voortbewegen is.
Figuur 6. Spieractiviteit (EMG) tijdens de loopcyclus. (Uit Mann & Hagy, 1980) (stance = contactfase, swing = zwaaifase, IC = initieel contact, TO = laatste contact)
5
1.2. Voetafroltypering: kinetica en plantaire druk Door de evolutie in meetapparatuur en registratietechniek is de voetafrol steeds meer in detail bestudeerd en ontleed. Hierbij werd duidelijk dat er, net zoals in andere populatieparameters, een bepaalde variatie in de voetafrol voorkomt die gepaard gaat met allerlei verschillen op kinetisch, kinematisch en ander vlak. Cavanagh en Lafortune poogden in een studie in 1980 een onderverdeling te maken op basis van de locatie van het drukmiddelpunt bij het initieel voetcontact en creëerden hierbij drie groepen; achtervoet-lopers, middenvoet-lopers en voorvoet-lopers (Cavanagh & Lafortune, 1980). In dit onderdeel van de literatuurstudie worden deze en enkele andere voorname studies hun bevindingen besproken.
1.2.1. Kinetica Cavanagh en Lafortune tonen aan dat het tijdsverloop van de drie componenten van de grondreactiekracht (GRK) tijdens de voetafrol verschillen
tussen
achtervoet-lopers
en
middenvoet-lopers (figuur 7). Het onderscheid tussen deze groepen werd bij hen gecreëerd op basis van de locatie van het drukmiddelpunt (COP) tijdens het initieel voetcontact. Bij een achtervoet-loper lag dit in het achterste één derde deel van het schoenoppervlak, bij een middenvoet-loper in het middelste één derde deel van het schoenoppervlak.
Figuur 7. GRK bij achtervoet-lopers (links) en middenvoet-lopers (rechts) (Uit Cavanagh & Lafortune, 1980)
De medio-laterale GRK (figuur 7, boven) bij de middenvoet-lopers bezit een homogene maximale excursie van 0.35 keer lichaamsgewicht (LG), wat drie keer groter is dan de 0.12 keer LG bij de achtervoet-lopers. De anterio-posterieure GRK bezit een dubbele piek in de remfase bij de middenvoet-lopers. Tussen deze pieken, die beide een grootte hebben van 0.45 keer LG, zakt deze component tot of onder het nulpunt. In de verticale GRK is er bij de middenvoet-lopers zelden een impactpiek waarneembaar in tegenstelling tot de achtervoetlopers, die een impactpiek bereiken tot 2.2 keer (LG). Het tijdstip en de grootte (ongeveer 2.7 keer LG) van de tweede piek in de verticale GRK verschilde niet tussen beide groepen.
6
In een recentere studie (Liebermann et al., 2009) waarbij men blootvoetse voorvoet-lopers vergelijkt met blootvoetse en geschoeide hiellopers, wordt eveneens de afwezigheid van een impactpiek in de verticale GRK bij de voorvoet-lopers aangetoond. De gemiddelde stijgingsgraad bij de eerste piek in de curve van de verticale GRK blijkt bij deze specifieke groep van blootvoetse voorvoet-lopers met een grootte van 64.6 ± 70.6 lichaamsgewicht per seconde (LG/s) niet te verschillen met de gemiddelde stijgingsgraad bij de geschoeide hiellopers met een grootte van 69.7 ± 28.7 LG/s. Deze gemiddelde stijgingsgraad is, samen met de maximale stijgingsgraad, een veelgebruikte discrete variabele om mogelijke verschillen in de verticale GRK te detecteren. Meerdere studies wijzen aan dat de drie componenten van de grondreactiekracht beïnvloed worden door de loopsnelheid. Hoe sneller men loopt, hoe hoger de stijgingsgraad en hoe hoger de piek van de verticale GRK (Keller et al., 1996) (Frederick & Hagy, 1986) (Kyrölaïnen et al., 2000). Andere factoren die gerelateerd zijn met het tijdsverloop van de verticale GRK zijn lichaamsgewicht, beenlengte, sagittale enkelhoek, contacthoek en andere snelheidsgebonden factoren (Frederick & Hagy, 1986). Ook de voetmorfologie speelt een rol, aangezien lopers met een hoge voetboog een hogere stijgingsgraad in de verticale GRK bezitten in vergelijking met lopers met een lage voetboog (Williams et al., 2001).
1.2.2. Plantaire druk De ogenblikkelijke locatie ter hoogte van de voetzool waar
de
samengestelde
grondreactiekracht
zich
manifesteert is het drukmiddelpunt (COP). In de studie van Cavanagh en Lafortune wordt op basis van deze locatie het onderscheid gemaakt tussen achtervoetlopers en middenvoet-lopers (zie hierboven). Niet alleen de locatie bij het initieel voetcontact verschilt tussen beide groepen, ook het verdere traject verloopt anders (figuur 8). Het COP manifesteert zich bij de middenvoet-lopers bij het eerste contact halfweg de schoenlengte, gevolgd door een korte voorwaartse beweging. Vervolgens begeeft het COP zich bij hen Figuur 8. COP-traject bij achtervoetmediaal achterwaarts richting de voetas. De voetas is de lopers (a) en middenvoet-lopers (b) (Uit denkbeeldige verbindingslijn tussen het midden van de Cavanagh & Lafortune, 1980) hiel en het midden van de tweede metatarsaal. 7
Na een verdere voorwaartse laterale beweging keert het COP terug naar de middellijn voor het laatste contact. Bij de achtervoet-lopers bevindt het COP zich bij initieel voetcontact lateraal achteraan van het schoenoppervlak. Vervolgens begeeft het drukmiddelpunt zich mediaal voorwaarts langs de middellijn van het schoenoppervlak om met een kleine laterale beweging te eindigen bij het laatste contact. De eindafdruk van het schoenoppervlak is als achtergrond weergegeven bij figuur 8. De indruk dat het COP zich buiten deze afdruk begeeft is misleidend, aangezien de hiel zich mediaal oriënteert naar het laatste voetcontact toe (Cavanagh & Lafortune, 1980). Het medio-laterale verloop (COP-X) en het voor-achterwaartse verloop (COP-Y) van het drukmiddelpunt van een groep blootvoetse hiellopers zijn in detail weergegeven in figuur 9, waarbij de specifieke contact(fasen) uit figuur 2 zijn geïmplementeerd. Het COP-X bevindt zich lateraal van de voetas bij het initieel contact. Na een korte mediale verschuiving volgt een laterale beweging tot 10% van de voetbreedte. Vervolgens begeeft het COP-X zich gestaag richting mediaal ten opzichte van de voetas, om in deze positie te eindigen bij het laatste contact. Het
Figuur 9. COP-X (% voetbreedte) (a) en COP-Y (%
COP-Y beweegt bij deze groep continu
voetlengte) (b) traject tijdens de voetafrol bij blootvoetse
voorwaarts in een bereik van ongeveer
hiellopers. IFC: initieel voetcontact, IMC: eerste metatarsaal
80% van de totale voetlengte (De Cock
contact, FFF: platte voorvoet, HO: hiel los, LFC: laatste
et al., 2008).
voetcontact. (Uit De Cock et al., 2008)
Men kan via een plantaire drukmeting-plaat ook de regionale piekdruk, de regionale impuls en de relatieve regionale impuls berekenen voor specifieke anatomische plaatsen op de voetzool. Naargelang het temporele verloop en de grootte van deze variabelen ter hoogte van de hiel, de vijf metatarsalen en de tenen kan men frequente patronen waarnemen voor zowel de landing, de afduw als de hele voetafrol (Wearing et al., 2001) (De Cock et al., 2005) (De Cock et al., 2006). Dit domein wordt niet verder besproken in dit thesisonderzoek. 8
1.3. Voetafroltypering: Kinematica Het onderlichaam wordt vaak onderverdeeld in 4 segmenten; de voorvoet, de achtervoet, het onderbeen en de dij. De knooppunten tussen de segmenten zijn de gewrichten; respectievelijk het voetgewricht, het enkelgewricht en het kniegewricht. De bewegingen die deze segmenten en gewrichten ondergaan tijdens de voetafrol worden beschreven in dit hoofdstuk.
Het hoekverloop in het voet-
en
enkelgewricht
varieert afhankelijk van het type
voetfrol
(Pohl
&
Buckley, 2008). In deze studie onderscheid men drie groepen;
de
hiellopers
(HFS, waarbij de hiel als eerste het grondoppervlak raakt), de voorvoet-lopers (FFS, waarbij eerst de bal van de voet de grond raakt en vervolgens ook de hiel contact maakt) en de teenlopers (TFS, waarbij enkel de bal van de voet de grond raakt). Het hoekverloop in de
drie
anatomische
vlakken van het voet- en het enkelgewricht
tijdens
1
voetcontact is voor deze Figuur 10. Enkelgewricht sagittaal (a), frontaal (c), transversaal vlak (e). drie
subgroepen Voetgewricht sagittaal (b), frontaal (d), transversaal vlak (f). (TD = eerste
weergegeven in figuur 10.
contact, TO = laatste contact) (Uit Pohl & Buckley, 2008)
Het hoekverloop van de FFS en de TFS is globaal genomen identiek. Beide subgroepen vertonen de grootste verschillen met de HFS bij het eerste gedeelte van het voetcontact (Pohl & Buckley, 2008). De enkel en de voet is bij het eerste contact in plantaire flexie bij de TFS
9
en de FFS in tegenstelling tot de dorsaalflexie bij de HFS. De enkel is meer geïnverteerd bij de FFS en de TFS dan bij de HFS op het ogenblik van het eerste voetcontact. De TFS en de FFS bezitten een geëverteerde voorvoet bij het begin van de voetafrol, in tegenstelling tot de geïnverteerde voorvoet bij de HFS. De TFS en de FFS inverteren en de HFS everteren de voorvoet om omstreeks 20% van de voetcontacttijd de neutrale positie te benaderen. Naar het einde toe is er korte inversie merkbaar die tenslotte overgaat in een eversie om met een geëverteerde voorvoet het laatste contact te maken. De externe rotatie van de enkel tijdens het voetcontact (Dicharry, 2010) (Willems et al., 2004) wordt bevestigd door de interne rotatie van het onderbeen ten opzichte van de achtervoet (figuur 10, e) halverwege de voetafrol. In de voorvoet is er voor de subgroepen een langzame abductie merkbaar die overgaat in een korte en snelle adductie naar het laatste voetcontact toe. De maximale hoekexcursie in het frontale en transversale vlak van het enkelgewricht en in het sagittale en transversale vlak bij het voetgewricht is bij de TFS en de FFS is steeds significant groter dan bij de HFS. De maximale interne rotatie van het onderbeen ten opzichte van de achtervoet (figuur 10, e) is significant kleiner bij de TFS dan bij de andere twee subgroepen. Tenslotte is de maximale eversie in de enkel significant groter bij de HFS in vergelijking tot de FFS en de TFS (Pohl & Buckley, 2008). Vanaf het initiële voetcontact, waarbij ze een plantaire flexie in de enkel bezitten, voeren de voorvoet-lopers een dorsaalflexie uit in de enkel in het begin van de voetafrol. De hiellopers daarentegen starten in een positie met lichte dorsaalflexie en voeren in hetzelfde tijdsbestek een plantaire flexie uit (Liebermann et al., 2009). De grootte van de dorsaalflexie in de enkel bij de hiellopers varieert tussen 13.2° (Arendse et al., 2004), 8° (Dicharry, 2010), 7.8° (De Wit et al., 2000), 4° (McClay & Manal, 1998) en 2° (Pohl & Buckley, 2008) bij een snelheid van ongeveer 3.4m/s. Deze plantaire flexiebeweging bij de hiellopers gaat vervolgens over naar een dorsaalflexie, om aan te sluiten bij het hoekverloop van de voorvoet-lopers. Een piekhoek van 23° (Bischof et al., 2010), 15° (Mc Clay & Manal, 1998) en 23° (Dicharry, 2010) dorsaalflexie wordt bij een snelheid van ongeveer 3.4m/s bereikt halverwege het voetcontact.
De knie is in flexie bij initieel contact met een hoek van 10° (McClay & Manal, 1998) (Dicharry, 2010), 12.4° (De Wit et al., 2000) en 12.64° (Willems et al., 2004) bij hiellopers aan ongeveer 3.4m/s. Voorvoet-lopers voeren meer knieflexie uit dan hiellopers tijdens het begin van de voetafrol (Liebermann et al., 2009). De knie buigt steeds meer om iets voor halverwege de voetafrol een maximale flexiepositie te bereiken. Deze bedraagt bij hiellopers 10
49.4° (Arendse et al., 2004), 43.64° (Willems et al., 2004), 40° (Dicharry, 2010) en 35° (McClay & Manal, 1998) aan een snelheid van ongeveer 3.4m/s. Vervolgens vat een knieextensie aan, die zich gestaag doorzet tot aan het laatste contact, waarbij een flexiepositie van 20.17° (Willems et al., 2004) en 13° (McClay & Manal, 1998) beschreven is voor hiellopers. In het frontaal vlak vordert een initiële knie-adductie stelselmatig tot 6° adductie halverwege de voetafrol (McClay & Manal, 1998) (Dicharry, 2010), om dan geleidelijke een lichte abductiebeweging in te zetten tot aan het laatste voetcontact. In het transversale vlak is er op het einde van de voetafrol een externe rotatiebeweging in de knie, nadat de knie gedurende de hele voetafrol een interne rotatie maakte (McClay & Manal, 1998).
De interactie van de onderbeensegmenten kan niet alleen via gewrichtshoeken uitgedrukt worden, maar ook via het begrip koppeling (De Leo et al., 2004). Hiermee wordt de relatie en de interactie van de bewegingen uitgedrukt die twee aangrenzende segmenten beschrijven. Een methode hierbij is de gelijktijdigheid van het hoekverloop van de segmentbewegingen te toetsen via statistische correlaties (cross-correlatie coëfficiënten) (Li & Caldwell, 1999) of lineaire regressieanalyse (McClay & Manal, 1998). Om ook het ratio waarmee het ene segment een gelijktijdige beweging uitvoert in verhouding tot het andere segment, wordt er gebruik gemaakt van vector codering. Dit wordt uitgedrukt uit in koppelhoeken, waarbij een koppelhoek van 45° wijst op een even grote hoekverandering in beide segmenten (Pohl & Buckley, 2008). De interne en externe rotatie van de knie is sterk gecorreleerd met de e- en inversie van de enkel zowel bij hiellopers (r = 0.96), middenvoet-lopers (r = 0.95) en voorvoet-lopers (r = 0.94), waarbij de e- en inversiebewegingen van de enkel een grotere hoekverandering (koppelhoek > 45°) ondergaan in vergelijking met de bewegingen in het frontaal vlak in het kniegewricht (Pohl & Buckley, 2008). In de studie van McClay en Manal is er voor dezelfde koppeling een correlatie van 0.49 gevonden. De e- en inversie van de enkel is ook sterk gecorreleerd met zowel de bewegingen van het voetgewricht in het sagittaal en het transversaal vlak (Pohl & Buckley, 2008).
Een veel voorkomend gegeven in onderbeengerelateerde studies zijn de begrippen pronatie en supinatie aangezien deze ook buiten de academische wereld gehanteerd worden. Vaak baseert men zich op hoek in het frontaal vlak tussen de achterkant van het onderbeen en de schoen, zoals beschreven in Clarke et al., 1984. Hyperpronatie definieert men dan indien deze enkelhoek een maximale eversie van meer dan 18° bedraagt. Lopers met dergelijke 11
hyperpronatie in de enkel hebben een ander hoekverloop tijdens de voetafrol in het frontaal vlak van de knie en de enkel dan lopers met een normale pronatie. De enkel is tijdens de voetafrol continu in een geëverteerde positie en de knie bezit een minder uitgesproken adductie (McClay & Manal, 1998). Ondanks deze methode wordt pronatie en supinatie hoofdzakelijk beschouwd als een samenspel van verschillende bewegingen in verschillende gewrichten. Pronatie is de term voor een combinatie van een dorsaalflexie in de enkel, een subtalaire eversie en een abductie in de voorvoet. Met supinatie definieert men de omgekeerde combinatie; een plantaire flexie in de enkel, een subtalaire inversie en een adductie in de voorvoet (Dugan & Bhat, 2005) (Dicharry, 2010) (Morley et al., 2010). Deze specifieke fenomenen hebben een invloed op de bewegingen in de andere vlakken van de verschillende gewrichten (tabel 1).
Tabel 1. Effecten van pronatie en supinatie in het onderlichaam (STJ: subtalair gewricht), MTJ: medio-talair gewricht), (DF-PF: dorsaal- en plantaire flexie) (Uit Dugan & Bhat, 2005)
12
1.4. Interacties met voetafrol De kinetische en kinematische kenmerken van de voetafrol zijn niet onveranderlijk. Meerdere factoren hebben immers een bepaalde invloed op één of meerdere aspecten. De combinatie van al deze factoren resulteert in een multidisciplinaire typering van de voetafrol.
1.4.1. Schoeisel Lopers die steeds met schoenen lopen hebben een verschillend voetafrolpatroon dan lopers die steeds blootvoets lopen. Geschoeide lopers zijn geneigd om eerst met de hiel contact te maken en vervolgens de voet verder af te rollen. Blootvoetse lopers daarentegen landen eerst met de bal van de voet, om vervolgens al dan niet grondcontact te maken met de hiel tijdens de verdere afrol. Geschoeide lopers zijn hoofdzakelijk hiellopers, blootvoetse lopers vooral voorvoet-lopers (Liebermann et al., 2009). Indien lopers die gewend zijn om blootvoets te lopen een looptest ondergaan met schoenen, is er een alteratie merkbaar in hun voetafrolpatroon waarbij het percentage voorvoetafrollen afneemt ten gunste van de middenvoet- en hielafrollen. Ook in de omgekeerde situatie treedt er een patroonswijziging op. Bij geschoeide lopers die een blootvoetse looptest afleggen, daalt het percentage hielafrollen ten gunste van de middenvoet- en voorvoetafrollen (Liebermann et al., 2009). Het al dan niet vertrouwd zijn met en het dragen van schoenen tijdens het lopen zorgt niet alleen voor verschillen in het voetafrolpatroon. De stijgingsgraad en grootte van de impactpiek van de verticale grondreactiekracht is bij blootvoetse hiellopers groter dan bij geschoeide hiellopers (De Wit et al, 2000) (Liebermann et al., 2009). Een kleinere stijgingsgraad en een lagere of afwezige impactpiek is merkbaar bij blootvoetse voorvoet- en middenvoet-lopers (Liebermann et al., 2009).
De enkel van blootvoetse lopers is in plantaire flexie bij het initieel contact en voert vervolgens een dorsaalflexie uit (figuur 11). Bij geschoeide lopers is de omgekeerde situatie merkbaar. De knie van de blootvoetse lopers is meer gebogen bij het initieel contact en voert minder knieflexie uit in het begin van
Figuur 11. Stikfiguur van het onderlichaam tijdens de
de voetafrol (Liebermann et al., 2009).
voetafrol aan 4.5m/s (Bare: blootvoets, Shod: geschoeid) (* = significant hoekverschil) (Uit De Wit et al., 2000)
13
Bij de blootvoetse lopers is de enkeleversie bij het initieel contact (Morio et al., 2009) en de maximale knieflexie tijdens de voetafrol kleiner dan bij de geschoeide lopers (De Wit et al., 2000). Ook de hardheid van schoenzool heeft een kleine invloed op de voetafrol (Nigg et al., 2003). Zo is de maximale eversiesnelheid in de enkel significant kleiner bij een harde zool in vergelijking met een zachte zool (MacLean et al., 2009). In figuur 12 is het hoekverloop in het enkelgewricht
tijdens
de
voetafrol
weergegeven in sagittaal (A), frontaal (B) en transversaal vlak (C) bij een snelheid van 4.2m/s voor drie verschillende condities; blootvoets (barefoot), een zachte zool (soft sandals) en een harde zool (hard sandals). Er is weinig verschil merkbaar tussen het hoekverloop van de harde en de zachte zool (Morio et al., 2009).
Een ander uitgebreid bestudeerd gegeven is de invloed
van
correctiezolen
op
de
voetafrol. Deze adaptaties zorgen voor alteraties in kinetica, plantaire druk en kinematica (Haim et al., 2009), maar deze veranderingen
zouden
inconsistent
en
individueel afhankelijk zijn (Nigg et al., 2003). Dit domein wordt niet verder besproken in deze literatuurstudie.
Aangezien
Figuur 12. Hoekverloop enkelgewricht in sagittaal (a), frontaal (b) en transversaal (c) vlak tijdens de voetafrol bij 4.2m/s (Uit Morio et al., 2009)
in de referentieliteratuur zowel blootvoetse als geschoeide onderzoeken
voorkomen, dient men bij vergelijkingen steeds rekening te houden met deze conditie. In dit thesisonderzoek zal er sprake zijn van geschoeide lopers, in overeenstemming met Cavanagh & Lafortune (1980). 14
1.4.2. Individuele kenmerken: voetmorfologie, gewicht, leeftijd en geslacht De individuele voetantropometrie wordt soms gebruikt om in een populatie bepaalde voettypes te onderscheiden, waarbij men zich baseert op de oriëntatie van voetsegmenten in het frontaal en sagittaal vlak (Razeghi & Batt, 2001). Het hoogste punt in de mediolongitudinale voetboog is de meest eenvoudige morfologische variabele die frequent gehanteerd wordt (Barnes et al., 2011). Lopers met een hoge voetboog - neigend naar een holvoet - hebben een grotere stijgingsgraad in de impactpiek van de verticale grondreactiekracht. Lopers met een lage voetboog - neigend naar een platvoet - bezitten een grotere maximaal hoekbereik in enkeleversie, een hogere snelheid in enkeleversie en verhoudingsgewijs meer enkeleversie ten opzichte van interne rotatie van het onderbeen in vergelijking met lopers met een hoge voetboog (Williams et al., 2001). Het breedteverloop in het COP-traject (figuur 9) is bij lopers met een lage voetboog meer lateraal georiënteerd dan bij lopers met een hoge voetboog. (De Cock et al., 2008), wat in lijn ligt met de algemene tendens voor verschillen in het frontaal vlak tussen lopers met hoge en lage voetbogen. Het tijdsverloop van de verticale grondreactiekracht is gerelateerd aan de lichaamsmassa. Het gewicht van een individu heeft een significante correlatie van 0.57 met de initiële impactpiek. De tweede piek in de verticale GRK is sterk gecorreleerd (r = 0.95) met het gewicht en andere lichaamsmassa gerelateerde variabelen (Frederick & Hagy, 1986). De leeftijd van een loper kan ook een invloed hebben op kinematische en spatio-temporele variabelen in het onderlichaam. Een kortere paslengte gecombineerd met een hogere pasfrequentie, een beperkter bewegingsbereik in het sagittale en frontale vlak van het onderbeen en meer asynchrone bewegingen tussen de knie en de enkel zijn aanwezig bij oudere lopers in vergelijking met jongeren (Fukuchi & Duarte, 2008). Kinetische variabelen blijken niet te verschillen tussen mannen en vrouwen indien deze genormaliseerd worden naar lichaamsgewicht (Keller et al., 1996). Er zijn geen studies gevonden die een relatie tussen geslacht en de kinematica in het onderlichaam beschrijven. De kinematica beschreven in een studie met louter vrouwelijke proefpersonen (Bischof et al., 2010), vertoond - in hoeverre er vergeleken kan worden met gelijkaardige studies - geen verschillen met kinematica uit studies met een gemengde of mannelijke populatie. Geslacht heeft nauwelijks een invloed op temporele en regionale variabelen van plantaire drukmeting (De Cock et al., 2005) (De Cock et al., 2006).
15
1.4.3. Snelheid De loopsnelheid heeft een niet te onderschatten invloed op de voetafrol. Het verhogen van de loopsnelheid gaat gepaard met een kortere contacttijd en een grotere absolutie en relatieve (ten opzichte van de lichaamsmassa) impact- en tweede piek in de verticale GRK (Frederick & Hagy, 1986). Ook de maximale stijgingsgraad van de impactpiek bij de verticale GRK neemt toe naarmate de snelheid wordt opgedreven (Keller et al., 1996).
Het algemene profiel van het hoekverloop in het enkel-, het knie- en het heupgewricht tijdens de gehele loopcyclus is in het frontale en transversale vlak quasi identiek bij het verhogen van de loopsnelheid (Schache et al., 2011) (Pohl et al., 2007). Tijdens de voetafrol in het sagittale vlak zijn er kleine verschuivingen merkbaar wanneer de
loopsnelheid
wordt
opgetrokken
(Kyröläinen et al., 2000) (Schache et al., 2011). Een snellere en grotere plantaire flexie in de enkel, een grotere knieflexie bij
Figuur 13. Het hoekverloop in het sagittaal vlak in de
aanvang en een meer uitgestrekte heup aan
enkel (ankle), de knie (knee) en de heup (hip) tijdens
het einde worden beschreven tijdens de
de voetfrol bij 3.25m/s (slow) en 8.31 m/s (fast) (Uit Kyröläinen et al., 2000)
voetafrol bij het verhogen van de snelheid (figuur 13). De koppeling en de koppelingssterkte tussen de bewegingen van het achtervoetsegment met de bewegingen van de voorvoet en het onderbeen veranderen niet bij het verhogen van de snelheid (Pohl et al., 2007).
Wanneer een snelheid van 6m/s bereikt wordt, stijgt het aantal middenvoet-lopers en voorvoet-lopers in verhouding tot het aantal hiellopers (figuur 14) (Keller et al., 1996). Het percentage middenvoet-lopers is ook
Figuur 14. Verhouding achtervoet-, middenvoet- en
hoger in de voorste gelederen van een halve
voorvoet-lopers bij toenemende snelheid (Uit Keller
marathonwedstrijd (Hasegawa et al., 2007).
et al., 1996)
16
De loopsnelheden in de referentieliteratuur variëren tussen 3m/s en 6m/s. De meest voorkomende testsnelheid bedraagt ongeveer 3.33m/s of 12km/h, aangezien deze een standaard loopsnelheid is en praktisch eenvoudig te implementeren in een testprotocol. Een andere frequente geteste en praktisch implementeerbare loopsnelheid is 4.47m/s of 16km/h waarbij men zich meer richt tot hardlopers. Een proefpersoon die zelf een testsnelheid kan bepalen vertoont geen kinematische of kinetische verschillen met een proefpersoon die een gestandaardiseerde testsnelheid opgelegd krijgt (Queen et al., 2004).
1.4.4. Loopscholing Trainers en onderzoeksleiders kunnen lopers bepaalde looptechnische aandachtspunten aanreiken die resulteren in wijziging van de algemene loopstijl. Een alternatieve methodiek is pose running, een techniek waarbij het acromium, de trochanter major en de laterale malleolus zich in een loodrechte lijn boven elkaar bevinden tijdens de standfase van de loopbeweging (Arendse et al., 2004). Pose running resulteert in kleinere paslengtes en kleinere verticale oscillaties van het gepercipieerde lichaamszwaartepunt tijdens het lopen in vergelijking tot een normale looptechniek (Dallam et al., 2004). Aan het einde van de zwaaifase is de knie meer gebogen bij pose running in vergelijking met hiellopers en middenvoet-lopers. De sagittale enkelhoek bevindt zich in neutrale positie bij het initieel voetcontact, in tegenstelling tot de reeds beschreven dorsaalflexie bij hiellopers en plantaire flexie bij middenvoet-lopers (Arendse et al., 2004). Ook het voetafrolpatroon kan gemanipuleerd worden via instructie. In figuur 10 is het hoekverloop in het enkel- en het voetgewricht weergegeven voor een groep lopers die aan identieke snelheid de verschillende voetafrolpatronen toepassen (Pohl & Buckley, 2008).
1.4.5. Prestatieniveau De mate van getraindheid en de aanwezigheid van intrinsieke fysieke capaciteiten bij een loper kan een invloed hebben op de voetafrol. Tijdens een halve marathon werd de voetafrol van de 415 deelnemers geregistreerd na 15km. Het percentage middenvoet-lopers is het hoogste (36%) bij de eerste vijftig lopers in de wedstrijd en daalt stelselmatig tot 19% bij de traagste lopers (Hasegawa et al., 2007). Biomechanische factoren zouden een invloed hebben op de individuele loopeconomie. Reeds bij lage snelheden worden er verschillen in deze loopeconomie waargenomen tussen individuen. Hierbij wordt beweerd dat lopers met een mindere loopeconomie vaak een minder 17
goede looptechniek hebben met een overmatige remfase en excessieve fluctuaties in de medio-laterale grondreactiekracht (Kyröläinen et al., 2000). In een andere studie analyseerde men enkele biomechanische variabelen bij drie
subgroepen
met
elk
een
verschillend niveau in loopeconomie, uitgedrukt
in
submaximale
(Williams
&
Cavanagh,
V02 1987).
Ondanks er geen enkele variabele of groep van gerelateerde variabelen in staat
is
om
de
verschillen
in
loopeconomie tussen de subgroepen te verklaren, blijken heel wat van deze variabelen te verschillen tussen deze subgroepen.
Enkele
trends
die
optreden naarmate de loopeconomie stijgt zijn een meer rechtopgerichte romp (TANG), een grotere maximale plantaire flexie in de enkel en een kleinere maximale knieflexie tijdens de voetafrol, een grotere minimale
Figuur 15. Kinematische verschillen tussen lopers met een
kniesnelheid en een grotere verticale
lage (low VO2), gemiddelde (med. VO2) en hoge
oscillatie
van
het
gepercipieerde
loopeconomie (high VO2) (Uit Williams & Cavanagh, 1987)
lichaamszwaartepunt (figuur 15).
1.4.6. Asymmetrie In de vermelde literatuur analyseert men hoofdzakelijk één onderledemaat, hetzij om praktische redenen, hetzij in de geargumenteerde veronderstelling dat de bekomen resultaten ook gelijkaardig zullen zijn voor het andere onderledemaat. Indien men beide ledematen aan een testafname onderwerpt, worden vaak de variabelen van beide gecombineerd en in één cluster weergegeven. De sagittale kinematica van het onderlichaam bij verschillende snelheden aan linkerzijde is sterk gecorreleerd (ICC > 0.80) met deze van de rechterzijde (Karamanidis et al., 2003), waarbij de symmetrie vooral afhankelijk is van de variabele zelf. Toch wordt ook aangegeven 18
dat de bewegingen van het onderbeen in het sagittaal vlak kan verschillen voor het linker- en het rechterbeen. Dit verschil is ook aanwezig indien men de opdeling maakt tussen dominant en niet-dominant been (Vagenas & Hoshizaki, 1992). De mogelijk asymmetrie in plantaire drukmeting is wel uitvoerig beschreven (De Cock et al., 2006) (De Cock et al., 2005). Hierbij zijn slechts enkele asymmetrie-effecten gevonden, waarbij slechts een fractie van de parametervariantie verklaard wordt door de potentieel aanwezige asymmetrie (De Cock et al., 2008).
1.5. Probleemstelling In de literatuur zijn heel wat studies te vinden die één of enkele aspecten van de voetafrol in kaart proberen te brengen, waarbij soms een onderscheid wordt gemaakt tussen verschillende voetafroltypes. Een algemene studie, waarbij de voornaamste variabelen in zowel kinematica, als kinetica en plantaire druk gecombineerd worden, ontbreekt.
Geavanceerd testmateriaal is duur en de mogelijkheden in een sportketen beperkt. Studies waarbij men via gesofisticeerde en tijdsintensieve methodes een voetafrolanalyse uitvoert zijn bijzonder interessant maar moeilijk implementeerbaar in een sportketen gezien de waarde van het testmateriaal, de beperkte tijdsmogelijkheden en te detailmatig om getransponeerd te worden voor een grote populatie. Een studie waarbij men zich op eenvoudig te meten variabelen baseert die een strikt onderscheid kunnen genereren tussen voetafroltypes draagt de voorkeur om als praktisch implementeerbaar equivalent te dienen. Bovendien dienen de te voorspellen
gevolgen
van
een
specifiek
voetafroltype
een
bepaalde
graad
van
laagdrempeligheid te behouden, aangezien extrapolaties nooit volledig exact zijn voor elk individu en de relevantie van sommige parameters te laag is voor het beoogde doelpubliek.
In enkele studies worden verschillende voetafroltypes of loopstijlen opgelegd aan dezelfde proefpersonen. De subgroepen bevatten dezelfde individuen en bij elke subgroep dient de proefpersoon het onderscheidend kenmerk uit te voeren. Dit zorgt voor een sterke betrouwbaarheid van het onderzoek, maar de veronderstelling is dat lopers intrinsiek een bepaalde voetafrol of loopstijl genegen zijn. Daarom is het nuttig om lopers hun eigen voetafrol of loopstijl te laten behouden en afhankelijk daarvan hen in een subgroep onder te verdelen.
19
De meest voorkomende onderverdeling van de voetafrol is gebaseerd op hoe de voet contact maakt met het grondoppervlak. De doorgevoerde procedure is identiek, maar de subgroepen worden anders benoemd. De subgroep teenlopers in een studie komt overeen met voorvoetlopers in een andere studie, waarbij deze laatste subgroep als middenvoet-lopers worden gedefinieerd in een ander onderzoek. Een strikte naamgeving waarbij geen verwarring kan optreden tijdens het onderscheiden van subgroepen is wenselijk.
Studies waarbij lopers blootvoets dienen te lopen, kunnen spreken van een meer natuurlijke geanalyseerde voetafrol, aangezien de mogelijke correcties en invloeden van schoeisel vermeden worden. Doch zijn lopers die effectief continu blootvoets trainen een grote uitzondering. Er dient steeds een transfer naar de gevolgen bij het geschoeid lopen uitgevoerd te worden na een blootvoetse analyse. Indien een geschoeide analyse wordt uitgevoerd, dient er rekening te worden gehouden met de effecten hiervan. Een studie met neutrale loopschoenen draagt hierbij de voorkeur om deze gevolgen enigszins te beperken, althans wat betreft het mogelijks optreden van individuele verschillen.
De meest gehanteerde snelheid in de besproken literatuur bedraagt 3.35m/s of 12km/h. Dit is een standaard loopsnelheid voor recreanten en een hersteltempo voor hardlopers. De specifieke kinetica en kinematica is voor deze snelheid reeds uitvoerig bestudeerd. De recreatieloper evolueert meer naar een competitieve recreatieloper, gezien de individuele doelstellingen en de zucht naar competitie op elk niveau. Een uitgebreide studie waarbij de snelheid hoger ligt dan 3.35m/s heeft voldoende draagvlak, zeker indien men zich specifiek richt naar de getrainde lopers.
Tenslotte is er de problematiek van de asymmetrie. Niet zozeer de aanwezigheid van asymmetrie - daar bereikt men in de besproken literatuur een consensus -, maar wel de gevolgen van asymmetrie worden bediscussieerd. Een studie waarbij men zowel het linkerals het rechteronderlichaam aan een analyse onderwerpt heeft hierin zeker een meerwaarde.
Deze masterscriptie is uitgevoerd om een alternatief te bieden aan de vermelde probleemstellingen. Er wordt gepoogd om bij getrainde lopers verschillende voetafroltypes, die bepaald worden via een eenvoudige praktisch implementeerbare procedure, te onderscheiden, waarbij de lopers hun eigen loopstijl behouden en neutrale schoenen dragen aan een snelheid van 4.1m/s. De kinetica, plantaire druk en kinematica worden aan beide 20
onderledematen vergeleken tussen de verschillende voetafroltypes in een poging om relaties bloot te leggen tussen plantaire druk, looptechniek en voetafroltype.
21
2. METHODE 2.1. Populatie Zestig proefpersonen werden gerekruteerd via advertenties en uit de relatiesfeer van de onderzoeksleiders. Gezien de samenwerking met schoenenfabrikant Li Ning Sports USA, was er voor de deelnemers een vergoeding voorzien. Het inclusiecriterium bedroeg een minimaal trainingsvolume van vijftien loopkilometers per week om een populatie van getrainde lopers te bekomen. De aanwezigheid van een loopblessure gedurende het afgelopen jaar werd als exclusiecriterium gehanteerd, dit om mogelijke complicaties of onstabiele looppatronen te vermijden. Beide criteria werden bevraagd in een voorafgaande enquête. Voor de testafname lazen en ondertekenden de proefpersonen het toestemmingsformulier voor deze studie, die was goedgekeurd door het Ethisch Comité van het Universitair Ziekenhuis Gent.
2.2. Meetinstrumenten Een plantaire drukmeting-plaat van twee meter (RsScan International, Footscan software, 500Hz voor loopmetingen) werd bovenop een krachtplaat (AMTI), eveneens twee meter lang, geplaatst. De gemeten plantaire druk werd gekalibreerd via de krachtplaat door de totale druk over het hele contactoppervlak in overeenstemming te brengen met de verticale component van de krachtmeting. Tevens was de krachtplaat ingebouwd in een betonlaag om storende trillingen te vermijden en werd er een Butterworth filter gehanteerd (cut-off 80Hz). Het gebruik van een drukmeting-plaat om variabelen van plantaire druk te bekomen zou een effect hebben op deze variabelen (Chevalier et al., 2010) maar daar dient enkel rekening mee gehouden worden indien vergelijkingen met de gegevens van andere meetsystemen worden gemaakt, wat in dit onderzoek niet het geval is. Deze constructie stond egaal opgesteld in een indoor loopweg van tweeëndertig meter, waarbij er negentien meter voorzien was als aanloopweg en elf meter als afremweg met op het uiteinde een verticaal opstaande valmat. De meetzone was langs beide kanten begrensd door een poortje voor tijdsregistratie. Er werd gebruik gemaakt van een afstandslaser (Noptel CMP2) om de loopsnelheid van de proefpersoon te bepalen en mogelijks vertragen of versnellen ter hoogte van de meetzone te detecteren. Bovendien bevonden zich aan weerszijden van de loopweg lichtjes, die het beoogde looptempo weergaven voor de betreffende meting door opeenvolgend op te lichten. Om de voetstappen te identificeren en het afleiden van de gerelateerde spatiotemporele parameters, bevonden er zich twee versnellingsmeters voor en na de krachtplaat die de
22
trillingen in de loopweg waarnamen. Zesenvijftig anatomische markers werden aangebracht op de proefpersoon, achtentwintig per onderste ledemaat. Tabel 1 geeft een overzicht van de markers voor het linkerbeen. De trajecten van de markers werden geregistreerd door elf camera’s (Qualisys Proreflex, 200Hz) via Motion Capture en gefilterd met een Butterworth filter (cut-off 20Hz). Op basis van de markers werden vier segmenten bepaald; de voorvoet, de achtervoet, het onderbeen en de dij. De verbindingen tussen deze segmenten resulteerden in achtereenvolgens het voetgewricht, het enkelgewricht en het kniegewricht. Drie high speed camera’s (Basler), waarvan twee sagittaal en één dorsaal, registreerden de passage in de meetzone en de volledige testafname van een proefpersoon werd vastgelegd door een bijkomende camera (Casio). Tenslotte werd de voetmorfologie geanalyseerd door een 3D voetscanner (Infoot). Tabel 2. Overzicht Anatomische Markers links (van distaal naar proximaal) grote teen metatarsaal 1 verbinding metatarsaal 2 en 3 metatarsaal 5 schoen (mediaal-distaal) schoen (mediaal-proximaal) schoen (lateraal-distaal) schoen (lateraal-proximaal) calcaneus (mediaal-distaal) calcaneus (mediaal-proximaal) calcaneus (lateraal-distaal)
calcaneus (lateraal-proximaal) calcaneus (centraal-proximaal) malleolus (lateraal) malleolus (mediaal) onderbeen (mediaal-distaal) onderbeen (mediaal-prox.) onderbeen (lateraal-dist.) onderbeen (lateraal-prox.) knie (mediaal) knie (lateraal) dij (mediaal-distaal)
dij (mediaal-proximaal) dij (lateraal-distaal) dij (lateraal-proximaal) trochanter major spina iliaca anterior spina iliaca posterior
2.3. Protocol De proefpersonen droegen verplicht de neutrale testschoenen - alle halve maten vanaf US 6.5 tot en met US 11 waren beschikbaar - die specifieke gaten bevatten om de anatomische markers te kunnen aanbrengen op de desbetreffende posities. De positie van de markers werd na elke looppoging gecontroleerd. Standaard kledij was ook voorzien, indien de kledij van de proefpersoon reflecterende elementen bevatte. Tijdens het aanbrengen van de markers nam de proefpersoon de testinstructies door en werd het toestemmingsformulier ondertekend. Een eerste captatie werd afgenomen van de proefpersoon in staande positie. Men diende de loopweg af te leggen aan de opgelegde snelheden, zonder een
23
snelheidsverandering te veroorzaken in de meetzone. De voet- en startpositie op de loopweg werden aangepast opdat een perfecte testopname verwezenlijkt werd. Dit hield enerzijds een landing van de beoogde voet op de drukplaat in zonder daarbij de beweging te corrigeren om een geslaagde positionele landing te veroorzaken, aangezien dit enkele variabelen kan beïnvloeden (Challis, 2001). Anderzijds diende de snelheid binnen de meetzone constant te zijn. Enkele gewenningspogingen werden afgewerkt om aan de schoenen, de loopweg en de tempolichtjes te wennen. Vier snelheden werden opgelegd (3.2 m/s, 4.1 m/s, 5.1 m/s en 6.0 m/s), waarbij een poging enkel geaccepteerd werd voor het onderzoek indien de geïnduceerde snelheid effectief aanwezig was. Er werd reeds aangetoond dat een opgelegde snelheid weinig invloed heeft op kinetische en kinematische variabelen (Queen et al., 2004) Aangezien er van elke snelheid zowel een linkervoetcontact als een rechtervoetcontact diende opgenomen te worden, moest de proefpersoon steeds terugkeren naar de startpositie voor een volgende poging. Tevens werd een captatie van het wandelen en het lopen aan voorkeurssnelheid uitgevoerd. Dit resulteerde uiteindelijk in een vijftigtal looppogingen per proefpersoon. Na een laatste staande captatie ter controle, zowel met schoenen als zonder, werden de markers verwijderd. Ten slotte werden de antropometrische gegevens van de proefpersoon verzameld, samen met een analyse van de voetmorfologie. Het totale onderzoeksprotocol duurde ongeveer 2.5 uur en werd eenmaal per proefpersoon uitgevoerd. Een tweede onderzoeksprotocol op een latere datum ter controle van alle opgemeten parameters, werd niet uitgevoerd aangezien reeds aangetoond is dat een testafname op één dag zoals uitgevoerd in dit onderzoek voldoende betrouwbaarheid bezit (Diss, 2001) (Queen et al., 2004).
2.4. Parameters Voor dit specifiek thesisonderzoek werden enkel de pogingen met een snelheid van 4.1 m/s geselecteerd. Deze snelheid (14.76km/h) komt overeen met het tempo van een extensieve duurloop, de meest voorkomende trainingsvorm bij hardloopatleten. Meerdere parameters werden tijdens het voetcontact voor zowel het linker- als het rechterbeen berekend. Het overzicht van de parameters kan u in tabel 3 vinden.
24
Tabel 3. Overzicht parameters Rubriek Parameters Populatiekarakteristieken Leeftijd, lichaams-, been- en voetlengte, lichaamsgewicht. Spatio-temporele data Voetcontacttijd, paslengte en pasfrequentie Plantaire druk Traject drukmiddelpunt (COP). COP-Y (lengtepositie drukmiddelpunt) bij initieel voetcontact en tijdstip maximale stijgingsgraad in verticale GRK bij (eerste) impactpiek. COP-X (breedtepositie drukmiddelpunt): COP-excursie, tijdstip minimum en maximum. Modified arch index toegepaste modified arch index en verhoudingen voorste, middelste en achterste onderdeel Kinetica Verticale, medio-laterale en anterio-posterieure grondreactiekracht Absolutie positieve en negatieve impuls bij anterio-posterieure grondreactiekracht Gemiddelde en maximale stijgingsgraad in de verticale GRK bij (eerste) impactiepiek Kinematica (segmenten) Voorvoet (frontaal en sagittaal) Hoekverloop Achtervoet (frontaal, sagittaal, transversaal) Hoek initieel en Onderbeen (sagittaal) laatste contact Dij (sagittaal) Piekhoek Segment Trochanter-Malleolus Hoekexcursie max. Kinematica (gewrichten) Voet (frontaal en sagittaal) Hoekverloop Enkel (frontaal, sagittaal, transversaal) Hoek initieel en Knie (sagittaal) laatste contact Piekhoek Hoekexcursie max. De modified arch index (figuur 16) is een aanpassing van de berekeningswijze van de arch index (AI) volgens de methode van Cavanagh en Rodgers (Cavanagh & Rodgers, 1987). Op basis van de oppervlakteverhouding van de voetafdruk op het moment van de maximale plantaire druk (via Footscan) poogt men de voetmorfologie in rekening te brengen. In dit onderzoek is een variatie op de modified arch index uitgevoerd, aangezien er sprake is van geschoeide testafname waarbij er op de digitale voetafdruk geen definitief onderscheid kan
Figuur 16. Arch Index (Uit De Cock et al., 2006) en toegepaste Modified Arch Index
gemaakt worden tussen de tenen en de andere voetstructuren.
25
Deze variante werkwijze verdeelt de voet in drie delen die elk 1/3 van de totale voetlengte omvatten, namelijk een voorste (A), een middelste (B) en een achterste (C) stuk. De maximale oppervlakte die in de digitale voetafdruk gemeten wordt gedurende de voetafrol, wordt per stuk afzonderlijk berekend. Vervolgens wordt via de formule van de originele AI toegepaste modified arch index berekend (AI = B / (A+B+C)). De toegepaste modified arch index drukt dus het aandeel van de maximale oppervlakte in het middelste stuk van de voetafdruk uit ten opzichte van de totale oppervlakte van de voetafdruk. Tenslotte worden ook de individuele oppervlaktes van elk gedeelte in de analyse betrokken, om de oorsprong van de verschillen in de toegepaste modified arch index te duiden. Het trochanter-malleolus segment is een fictief segment begrensd door de trochanter major van de femur aan bovenzijde en door de laterale en mediale malleolus aan onderzijde. De segmentshoek (de hoek tussen het trochanter-malleolus segment en de verticale loodrechte in de malleolus) geeft een uitdrukking aan de positie van de enkel ten opzichte van de heup bij het initieel voetcontact. Hoe groter deze hoek, hoe verder de voet zich voor de heup bevindt. Een segmentshoek van 0° zou betekenen dat de enkel zich loodrecht onder de trochanter major bevindt op het ogenblik dat de voet voor het eerst de grond raakt. De piekhoek, zoals bij de kinematische parameters staat vermeld, omvat de maximale of minimale piekwaarde van de respectievelijke hoek indien er een stijgende-dalende of dalendestijgende curve beschreven werd tijdens het verloop. De maximale hoekexcursie van het voorvoet- en het achtervoetsegment wordt beschreven binnen het tijdsbestek van het initieel voetcontact tot het moment van een vlakke voet. Dit is ook het geval bij het voet- en enkelgewricht. De voet-vlak fase (VVF) situeert zich bij een groep hiellopers tussen 19.6 ± 6.6% en 44.7 ± 6.9% van de totale voetcontacttijd (De Cock et al., 2005). Afhankelijk van het specifiek plantaire drukpatroon rest er na het loskomen van de hiel nog ongeveer 55% van de voetcontacttijd tot het laatste voetcontact (De Cock et al., 2006). Aangezien er één discreet tijdstip noodzakelijk is voor de analyse, wordt het gemiddelde tijdstip van 33% gehanteerd als tijdstip van een vlakke voet. Om dit tijdstip te toetsen bij de middenvoet-lopers werd het hoekverloop van het achtervoetsegment in het sagittaal vlak geanalyseerd. Het ogenblik dat deze segmentshoek de hoek van een staand individu - een staand individu heeft immers een vlakke voet - doorkruist, kan beschouwd worden als het aanvangstijdstip van een ‘vlakke’ voet bij middenvoet-lopers. Dit ogenblik situeerde zich omtrent 20% van de voetcontact met een stagnatie van deze segmentshoek tot omtrent 40%. Deze vaststelling bevestigde het beoogde tijdstip van 33% van de contacttijd als gehanteerd moment van een vlakke voet voor de berekening van de hoekexcursie. 26
2.5. Specifieke populatie Om een plausibel antwoord te kunnen bieden op de onderzoeksvraag, dient er een duidelijk onderscheid gecreëerd te worden tussen de mogelijke testgroepen. De standaard voetafroltypering met de subgroepen hiellopers, middenvoet-lopers en voorvoetlopers kan door objectieve waarnemingen via video-opnames uitgevoerd worden (Hasegawa et al., 2007). Aangezien deze methode geen compleet uitsluitsel kan genereren in welke mate een loper tijdens de voetafrol ofwel eerst op de hiel landt (hiellopers) ofwel tegelijkertijd op de bal en de hiel van de voet landt (middenvoet-lopers) ofwel eerst op de voorvoet landt (voorvoet-lopers) (Liebermann et al., 2009) is een onderverdeling via plantaire drukmeting met videoanalyse ter ondersteuning meer aangewezen. De locatie van het drukmiddelpunt bij het initiële contact en het verdere verloop van dit drukmiddelpunt kunnen immers via discrete waarden uitgedrukt en vergeleken worden (Cavanagh & Lafortune, 1980). Voor dit thesisonderzoek werden drieëntwintig proefpersonen geselecteerd op basis van de lengtepositie van het drukmiddelpunt (COP-Y) op twee tijdstippen tijdens de voetafrol. Zowel op het ogenblik van het initieel voetcontact (IC) als op het tijdstip wanneer de stijgingsgraad in de verticale grondreactiekracht maximaal is tijdens de (eerste) impactpiek (max. LR), werden deze lengteposities, uitgedrukt als percentage ten opzichte van de totale voetlengte, bepaald voor alle zestig proefpersonen. De lengteposities van het drukmiddelpunt werden in drie categorieën onderverdeeld op basis van de relatieve waarde, telkens begrensd door 1/3 van de totale voetlengte (0 ≥ 0.3333, 0.334 ≤ 0.666, 0.667 ≤ 1) (Hasegawa et al., 2007). Op die manier werden alle proefpersonen voor elk van beide tijdstippen afzonderlijk in een categorie geplaatst, dit bovendien afzonderlijk voor de linker- en de rechtervoet. Vervolgens werd een rangschikking gemaakt van de proefpersonen naargelang het behoren tot de respectievelijke categorie, gecombineerd voor beide tijdstippen. Twaalf proefpersonen werden geselecteerd die zowel op het ogenblik van het initieel voetcontact als op het optreedtijdstip van de maximale stijgingsgraad in de verticale grondreactiekracht tijdens de (eerste) impactpiek bij de eerste groep behoorden, m.a.w. een lengtepositie van het drukmiddelpunt bezaten tussen 0.00 en 0.33 ten opzichte van de totale voetlengte (tabel 4). Deze selectie werd als de groep hiellopers (Pohl & Buckley, 2007) bestempeld en bedroeg de eerste testgroep van dit thesisonderzoek. Op identieke wijze werden vervolgens elf andere proefpersonen gekozen, die in tegenstelling tot de hiellopers, op beide tijdstippen minstens bij de tweede groep behoorden, m.a.w. een
27
lengtepositie van het drukmiddelpunt bezaten van 0.33 tot 1 ten opzichte van de totale voetlengte (tabel 4). Deze selectie kreeg de naam middenvoet-lopers (Cavanagh & Lafortune, 1980). De verschillen (Independent Samples T-test) tussen en karakteristieken van beide testgroepen zijn weergegeven in tabel 5.
Tabel 4. Lengtepositie (in verhouding tot de totale voetlengte) van het drukmiddelpunt op tijdstip van IC en max. LR bij de middenvoet- (MS) en hiellopers (HS). (ppn = proefpersoon) IC (links) HS ppn 1 0,102 ppn 2 0,107 ppn 3 0,051 ppn 4 0,090 ppn 5 0,115 ppn 6 0,072 ppn 7 0,102 ppn 8 0,093 ppn 9 0,075 ppn 10 0,155 ppn 11 0,068 ppn 12 0,069
MS 0,662 0,629 0,602 0,748 0,669 0,624 0,575 0,246 0,456 0,476 0,476
IC (rechts)
max. LR (links)
max. LR (rechts)
HS 0,082 0,124 0,051 0,111 0,138 0,080 0,098 0,089 0,085 0,150 0,070 0,080
HS 0,271 0,207 0,212 0,224 0,203 0,253 0,170 0,228 0,235 0,141 0,223 0,173
HS 0,263 0,242 0,217 0,249 0,176 0,243 0,152 0,179 0,196 0,165 0,183 0,188
MS 0,717 0,657 0,634 0,860 0,669 0,647 0,548 0,393 0,518 0,201 0,440
MS 0,647 0,622 0,605 0,634 0,602 0,602 0,619 0,476 0,521 0,497 0,454
MS 0,696 0,670 0,627 0,670 0,628 0,761 0,186 0,562 0,447 0,534 0,488
Tabel 5. Verschillen tussen karakteristieken van beide testgroepen
Links Rechts Links Rechts
Hiellopers 0.092 (± 0.027) 0.097 (± 0.029) 0.212 (± 0.037) 0.204 (± 0.037)
Middenvoetlopers 0.560 (± 0.139) 0.571 (± 0.179) 0.571 (± 0.070) 0.570 (± 0.158)
Leeftijd (jaar) Lichaamsgewicht (kg) Lichaamslengte (m) Beenlengte (m) Voetlengte (m)
33.33 (± 10.72) 67.86 (± 8.33) 1.76 (± 0.08) 0.90 (± 0.05) 0.306 (± 0.013)
24.55 (± 4.99) 67.66 (± 6.17) 1.79 (± 0.07) 0.93 (± 0.05) 0.306 (± 0.009)
COP (IC) (%) COP (max. LR) (%)
F (Levene's test) t (T-test) 12.847 -11.025 13.616 -8.682 10.287 -15.309 7.821 -7.484 3.809 0.447 0.822 0.002 0.954
2.48 0.063 -0.808 -1.259 -0.028
p (T-Test) <0.001* <0.001* <0.001* <0.001* 0.022* 0.95 0.428 0.222 0.978
28
2.6. Statistische analyse Voor alle proefpersonen werden een parametergemiddelde en bijhorende standaarddeviatie over de verschillende pogingen berekend, dit afzonderlijk voor de linkervoetafrol en de rechtervoetafrol, via Excel (Microsoft Office) Vervolgens werden beide groepen proefpersonen (hiellopers en middenvoet-lopers) met elkaar vergeleken afzonderlijk per parameter via Independent Sample T-Testen, voorafgegaan door een Levene’s Test for Equality of Variances. Deze statistische testen werden uitgevoerd met SPSS 20.0 waarbij een p-waarde kleiner dan 0.05 als teken van significantie werd bestempeld. Om de betrouwbaarheid van de parameters en de interne consistentie binnen de beide testgroepen na te gaan, werd een Intraclass Correlation Coëfficiënt berekend voor de belangrijkste parameters.
29
3. RESULTATEN 3.1. Betrouwbaarheidsanalyse Tabel 6. Intraclass Correlation Coëfficiënten (ICC) In
tabel
6
zijn
de
Intraclass
Correlation Coëfficiënten (ICC) van de
voornaamste
weergegeven.
De
toegepaste Modified
parameters Arch Index ICC
waarden COP-X Excursie
(breedtebereik COP)
variëren tussen 0.287 en 0.980, met Ant-Post GRK: een gemiddelde ICC waarde van Positieve Impuls Ant-Post GRK:
0.871 waarbij 55% van de parameters Negatieve Impuls een ICC bezit van meer dan 0.90. De Ant-Post GRK: Netto Impuls
hoekexcursie in het sagittaal vlak bij Maximale stijgingsgraad het linkse knie-gewricht van de VGRK (LR)
Gemiddelde stijgings-
middenvoet-lopers bezit de hoogste graad VGRK (LR) ICC waarde met 0.980. Een matige Trochanter-Malleolus segmentshoek
betrouwbaarheid (0.5 < ICC < 0.7) is Hoekexcursie Voorvoet te vinden bij de toegepaste Modified Arch Index bij de hiellopers aan de linkerzijde (ICC = 0.575), bij de netto impuls
in
de
anterio-posterieure
grondreactiekracht aan rechterzijde bij de middenvoet-lopers (ICC = 0.582) en bij de hoekexcursie in het frontaal vlak bij het rechtse voetgewricht van de hiellopers (ICC = 0.649). Een lage betrouwbaarheid ( ICC < 0.5) komt voor bij de netto impuls in de anterioposterieure grondreactiekracht bij de hiellopers (links ICC = 0.426, rechts ICC = 0.287) en bij de hoekexcursie in het sagittaal vlak van het linkse onderbeen bij de hiellopers (ICC = 0.441).
Sagittaal (IC - VV 0.33) Hoekexcursie Voorvoet Frontaal (IC - VV 0.33) Hoekexcursie Achtervoet Sagittaal (IC - VV 033) Hoekexcursie Achtervoet Frontaal (IC - VV 033) Hoekexcursie Achtervoet Transvers. (IC - VV 033) Hoekexcursie Onderbeen Sagittaal (volledige afrol) Hoekexcursie Dij Sagittaal (volledige afrol) Hoekexcursie Voetgewr. Sagittaal (IC - VV 0.33) Hoekexcursie Voetgewr. Frontaal (IC - VV 0.33) Hoekexcursie Enkelgewr. Sagittaal (IC - VV 0.33) Hoekexcursie Enkelgewr. Frontaal (IC - VV 0.33) Hoekexcursie Enkelgewr. Transvers. (IC - VV 0.33) Hoekexcursie Kniegewr. Sagittaal (volledige afrol)
Links Rechts Links Rechts Links Rechts Links Rechts Links Rechts Links Rechts Links Rechts Links Rechts Links Rechts Links Rechts Links Rechts Links Rechts Links Rechts Links Rechts Links Rechts Links Rechts Links Rechts Links Rechts Links Rechts Links Rechts Links Rechts
Hiellopers Middenvoet(N =12) lopers (N =11) 0.575 0.947 0.967 0.894 0.744 0.951 0.762 0.942 0.976 0.879 0.957 0.872 0.912 0.830 0.950 0.749 0.748 0.426 0.582 0.287 0.948 0.955 0.930 0.977 0.838 0.958 0.857 0.862 0.763 0.955 0.808 0.938 0.921 0.947 0.924 0.914 0.929 0.962 0.975 0.909 0.818 0.888 0.814 0.812 0.937 0.935 0.973 0.931 0.840 0.867 0.932 0.801 0.860 0.441 0.890 0.805 0.966 0.947 0.965 0.977 0.934 0.935 0.967 0.916 0.848 0.966 0.649 0.880 0.710 0.962 0.784 0.939 0.958 0.859 0.969 0.932 0.903 0.972 0.888 0.804 0.891 0.980 0.920 0.953
30
3.2. Spatio-temporele data De paslengte en de pasfrequentie bij de standaardsnelheid van 4.1 m/s bleken niet verschillend tussen beide groepen (tabel 7). De gemiddelde voetcontacttijd daarentegen bedraagt bij de middenvoet-lopers 210ms, wat significant (p < 0.001) korter is dan de 232ms bij de hiellopers. Dit fenomeen manifesteert zich zowel bij het linker- als het rechterbeen. Tabel 7. Paslengte, pasfrequentie en voetcontacttijd
Paslengte (m) Pasfrequentie (pas/s) Voetcontacttijd (ms) (* = p < 0.05)
Links Rechts Links Rechts Links Rechts
Hiellopers 1.458 (± 0.099) 1.492 (± 0.108) 2.901 (± 0.175) 2.882 (± 0.145) 233 (± 9.5) 231 (± 9.5)
Middenvoetlopers 1.469 (± 0.107) 1.496 (± 0.100) 2.808 (± 0.203) 2.812 (± 0.181) 210 (± 14) 211 (± 13)
F (Levene's test) t (T-test) 0.116 -0.224 0.043 -0.078 0.644 1.169 0.858 0.993 4.262 4.59 1.716 4.189
p (T-Test) 0.826 0.938 0.255 0.333 <0.001* <0.001*
3.3. Plantaire druk De individuele (grijs) en gemiddelde (zwart) trajecten van het drukmiddelpunt (COP) zijn weergegeven in figuur 17. Het COP verloopt bij de hiellopers over quasi het hele schoenoppervlak; van lateraal achteraan bij initieel voetcontact via centraal midden en een korte mediale trend naar centraal vooraan. Bij de middenvoet-lopers bereikt het COP quasi uitsluitend de voorste helft van
het
schoenoppervlak.
voorachterwaarts
verloop
Na
een
lateraal
halverwege het schoenopper-vlak bij aanvang, begeeft het COP zich centraal tot distaal, met een lichte mediale trend onderweg. Deze specifieke trajecten zijn quasi identiek voor de linkse als de rechtse voetafrol.
Figuur 17. COP-traject hiellopers (boven) en middenvoet-lopers (onder) bij 4.1 m/s
31
Het maximale bewegingsbereik in het breedteverloop van het COP (COP-X excursie) verschilt significant tussen beide groepen (tabel 8). De gemiddelde maximale excursie in deze medio-laterale richting aan de linkervoet bedraagt bij de middenvoet-lopers 5.95 (± 1.23cm), wat significant (p = 0.011) groter is dan de 4.80 (± 0.70cm) bij de hiellopers. Het verschil tussen beide groepen aan de rechtervoet is nog groter (p < 0.001), met een bewegingsbereik van 5.48 (± 1.05cm) bij de middenvoet-lopers ten opzichte van 3.83 (± 0.78cm) bij de hiellopers. De tijdstippen waarop de uiterste mediale of laterale positie van het drukmiddelpunt bereikt wordt gedurende de voetafrol, verschillen niet significant tussen de groepen. Tabel 8. Plantaire druk: COP-X excursie, tijdstip minimale en maximale COP-X positie
COP-X excursie (cm) Tijdstip Min. (% afroltijd) Tijdstip Max. (% afroltijd)
Links Rechts Links Rechts Links Rechts
Hiellopers 4.80 (± 0.70) 3.83 (± 0.78) 0.002 (± 0.004) 0.004 (± 0.004) 0.831 (± 0.069) 0.824 (± 0.083)
Middenvoetlopers 5.95 (± 1.23) 5.48 (± 1.05) 0.012 (± 0.004) 0.007 (± 0.011) 0.818 (± 0.109) 0.758 (± 0.095)
F (Levene's test) t (T-test) 2.272 -2.789 1.045 -4.192 9.479 -1.374 6.478 -0.926 3.033 0.341 0.086 1.738
p (T-Test) 0.011* <0.001* 0.198 0.371 0.737 0.098
3.4. Modified arch index De toegepaste modified arch index en de verschillende onderdelen van beide testgroepen zijn weergegeven in tabel 9. Tabel 9. Toegepaste Modified Arch Index en onderdelen (voor, midden en achter)
Mod. Arch Index Voorste stuk AI (cm²) Middenstuk AI (cm²) Achterstuk AI (cm²)
Links Rechts Links Rechts Links Rechts Links Rechts
Hiellopers 0.343 (± 0.025) 0.342 (± 0.018) 84 (± 8.53) 84 (± 7.45) 82 (± 10.16) 83 (± 11.59) 73 (± 10.19) 75 (± 9.41)
Middenvoetlopers 0.392 (± 0.043) 0.385 (± 0.049) 88 (± 8.93) 83 (± 26.74) 75 (± 9.87) 66 (± 17.18) 29 (± 12.46) 25 (± 17.56)
F (Levene's test) t (T-test) 1.553 -3.357 6.8 -2.738 0.042 -0.87 2.335 0.145 0.003 1.78 2.54 2.681 0.289 9.386 1.288 8.511
p (T-Test) 0.003* 0.018* 0.394 0.886 0.09 0.014* <0.001* <0.001*
Zowel bij de linker- (0.392 ± 0.043) als bij de rechtervoet (0.385 ± 0.049) hebben de middenvoet-lopers een significant grotere toegepaste modified arch index dan de hiellopers (0.343 ± 0.025 en 0.342 ± 0.018). Het verschil in oppervlakte in het achterstuk is significant (p < 0.001). De middenvoet-lopers bereiken een oppervlakte aan de linkervoet van 29 (±
32
12.46cm²) en aan de rechtervoet van 25 (± 17.56cm²), wat veel kleiner is dan de linkervoet (73 ± 10.19cm²) en rechtervoet (75 ± 9.41cm²) bij de hiellopers. Tenslotte is er nog een significant kleinere oppervlakte (66 ± 17.18cm²) bij de middenvoet-lopers ter hoogte van de rechtervoet. Bovendien is er een trend tot significantie (p = 0.09) voor hetzelfde fenomeen aan de linkervoet.
3.5. Kinetica De drie componenten van de grondreactiekracht van de middenvoet- en hiellopers zijn grafisch weergegeven in figuur 18, waarin ze genormaliseerd zijn naar de tijd van één voetcontact. In tabel 7 werd reeds aangegeven dat de voetcontacttijd significant korter is bij de middenvoet-lopers (210ms) in vergelijking met de hiellopers (232ms). Zowel aan de linker- als aan de rechtervoet is er bij de anterio-posterieure grondreactiekracht eenzelfde fenomeen waar te nemen bij de middenvoet-lopers. Tussen 0% en 20% van de contacttijd wordt na een toename van de afremmende kracht tot 0.4 keer lichaamsgewicht, een stijging waargenomen in de versnellende kracht tot 0 keer lichaamsgewicht, om vervolgens opnieuw over te gaan naar een afremmende kracht van 0.4 keer lichaamsgewicht. Dit verschijnsel is niet aanwezig bij de hiellopers. Bij de middenvoet-lopers is er een piek tot 0.2 keer lichaamsgewicht merkbaar tussen 0% en 10% van de voetcontacttijd in de medio-laterale grondreactiekracht. In het verdere verloop van deze component zijn de verschillen tussen middenvoet-lopers en hiellopers minder uitgesproken, maar wel identiek aan linker- en rechterzijde. Bij de verticale grondreactiekracht is een stereotiepe dubbele piek aanwezig bij de hiellopers. Bij deze testgroep wordt een eerste korte piek tot 1.9 keer lichaamsgewicht omstreeks 10% van de voetcontacttijd na een korte daling gevolgd door een tweede geleidelijke piek tot 2.5 keer lichaamsgewicht omstreeks 42% van de voetcontacttijd. Bij de middenvoet-lopers daarentegen is er geen daling waarneembaar in het eerste gedeelte van deze component. Het maximum van de verticale grondreactiekracht bedraagt bij deze testgroep 2.8 keer lichaamsgewicht omstreeks 42% van de voetcontacttijd. Vanaf het initiële voetcontact tot aan dit maximum wordt eerst een steil stijgende curve beschreven die al schommelend afneemt in hellingsgraad omstreeks 10% van de voetcontacttijd om vervolgens gestaag toe te nemen tot het reeds vermelde maximum. Deze patronen zijn aanwezig zowel aan de linker- als aan de rechtervoet met bovendien een kleine standaarddeviatie bij beide testgroepen.
33
Figuur 18. Grondreactiekracht van hiellopers (groen) en middenvoet-lopers (geel), gemiddelde (dikke lijn) en standaarddeviatie (foutbalken)
In tabel 10 zijn enkele kinetische variabelen die samenhangen met de grondreactiekracht weergegeven. De anterio-posterieure grondreactiekracht kan opgedeeld worden in twee elementen. Ten eerste is er het negatieve gedeelte, dat de horizontale afremming uitdrukt als posterieure grondreactiekracht. Dit wordt gevolgd door een positief gedeelte, dat de horizontale versnelling weergeeft als anterieure grondreactiekracht. De positieve impuls is de gesommeerde oppervlakte beschreven tussen de curve van de anterio-posterieure grondreactiekracht boven de x-as. De negatieve impuls wordt op identieke wijze berekend, maar dit voor de curve onder de x-as. Het verschil tussen beide, de netto impuls, geeft aan of er sprake is van een horizontale versnelling of afremming. De middenvoet-lopers bezitten aan de rechtervoet een significant (p = 0.03) grotere positieve
34
impuls (0.0247 ± 0.003 N*s) dan de hiellopers (0.0207 ± 0.005 N*s). Aan de linkerzijde is er trend tot significantie (p = 0.052), waarbij de middenvoet-lopers ook een grotere impuls (0.0246 ± 0.003 N*s) lijken te hebben dan de hiellopers (0.209 ± 0.005 N*s). De negatieve impuls verschilt enkel aan de rechterzijde significant (p = 0.019) tussen beide testgroepen. De middenvoet-lopers bezitten aan die zijde een grotere negatieve impuls (0.0255 ± 0.003 N*s) dan de hiellopers (-0.0210 ± 0.005 N*s). Ondanks de verschillen tussen beide testgroepen die hierboven vermeld zijn in de positieve en negatieve impuls, blijken er geen significante verschillen te zijn tussen beide testgroepen voor de netto impuls. Aan de linkerzijde benaderen de hiellopers een netto impuls (-0.0003 ± 0.002 N*s) van 0 N*s net zoals de middenvoet-lopers (-0.0008 ± 0.004 N*s), m.a.w. een constante horizontale snelheid wordt benaderd. Aan de rechterzijde is een identieke situatie merkbaar. Het behouden van een constante snelheid van 4.1m/s binnen de meetzone werd bovendien als essentiële voorwaarde gehanteerd om als valabele testafname bestempeld te worden. Tabel 10. Kinetica
Ant-Post (+) Impuls (N*s) Ant-Post (-) Impuls (N*s) Ant-Post (netto) Impuls (N*s) Gemiddelde LR (LG / s) Maximale LR (LG / s)
Links Rechts Links Rechts Links Rechts Links Rechts Links Rechts
Hiellopers 0.0207 (± 0.005) 0.0209 (± 0.005) -0.0210 (± 0.005) -0.0225 (± 0.006) -0.0003 (± 0.002) -0.0016 (± 0.003) 68.47 (± 14.64) 70.14 (± 15.91) 127.32 (± 32.33) 128.90 (± 39.37)
Middenvoetlopers 0.0247 (± 0.003) 0.0246 (± 0.003) -0.0255 (± 0.003) -0.0252 (± 0.003) -0.0008 (± 0.004) -0.0006 (± 0.003) 94.36 (± 34.03) 103.1 (± 37.79) 168.0 (± 61.85) 152.3 (± 59.03)
F (Levene's test) t (T-test) p (T-Test) 0.741 -2.325 0.03* 1.315 -2.056 0.052 0.218 2.54 0.019* 2.588 1.311 0.204 2.315 0.39 0.701 0.033 -0.794 0.436 12.355 -2.334 0.036* 22.955 -2.46 0.033* 4.517 -1.952 0.07* 5.452 -1.107 0.284
De verticale grondreactiekracht beschrijft tussen 0% en 12% bij beide testgroepen een steile stijgende curve. De gemiddelde en de maximale stijgingsgraad (LR) van deze impactpiek worden ook in tabel 10 weergegeven en wordt uitgedrukt in lichaamsgewicht per seconde (LG/s). Zowel aan de linker- (p = 0.036) als aan de rechterzijde (p = 0.033) is er een significant verschil in de gemiddelde stijgingsgraad tussen beide testgroepen. De middenvoetlopers hebben een grotere gemiddelde stijgingsgraad (links: 94.36 ± 34.03 LG/s, rechts: 103.1 ± 37.79 LG/s) dan de hiellopers (links: 68.47 ± 14.64 LG/s, rechts: 70.14 ± 15.91 LG/s). Ondanks een groot verschil in de maximale stijgingsgraad aan de rechtervoet, is er enkel een trend tot significantie (p = 0.07) tussen beide testgroepen aan de linkervoet voor deze variabele. De middenvoet-lopers schijnen een hogere maximale stijgingsgraad in de verticale
35
grondreactiekracht te hebben (168 ± 61.85 LG/s) aan linkerzijde dan de hiellopers (127.32 ± 32.33 LG/s).
3.6. Kinematica: segmenten 3.6.1. Trochanter-Malleolus De trochanter-malleolus segmentshoek (tabel 11) geeft een uitdrukking aan de positie van de enkel ten opzichte van de heup (en indirect het lichaamszwaartepunt) bij het initieel voetcontact. Hoe groter deze hoek, hoe verder de voet zich voor de heup bevindt. Een hoek van 0° zou betekenen dat de enkel zich loodrecht onder de trochanter major bevindt op het ogenblik dat de voet voor het eerst de grond raakt. De middenvoet-lopers hebben aan linkerzijde een trochanter-malleolus segmentshoek van 16.63 ± 1.56°, wat significant (p < 0.001) kleiner is dan de 19.46 ± 1.29° van de hiellopers. Ook aan rechterzijde bezitten de middenvoet-lopers een kleinere trochanter-malleolus segmentshoek (16.42 ± 1.66°) dan de hiellopers (19.05 ± 1.38°). Aan beide zijden bevindt de heup zich ongeveer 2.75° meer boven de enkel bij initieel voetcontact bij de middenvoetlopers in vergelijking met de hiellopers. Tabel 11. Trochanter-Malleolus segmentshoek
Hoek (°)
Links Rechts
Hiellopers 19.46 (± 1.29) 19.05 (± 1.38)
Middenvoetlopers 16.63 (± 1.56) 16.42 (± 1.66)
F (Levene's test) t (T-test) 0.901 4.566 0.259 4.151
p (T-Test) <0.001* <0.001*
36
3.6.2. Voorvoet De beweging van het voorvoetsegment in het sagittaal vlak tijdens de voetafrol, die genormaliseerd is naar 1 voetcontacttijd, is weergegeven in figuur 19. De rode lijn (stand) en bijhorende getalwaarde geeft de hoekgrootte weer die zich manifesteert bij een staande positie van de proefpersonen. De discrete variabelen die bij dit hoekverloop horen zijn weergegeven in tabel 12. Uit deze grafische weergave blijkt dat de voorvoet van de hiellopers meer achterwaarts geroteerd is bij het begin van het voetcontact. Dit wordt voor beide voetzijden geïllustreerd met een significant kleinere hoek bij initieel contact voor de middenvoet-lopers (links: 18.33 ± 7.20°, rechts: 17.09 ± 5.25) in vergelijking met de hiellopers (links: 39.23 ± 4.00°, rechts: 41.36 ± 4.81°). Bij beide testgroepen roteert de voorvoet voorwaarts gedurende de voetafrol met een lange stagnatie halverwege omtrent een strikt horizontale positie. De maximale hoekexcursie tussen het initieel contact en het moment van een vlakke voet (33% van de voetcontacttijd (CT)) verschilt bijgevolg significant (p < 0.001) tussen beide testgroepen. De middenvoet-lopers overbruggen hierin gemiddeld 18.53 ± 5.88° (links) en 18.71 ± 3.91° (rechts), wat veel minder is dan de hiellopers met respectievelijk 36.39 ± 3.62° (links) en 37.60 ± 3.23° (rechts).
Figuur 19. Hoekverloop voorvoet in sagittaal vlak
Tabel 12. Voorvoet sagittaal vlak
Hoek initieel voetcontact (°) Hoek laatste voetcontact (°) Hoekexcursie (°) (IC-VV 0.33) Tijdstip Min. Hoek (CT) Tijdstip Max. Hoek (CT)
Links Rechts Links Rechts Links Rechts Links Rechts Links Rechts
Hiellopers 39.23 (± 4.00) 41.36 (± 4.81) -44.77 (± 4.64) -42.67 (± 2.93) 36.39 (± 3.62) 37.60 (± 3.23) 0.33 (± 0) 0.33 (± 0.001) 0 (± 0) 0 (± 0)
Middenvoetlopers 18.33 (± 7.02) 17.09 (± 5.25) -46.91 (± 3.16) -46.98 (± 4.25) 18.53 (± 5.88 18.71 (± 3.91) 0.31 (± 0.003) 0.31 (± 0.018) 0 (± 0) 0 (± 0)
F (Levene's test) t (T-test) p (T-Test) 1.589 8.87 <0.001* 0.078 11.566 <0.001* 1.279 1.283 0.214 0.512 2.838 0.01* 0.961 8.856 <0.001* 0.153 12.669 <0.001* 23.169 2.047 0.068 48.153 2.663 0.024* -
37
In het frontaal vlak (figuur 20) bezitten de middenvoet-lopers bij aanvang een meer lateraal geroteerd voetsegment dan de hiellopers dat zich vervolgens mediaal roteert om van 20% tot 80% van de voetcontacttijd de hoekgrootte van een staand individu te benaderen. Uit tabel 13 blijkt dat de middenvoet-lopers ook effectief een significant (p = 0.003) groter lateraal geroteerd voorvoetsegment (omtrent 15°) bezitten bij initieel contact dan de hiellopers (omtrent 8° laterale rotatie). De maximale hoekexcursie tussen initieel contact en het ogenblik van een vlakke voet bedraagt bij de middenvoet-lopers aan de linkerzijde 15.81 ± 3.73° en aan de rechterzijde 16.07 ± 3.78°. Dit is aan beide zijden significant groter (p < 0.001) dan de hiellopers, met respectievelijk 9.41 ± 3.46° aan de linkerzijde en 9.34 ± 3.69° aan de rechterzijde. Ook het tijdstip waarop de maximale laterale positie tijdens deze kortere fase bereikt wordt, verschilt significant tussen de hiel- en middenvoet-lopers, doch blijkt uit de Levene’s test (F = 5.166 en F = 6.588) dat de varianties van deze variabele niet overeenkomen.
Figuur 20. Hoekverloop voorvoet in frontaal vlak
Tabel 13. Voorvoet frontaal vlak
Hoek initieel voetcontact (°) Hoek laatste voetcontact (°) Hoekexcursie (°) (IC-VV 0.33) Tijdstip Min. Hoek (CT) Tijdstip Max. Hoek (CT) Piekhoek (°) Tijdstip piekhoek (CT)
Links Rechts Links Rechts Links Rechts Links Rechts Links Rechts Links Rechts Links Rechts
Hiellopers -8.35 (± 3.82) -8.02 (± 4.70) -9.09 (± 4.64) -10.58 (± 4.01) 9.41 (± 3.46) 9.34 (± 3.69) 0.020 (± 0.018) 0.031 (± 0.032) 0.290 (± 0.048) 0.287 (± 0.056) 1.99 (± 1.99) 2.19 (± 2.27) 0.588 (± 0.218) 0.539 (± 0.224)
Middenvoetlopers -15.14 (± 5.79) -15.16 (± 5.30) -7.14 (± 4.43) -9.08 (± 5.32) 15.81 (± 3.73) 16.07 (± 3.78) 0.004 (± 0.009) 0.001 (± 0.002) 0.294 (± 0.040) 0.284 (± 0.058) 2.12 (± 3.60) 2.41 (± 3.37) 0.610 (± 0.165) 0.530 (± 0.195)
F (Levene's test) t (T-test) p (T-Test) 0.698 3.348 0.003* 0.112 3.424 0.003* 0.104 -1.028 0.316 1.349 -0.77 0.45 0.126 -4.275 <0.001* 0.052 -4.316 <0.001* 5.166 2.808 0.013* 6.588 3.223 0.008* 0.16 -0.174 0.863 0.033 0.14 0.89 5.624 -0.112 0.912 0.399 -0.184 0.856 1.545 -0.276 0.785 0.399 0.099 0.922
38
3.6.3. Achtervoet In figuur 21 is het hoekverloop van het achtervoetsegment in het sagittaal vlak weergegeven. De achtervoet van de middenvoet-lopers is bij aanvang quasi identiek gepositioneerd als de achtervoet van een staand individu. De hiellopers daarentegen bezitten tot 20% van de voetcontacttijd een achterwaartse geroteerde achtervoet. Deze roteert stelselmatig voorwaarts, om vanaf 30% aan te sluiten volgens het bewegingsverloop van de middenvoet-lopers. Dit houdt een stelselmatige voorwaartse rotatie in tot ongeveer een hoek van -64° bij het laatste contact. De hoek bij initieel voetcontact is significant kleiner (p < 0.001) bij de middenvoetlopers (links: -0.57 ± 4.74°, rechts: 0.01 ± 4.58°) in vergelijking met de hiellopers (links: 22.46 ± 4.67°, rechts 23.95 ± 2.98), wat overeenkomt met de bevinding uit de grafische weergave in figuur 21. Uit tabel 14 blijkt dat de maximale hoekexcursie bij de middenvoetlopers ongeveer 10.3° bedraagt, wat significant (p < 0.001) kleiner is dan de 29.75° bij de hiellopers. Tenslotte blijkt ook de hoek bij het laatste voetcontact aan de rechterzijde significant te verschillen tussen beide testgroepen.
Figuur 21. Hoekverloop achtervoet in sagittaal vlak
Tabel 14. Achtervoet sagittaal vlak
Hoek initieel voetcontact (°) Hoek laatste voetcontact (°) Hoekexcursie (°) (IC-VV 0.33) Tijdstip Min. Hoek (CT) Tijdstip Max. Hoek (CT)
Links Rechts Links Rechts Links Rechts Links Rechts Links Rechts
Hiellopers 22.46 (± 4.67) 23.95 (± 2.98) -63.92 (± 4.75) -61.73 (± 5.02) 29.64 (± 3.41) 29.99 (± 2.57) 0.328 (± 0.007) 0.330 (± 0.001) 0.001 (± 0.003) 0 (± 0)
Middenvoetlopers -0.57 (± 4.74) 0.01 (± 4.58) -66.06 (± 2.66) -65.49 (± 2.99) 10.13 (± 4.21) 10.52 (± 3.14) 0.315 (± 0.023) 0.326 (± 0.009) 0.004 (± 0.014) 0.005 (± 0.17)
F (Levene's test) t (T-test) p (T-Test) 0.019 11.734 <0.001* 1.824 14.951 <0.001* 1.253 1.321 0.201 1.012 2.154 0.043* 0.001 12.268 <0.001* 0.868 16.313 <0.001* 18.756 1.787 0.1 9.883 1.285 0.227 3.32 -0.822 0.42 5.411 -1 0.341
Zowel bij de hiel- als bij de middenvoet-lopers is het achtervoetsegment lateraal geroteerd bij
39
het initieel voetcontact (figuur 22), maar deze positie is meer uitgesproken bij de middenvoetlopers. Bij de hiellopers roteert de achtervoet geleidelijk mediaal, om dan de hoek van een staand individu te overschrijden en omstreeks 45% van de voetcontacttijd een loodrechte stand te benaderen in het frontaal vlak. De achtervoet van de middenvoet-lopers roteert na het initieel contact sneller mediaal, om omstreeks 20% van de voetcontacttijd de hoek van een staand individu te benaderen. Hierop volgt een geleidelijke laterale rotatie tot aan het laatste contact. Net zoals de voorvoet in het frontaal vlak, hebben de middenvoet-lopers met een hoek van ongeveer 23° een significant groter (p < 0.001) lateraal geroteerd achtervoetsegment bij initieel contact dan de hiellopers met een hoek van ongeveer 12.75° (tabel 15). Ook de maximale hoekexcursie tussen initieel contact en het tijdstip van een vlakke voet is significant groter bij de middenvoet-lopers. Tenslotte treedt de maximale mediale geroteerde positie van de achtervoet aan beide voeten vroeger op bij de middenvoet-lopers (0.303% van de voetcontacttijd) in vergelijking met de hiellopers (0.42% van de voetcontacttijd).
Figuur 22. Hoekverloop achtervoet in frontaal vlak
Tabel 15. Achtervoet frontaal vlak
Hoek initieel voetcontact (°) Hoek laatste voetcontact (°) Hoekexcursie (°) (IC-VV 0.33) Tijdstip Min. Hoek (CT) Tijdstip Max. Hoek (CT) Piekhoek (°) Tijdstip piekhoek (CT)
Links Rechts Links Rechts Links Rechts Links Rechts Links Rechts Links Rechts Links Rechts
Hiellopers -12.36 (± 4.42) -13.17 (± 4.17) -14.54 (± 5.45) -16.77 (± 4.56) 11.67 (± 3.27) 12.65 (± 4.02) 0.002 (± 0.004) 0.006 (± 0.006) 0.296 (± 0.049) 0.313 (± 0.040) -0.14 (± 2.29) 0.02 (± 2.39) 0.427 (± 0.120) 0.413 (± 0.088)
Middenvoetlopers -22.82 (± 5.65) -23.18 (± 6.07) -14.18 (± 6.15) -16.72 (± 6.78) 21.84 (± 3.59) 21.48 (± 3.94) 0.003 (± 0.005) 0.003 (± 0.004) 0.266 (± 0.048) 0.253 (± 0.036) -0.80 (± 4.45) -1.55 (± 4.93) 0.303 (± 0.085) 0.303 (± 0.111)
F (Levene's test) t (T-test) p (T-Test) 0.324 4.971 <0.001* 1.283 4.644 <0.001* 0.659 -0.15 0.882 2.165 -0.02 0.984 0.398 -7.112 <0.001* 0.013 -5.312 <0.001* 0.221 -0.109 0.914 3.243 1.393 0.178 0 1.453 0.161 0.029 3.771 0.001* 2.179 0.456 0.653 5.028 0.953 0.356 1.002 2.855 0.009* 0.686 2.63 0.016*
40
De beweging van het achtervoetsegment in het transversaal vlak, vanaf het initiële tot het laatste voetcontact is weergegeven in figuur 23. De verschillen tussen beide testgroepen zijn grafisch minder uitgesproken en er is sprake van grote standaarddeviaties. Globaal bezitten de middenvoet-lopers gedurende de hele voetafrol een meer extern geroteerd achtervoetsegment dan de hiellopers. Bij beide testgroepen is de achtervoet extern geroteerd bij initieel contact (tabel 16), om vervolgens geleidelijk intern te roteren, maar zonder een interne geroteerde positie te bereiken bij het laatste voetcontact. De achtervoet maakt omstreeks 20% van de voetcontacttijd wel een kleine extern gerichte terugkeerbeweging die zowel aan linker- als aan rechterzijde merkbaar is. Het tijdstip binnen initieel contact en het moment van een vlakke voet (33%) waarop de minimale externe rotatie zich voordoet aan rechterzijde, verschilt significant (p < 0.001) tussen beide testgroepen. Bij de middenvoet-lopers wordt deze hoek bereikt op 15 ± 8.9% van de voetcontacttijd (CT), wat vroeger is dan de 29.3 ± 4% bij de hiellopers.
Figuur 23. Hoekverloop achtervoet in transversaal vlak
Tabel 16. Achtervoet transversaal vlak
Hoek initieel voetcontact (°) Hoek laatste voetcontact (°) Hoekexcursie (°) (IC-VV 0.33) Tijdstip Min. Hoek (CT) Tijdstip Max. Hoek (CT)
Links Rechts Links Rechts Links Rechts Links Rechts Links Rechts
Hiellopers 7.20 (± 4.78) 10.68 (± 3.81) 1.81 (± 3.96) 4.94 (± 4.38) 3.63 (± 1.63) 3.77 (± 1.29) 0.244 (± 0.111) 0.293 (± 0.040) 0.042 (± 0.067) 0.013 (± 0.030)
Middenvoetlopers 8.80 (± 3.78) 13.61 (± 9.07) 1.80 (± 6.33) 6.50 (± 9.04) 3.06 (± 1.52) 3.28 (± 1.11) 0.177 (± 0.104) 0.150 (± 0.089) 0.073 (± 0.089) 0.109 (± 0.109)
F (Levene's test) t (T-test) p (T-Test) 0.659 -0.884 0.387 0.563 -1.027 0.316 2.877 0.005 0.996 0.554 -0.533 0.599 0.031 0.863 0.398 1.129 0.965 0.345 0 1.494 0.15 11.787 4.877 <0.001* 0.879 -0.953 0.351 22.567 -2.818 0.016*
41
3.6.4. Onderbeen In het sagittaal vlak is het hoekverloop van het onderbeensegment gelijklopend tussen de hielen de middenvoetlopers (figuur 24). Het onderbeen is bij aanvang licht achterwaarts geroteerd. Een continu voorwaartse rotatie laat zich optekenen in het verdere verloop, met het doorkruisen van een loodrechte onderbeenpositie tussen 7.5% en 15% van de voetcontacttijd. Deze voorwaartse rotatiebeweging zwakt vanaf 70% van de voetafrol af, zodat het onderbeen een voorwaarts geroteerde positie bezit van ongeveer 40° bij het laatste contact. De middenvoet-lopers hebben een initiële sagittale onderbeenhoek van 5.34 ± 2.76° (links) en 5.61 ± 3.22° (rechts), wat significant kleiner is (p = 0.001 en p = 0.004) dan de hiellopers met een hoek van 9.13 ± 2.13° (links) en 9.17 ± 5.61° (rechts). De maximale hoekexcursie (tabel 17) is voor het onderbeensegment berekend voor de gehele voetafrol. Deze bedraagt bij de middenvoet-lopers 45.45 ± 2.91° voor de linkervoet en 44.42 ± 2.22° voor de rechtervoet. Dit is significant kleiner dan de maximale hoekexcursie bij de hiellopers met 50.17 ± 1.97° voor de linkervoet en 50.22 ± 2.69° voor de rechtervoet. Bij beide testgroepen wordt de maximale achterwaarts geroteerde onderbeenpositie bereikt bij het initieel voetcontact.
Figuur 24. Hoekverloop onderbeen in sagittaal vlak
Tabel 17. Onderbeen sagittaal vlak
Hoek initieel voetcontact (°) Hoek laatste voetcontact (°) Hoekexcursie (°) (volledige afrol) Tijdstip Min. Hoek (CT) Tijdstip Max. Hoek (CT)
Links Rechts Links Rechts Links Rechts Links Rechts Links Rechts
Hiellopers 9.13 (± 2.13) 9.17 (± 1.86) -40.76 (± 2.43) -40.83 (± 3.47) 50.17 (± 1.97) 50.22 (± 2.69) 0.959 (± 0.071) 0.961 (± 0.078) 0 (± 0) 0 (± 0)
Middenvoetlopers 5.34 (± 2.76) 5.61 (± 3.22) -39.33 (± 1.95) -38.11 (± 2.16) 45.45 (± 2.91) 44.42 (± 2.22) 0.907 (± 0.111) 0.907 (± 0.110) 0 (± 0) 0 (± 0)
F (Levene's test) t (T-test) p (T-Test) 1.634 3.711 0.001* 4.204 3.282 0.004* 1.689 -1.541 0.138 4.244 -2.231 0.037* 1.446 4.598 <0.001* 0.151 5.612 <0.001* 8.749 1.313 0.207 6.497 1.334 0.199 -
42
3.6.5 Dij In figuur 25 is het hoekverloop van het dijsegment in het sagittaal vlak weergegeven. De middenvoet-lopers hebben bij initieel voetcontact een achterwaarts geroteerd dijbeen, dat tot 30% van de voetcontacttijd licht voorwaarts roteert, om vervolgens sneller voorwaarts te roteren. De hiellopers bezitten ook een achterwaarts geroteerd dijbeen bij initieel voetcontact, maar de lichte voorwaartse rotatiebeweging verderop wordt omstreeks 30% van de voetafrol onderbroken met een korte achterwaartse rotatie. Na deze korte terugkerende beweging, sluit de dij van de hiellopers bij de dij van de middenvoet-lopers aan in de voorwaartse rotatie. Omstreeks 70% van de voetcontacttijd wordt de loodrechte positie van een staand individu doorkruist, waarbij de dij de voorwaartse rotatie voortzet en in een voorwaarts geroteerde positie van ongeveer 20° belandt bij het laatste voetcontact. Uit tabel 18 blijkt dat het tijdstip van de maximale achterwaarts geroteerde positie van het dijsegment significant verschilt aan beide zijden tussen beide testgroepen. Bij de middenvoet-lopers gebeurt dit omstreeks 7.5% van de voetcontacttijd, wat vroeger is dan de 17% bij de hiellopers.
Figuur 25. Hoekverloop dij in sagittaal vlak
Tabel 18. Dij sagittaal vlak Hoek initieel voetcontact (°) Hoek laatste voetcontact (°) Hoekexcursie (°) (volledige afrol) Tijdstip Min. Hoek (CT) Tijdstip Max. Hoek (CT) Piekhoek (°) Tijdstip piekhoek (CT)
Links Rechts Links Rechts Links Rechts Links Rechts Links Rechts Links Rechts Links Rechts
Hiellopers 28.14 (± 2.85) 29.43 (± 3.05) -21.52 (± 3.23) -20.75 (± 3.80) 51.23 (± 3.68) 51.97 (± 3.56) 1 (± 0) 1 (± 0) 0.185 (± 0.109) 0.157 (± 0.110) 29.71 (± 2.82) 31.22 (± 2.64) 0.185 (± 0.110) 0.157 (± 0.110)
Middenvoetlopers 27.73 (± 3.27) 27.94 (± 3.28) -19.84 (± 3.19) -19.44 (± 2.73) 48.67 (± 2.71) 48.17 (± 3.43) 0.992 (± 0.017) 1 (± 0) 0.075 (± 0.041) 0.076 (± 0.060) 28.82 (± 3.56) 28.73 (± 3.49) 0.075 (± 0.041) 0.076 (± 0.060)
F (Levene's test) t (T-test) p (T-Test) 0.013 0.318 0.754 0.277 1.129 0.272 0.016 -1.252 0.224 0.502 -0.941 0.358 1.16 1.889 0.073 0.05 2.604 0.017* 16.022 1.559 0.134 10.79 3.24 0.006* 6.282 2.214 0.041* 0.266 0.666 0.512 1.201 1.944 0.065 10.79 3.24 0.006* 6.282 2.214 0.041*
43
3.7. Kinematica: gewrichten 3.7.1. Voetgewricht Het hoekverloop van het voetgewricht, gecreëerd door het voorvoet- en achtersegment, in het sagittaal vlak blijkt hoofdzakelijk te verschillen tussen de beide testgroepen in het eerste gedeelte van het voetcontact (figuur 26). Ondanks een overeenkomstige dorsaalflexie bij het initieel voetcontact (tabel 19), is er een stelselmatige afname merkbaar in de dorsaalflexie bij de middenvoet-lopers tot aan 30% van de voetcontacttijd. Dit in tegenstelling tot de hiellopers, waarbij de dorsaalflexie van het voetgewricht toeneemt tot omstreeks 10% van de voetafrol. Vervolgens daalt de mate van dorsaalflexie bij de hiellopers tot een overeenkomstige hoek omstreeks 30% van de genormaliseerde voetcontacttijd. Het tijdstip van de maximale dorsaalflexie tussen initieel voetcontact en het moment van een vlakke voet (33% van de voetcontacttijd) bij de middenvoet-lopers bedraagt 0.4 ± 0.8% van de voetcontacttijd aan linkerzijde en 0.3 ± 0.6% aan rechterzijde. Dit is significant vroeger (p < 0.001) dan de hiellopers met aan linkerzijde 7.1 ± 2.5% en aan rechterzijde 6.7 ± 1.7 %. Het tijdstip van de minimale dorsaalflexie is ook significant verschillend tussen beide testgroepen. Bij de middenvoet-lopers is dit, met aan de linkerzijde 23.5 ± 5.3% en aan de rechterzijde 21 ± 3.7%, significant vroeger (links: p = 0.008, rechts: p < 0.001) dan bij de hiellopers met aan de linkerzijde 29 ± 3.6% en aan de rechterzijde 29.2 ± 5% van de voetcontacttijd.
Figuur 26. Hoekverloop voetgewricht in sagittaal vlak
44
Tabel 19. Voetgewricht sagittaal vlak
Hoek initieel voetcontact (°) Hoek laatste voetcontact (°) Hoekexcursie (°) (IC-VV 0.33) Tijdstip Min. Hoek (CT) Tijdstip Max. Hoek (CT) Piekhoek (°) Tijdstip piekhoek (CT)
Links Rechts Links Rechts Links Rechts Links Rechts Links Rechts Links Rechts Links Rechts
Hiellopers 17.04 (± 5.50) 17.79 (± 6.25) 19.25 (± 5.60) 18.96 (± 5.04) 9.64 (± 3.35) 10.07 (± 2.82) 0.290 (± 0.036) 0.292 (± 0.050) 0.071 (± 0.025) 0.067 (± 0.017) 33.54 (± 6.75) 34.13 (± 4.99) 0.859 (± 0.021) 0.861 (± 0.013)
Middenvoetlopers 19.18 (± 5.23) 17.56 (± 5.00) 19.32 (± 3.62) 18.88 (± 4.62) 9.77 (± 3.97) 10.80 (± 3.35) 0.235 (± 0.053) 0.210 (± 0.037) 0.004 (± 0.008) 0.003 (± 0.006) 36.01 (± 3.54) 34.94 (± 4.93) 0.840 (± 0.027) 0.843 (± 0.027)
F (Levene's test) t (T-test) p (T-Test) 0.024 -0.953 0.351 1.421 0.097 0.924 2.165 -0.035 0.973 0.159 0.04 0.969 0.503 -0.087 0.931 0.952 -0.571 0.574 1.494 2.905 0.008* 0.001 4.406 <0.001* 9.257 8.964 <0.001* 12.081 12.197 <0.001* 5.71 -1.111 0.282 0.147 -0.389 0.701 1.012 1.835 0.081 3.916 1.998 0.059
In het frontaal vlak bevindt het voetgewricht van de middenvoet-lopers zich gedurende de hele voetafrol in een geëverteerde positie (figuur 27). Deze testgroep heeft met 4.03 ± 2.29° een significant grotere (p = 0.032) eversiehoek bij het initieel voetcontact aan de linkerzijde dan de hiellopers met een eversiehoek van 1.64 ± 1.81° (tabel 20). Aan de rechterzijde is dit fenomeen identiek, maar is er slechts een trend tot significantie (p = 0.09). De eversie van het voetgewricht bij de middenvoet-lopers vergroot tot aan 10% van de voetcontacttijd, in tegenstelling tot de hiellopers die na het initieel voetcontact een inversiebeweging maken tot een licht geïnverteerde positie in het voetgewricht omstreeks 10% van de voetcontacttijd. De maximale hoekexcursie tussen initieel contact en het moment van een vlakke voet (33% van de voetcontacttijd) is significant groter (p = 0.003 en p = 0.013) bij de middenvoet-lopers dan bij de hiellopers. Het tijdstip van de maximale geïnverteerde positie ligt bovendien significant vroeger (p = 0.001 en p = 0.01) bij de middenvoet-lopers. Halfweg de voetafrol maken beide testgroepen een eversiebeweging, die op het einde overgaat in een korte inversiebeweging.
Figuur 27. Hoekverloop voetgewricht in frontaal vlak
45
Tabel 20. Voetgewricht frontaal vlak
Hoek initieel voetcontact (°) Hoek laatste voetcontact (°) Hoekexcursie (°) (IC-VV 0.33) Tijdstip Min. Hoek (CT) Tijdstip Max. Hoek (CT) Piekhoek (°) Tijdstip piekhoek (CT)
Links Rechts Links Rechts Links Rechts Links Rechts Links Rechts Links Rechts Links Rechts
Hiellopers 1.64 (± 1.81) 1.18 (± 0.98) 4.11 (± 2.15) 3.54 (± 1.35) 3.49 (± 1.01) 3.14 (± 0.71) 0.137 (± 0.059) 0.127 (± 0.034) 0.154 (± 0.118) 0.103 (± 0.077) 6.65 (± 2.23) 4.99 (± 1.43) 0.87 (± 0.048) 0.86 (± 0.078)
Middenvoetlopers 4.03 (± 2.83) 3.46 (± 3.25) 5.73 (± 2.39) 5.08 (± 3.10) 6.08 (± 2.31) 5.41 (± 1.95) 0.228 (± 0.040) 0.210 (± 0.091) 0.063 (± 0.037) 0.088 (± 0.067) 7.90 (± 2.99) 7.57 (± 2.56) 0.622 (± 0.350) 0.509 (± 0.334)
F (Levene's test) t (T-test) p (T-Test) 2.232 -2.319 0.032* 5.536 -1.931 0.09 0.048 -1.582 0.131 4.907 -1.324 0.219 2.815 -3.388 0.003* 6.136 -3.147 0.013* 0.954 -3.829 0.001* 2.978 -2.896 0.01* 8.168 2.489 0.026* 0.907 0.452 0.656 1.645 -1.074 0.297 1.864 -2.907 0.009* 19.434 2.021 0.082 58.289 2.92 0.021*
3.7.2. Enkelgewricht De gewrichtshoek van de enkel in het sagittaal vlak bij initieel contact bedraagt bij de middenvoet-lopers aan linkerzijde -9.43 ± 0.43° en aan rechterzijde -8.94 ± 7.88° (tabel 21). Deze plantaire flexie (figuur 28) is significant verschillend (p <0.001) van de dorsaalflexie die het enkelgewricht kenmerkt bij de hiellopers met een hoek van 11.74 ± 3.24° (links) en 13.76 ± 8.94° (rechts). Het enkelgewricht van de hiellopers ondergaat vervolgens een plantaire flexie tot omstreeks 15% van de voetafrol, waarna het zich bij de gestage dorsaalflexie van de middenvoet-lopers aansluit. Halfweg de voetafrol gaat bij beide testgroepen de enkel strekken, om op het einde van de voetafrol in een plantaire flexiepositie te eindigen. Deze extensiepositie is significant groter (p = 0.003) bij de middenvoet-lopers aan de rechterzijde. Aan de linkerzijde is er een trend tot significantie (p = 0.061) voor dit fenomeen. Zowel de maximale hoekexcursie, als de tijdstippen waarop de maximale dorsaal- en plantaire flexie optreden, tussen het initieel contact en het moment van een vlakke voet, verschillen significant tussen beide testgroepen. De maximale dorsaalflexie tijdens de hele voetafrol is voor de middenvoet-lopers significant kleiner aan de rechterzijde en een trend tot significantie duikt op aan de linkerzijde.
46
Figuur 28. Hoekverloop enkelgewricht sagittaal vlak
Tabel 21. Enkelgewricht sagittaal vlak
Hoek initieel voetcontact (°) Hoek laatste voetcontact (°) Hoekexcursie (°) (IC-VV 0.33) Tijdstip Min. Hoek (CT) Tijdstip Max. Hoek (CT) Piekhoek (°) Tijdstip piekhoek (CT)
Links Rechts Links Rechts Links Rechts Links Rechts Links Rechts Links Rechts Links Rechts
Hiellopers 11.74 (± 3.24) 13.76 (± 2.74) -24.60 (± 4.64) -22.36 (± 5.53) 10.89 (± 2.34) 10.38 (± 1.69) 0.140 (± 0.018) 0.150 (± 0.023) 0.174 (± 0.137) 0.160 (± 0.143) 19.31 (± 3.78) 19.43 (± 1.77) 0.510 (± 0.062) 0.530 (± 0.032)
Middenvoetlopers -9.43 (± 6.04) -8.94 (± 7.84) -27.96 (± 3.32) -28.8 (±3.46) 22.82 (± 5.99) 22.00 (± 5.41) 0.019 (± 0.026) 0.013 (± 0.016) 0.330 (± 0.001) 0.324 (± 0.019) 16.08 (± 3.90) 15.24 (± 4.89) 0.477 (± 0.040) 0.475 (± 0.035)
F (Levene's test) t (T-test) p (T-Test) 4.839 10.331 <0.001* 17.12 9.101 <0.001* 0.832 1.979 0.061 3.805 3.399 0.003* 4.47 -6.191 <0.001* 15.079 -6.824 <0.001* 1.249 12.874 <0.001* 0.751 16.558 <0.001* 52.575 -3.916 0.002* 38.276 -3.951 0.002* 0.09 2.017 0.057 10.012 2.688 0.019* 1.405 1.492 0.15 0.029 3.99 0.001*
Het hoekverloop in het frontaal vlak van het enkelgewricht, gecreëerd door de achtervoet en het onderbeen, is weergegeven in figuur 29. Bij het initieel voetcontact is er een significant grotere inversie (links: p = 0.004, rechts: p = 0.005) aanwezig bij de middenvoet-lopers (links: -14.58 ± 2.52°, rechts: -15.99 ± 4.61°) in vergelijking met de hiellopers (links: -9.24 ± 3.98°, rechts: -9.68 ± 4.17°). De maximale hoekexcursie tussen initieel contact en het moment van een vlakke voet is op haar beurt aan beide zijden significant groter bij de middenvoet-lopers (tabel 22). Ook het tijdstip waarop de maximale eversie van deze hoekexcursie bereikt wordt, is significant vroeger bij deze testgroep. De middenvoet-lopers bereiken hun maximale eversie reeds omtrent 27% van de voetafrol na een snelle eversiebeweging sinds het initieel contact. Dit is significant vroeger dan de hiellopers (omtrent 42.5% van de voetcontacttijd) die een geleidelijkere eversiebeweging uitvoeren. Bij beide testgroepen gaat de enkel stelselmatig inverteren vanaf 50% van de voetcontacttijd om in een geïnverteerde positie te eindigen bij het laatste contact. 47
Figuur 29. Hoekverloop enkelgewricht in frontaal vlak
Tabel 22. Enkelgewricht frontaal vlak
Hoek initieel voetcontact (°) Hoek laatste voetcontact (°) Hoekexcursie (°) (IC-VV 0.33) Tijdstip Min. Hoek (CT) Tijdstip Max. Hoek (CT) Piekhoek (°) Tijdstip piekhoek (CT)
Links Rechts Links Rechts Links Rechts Links Rechts Links Rechts Links Rechts Links Rechts
Hiellopers -9.24 (± 3.98) -9.68 (± 4.17) -24.60 (± 4.64) -22.36 (± 5.53) 15.59 (± 4.04) 16.89 (± 4.21) 0.001 (± 0.002) 0.002 (± 0.003) 0.302 (± 0.038) 0.326 (± 0.010) 7.21 (± 2.76) 8.51 (± 3.03) 0.421 (± 0.078) 0.431 (± 0.062)
Middenvoetlopers -14.58 (± 2.52) -15.99 (± 4.61) -27.96 (± 3.32) -28.98 (± 3.46) 21.89 (± 3.02) 21.55 (± 3.74) 0.001 (± 0.003) 0.002 (± 0.003) 0.231 (± 0.051) 0.245 (± 0.041) 7.39 (± 3.71) 5.67 (± 3.89) 0.260 (± 0.064) 0.295 (± 0.106)
F (Levene's test) t (T-test) p (T-Test) 2.045 3.355 0.004* 0.113 3.183 0.005* 0.832 1.979 0.061 3.805 3.399 0.003* 0.32 -3.756 0.001* 0.053 -2.531 0.021* 0.001 0.031 0.975 0.003 -0.182 0.857 0.331 3.556 0.002* 7.981 5.466 0.001* 1.11 -0.12 0.906 0.479 1.835 0.083 0.217 4.825 <0.001* 0.878 3.621 0.002*
In figuur 30 is het hoekverloop van het enkelgewricht in het transversaal vlak weergegeven. Het globaal patroon is zowel aan de linker- als aan de rechtervoet gelijklopend voor de hielen middenvoet-lopers. Na initieel voetcontact treedt er een abductie op in de enkel tot omstreeks 30% van de voetcontacttijd. Tussen 30% en 60% van de voetcontacttijd blijft de enkel de bereikte abductiepositie behouden, om vervolgens gestaag te adduceren tot een lichte adductiepositie bij het laatste voetcontact. De abductiebeweging bij het begin van de voetafrol bij de middenvoet-lopers is niet gestaag zoals bij de hiellopers maar manifesteert zich pas omstreeks 5% van de voetcontacttijd om zich vervolgens sneller te voltrekken. De maximale hoekexcursie tussen initieel voetcontact en het moment van een vlakke voet bedraagt bij de middenvoet-lopers ongeveer 10.5° (tabel 23). Dit is niet significant groter dan de hiellopers, waarbij de maximale hoekexcursie ongeveer 8.35° bedraagt. Deze maximale hoekexcursie heeft een gelijkaardige grootte aan de linker- en aan de rechterkant, ondanks de rechterenkel globaal meer abductie beschrijft tijdens de voetafrol dan de linkerenkel bij zowel
48
de hiel- als bij de middenvoet-lopers. Immers is de hoek bij initieel voetcontact, bij het laatste voetcontact en het globaal hoekverloop meer geadduceerd aan linkerzijde bij zowel de hielals bij de middenvoet-lopers.
Figuur 30. Hoekverloop enkelgewricht transversaal vlak
Tabel 23. Enkelgewricht transversaal vlak
Hoek initieel voetcontact (°) Hoek laatste voetcontact (°) Hoekexcursie (°) (IC-VV 0.33) Tijdstip Min. Hoek (CT) Tijdstip Max. Hoek (CT)
Links Rechts Links Rechts Links Rechts Links Rechts Links Rechts
Hiellopers -1.67 (± 5.21) 4.07 (± 5.46) -6.64 (± 4.26) -1.06 (± 6.63) 8.34 (± 2.58) 8.37 (± 2.24) 0.030 (± 0.049) 0.035 (± 0.057) 0.285 (± 0.034) 0.268 (± 0.024)
Middenvoetlopers -2.24 (± 4.02) 2.72 (± 12.81) -4.78 (± 4.48) -0.13 (± 13.21) 10.95 (± 4.02) 10.06 (± 3.47) 0.019 (± 0.021) 0.029 (± 0.020) 0.253 (± 0.045) 0.303 (± 0.047)
F (Levene's test) t (T-test) p (T-Test) 0.623 0.26 0.797 1.978 0.326 0.748 0.189 -0.941 0.359 1.307 -0.209 0.836 1.587 -1.776 0.093 1.056 -1.332 0.2 5.066 0.682 0.505 3.61 0.313 0.758 1.378 1.802 0.088 4.173 -2.243 0.038*
49
3.7.3. Kniegewricht In het sagittaal vlak van het kniegewricht is het hoekverloop van de middenvoet-lopers gelijklopend met het hoekverloop van hiellopers (figuur 31). Bij het initieel voetcontact bezitten de hiellopers een knieflexie van 19.07 ± 3.89° aan het linkerbeen en 20.14 ± 4.63° aan het rechterbeen (tabel 24). Deze initiële kniehoek is gelijkaardig bij de hiellopers met 22.23 ± 5.52° wat betreft het rechterbeen. Aan het linkerbeen is er een trend tot significantie (p = 0.057) voor een grotere knieflexie op het initieel voetcontact bij de middenvoet-lopers met een hoek van 22.55 ± 4.41°. Bij beide testgroepen buigt de knie verder door tot ongeveer een maximale knieflexie van 48.5° omstreeks 38% van de voetcontacttijd. Vervolgens word een langzame knie-extensie ingezet, die vanaf 50% van voetcontacttijd gestaag toeneemt tot op het einde van de voetafrol. Op dit tijdstip wordt bij beide testgroepen en aan beide knieën een flexiehoek van ongeveer 19.25° bereikt.
Figuur 31. Hoekverloop kniegewricht in sagittaal vlak
Tabel 24. Kniegewricht sagittaal vlak
Hoek initieel voetcontact (°) Hoek laatste voetcontact (°) Hoekexcursie (°) (volledige afrol) Tijdstip Min. Hoek (CT) Tijdstip Max. Hoek (CT) Piekhoek (°) Tijdstip piekhoek (CT)
Links Rechts Links Rechts Links Rechts Links Rechts Links Rechts Links Rechts Links Rechts
Hiellopers -19.07 (± 3.89) -20.14 (± 4.63) -19.18 (± 4.49) -20.09 (± 5.71) 31.10 (± 3.52) 31.36 (± 3.91) 0.385 (± 0.047) 0.376 (± 0.046) 0.527 (± 0.381) 0.568 (± 0.404) -48.94 (± 4.18) -49.09 (± 4.99) 0.385 (± 0.047) 0.376 (± 0.046)
Middenvoetlopers -22.55 (± 4.41) -22.23 (± 5.52) -19.53 (± 4.25) -18.45 (± 3.88) 30.11 (± 5.48) 30.89 (± 4.44) 0.380 (± 0.034) 0.380 (± 0.028) 0.612 (± 0.419) 0.635 (± 0.458) -48.58 (± 4.99) -48.25 (± 5.41) 0.380 (± 0.034) 0.380 (± 0.028)
F (Levene's test) t (T-test) p (T-Test) 0.167 2.01 0.057 0.907 0.987 0.335 0.01 0.192 0.849 1.229 -0.798 0.434 2.234 0.52 0.608 0.105 -0.305 0.764 0.49 0.27 0.79 2.296 -0.233 0.818 0.1 -0.509 0.616 0.692 -0.376 0.711 0.171 -0.187 0.853 1.022 -0.424 0.676 0.49 0.27 0.79 2.296 -0.233 0.818
50
4. DISCUSSIE 4.1. Betrouwbaarheidsanalyse De hoge intraclass correlatie coëfficiënten (ICC) wijzen op een hoge interne consistentie binnen beide subgroepen en een hoge betrouwbaarheid voor alle parameters (tabel 6). Voor de netto impuls in de anterio-posterieure grondreactiekracht is er enkel voor de linkerzijde van de middenvoet-lopers een ICC groter dan 0.7. De lage ICC voor de linker- en rechterzijde van de hiellopers en voor de rechterzijde van de middenvoet-lopers voor deze parameter is te wijten aan het benaderen van een nulwaarde, waarbij erg kleine schommelingen boven en onder dit nulpunt de betrouwbaarheid doen afnemen.
4.2. Spatio-temporele data Het verhogen van de snelheid gaat gepaard met het verkorten van de voetcontacttijd (Frederick & Hagy, 1986) (Keller et al., 1996) (Schache et al., 2011). Ondanks er geen verschillen in snelheid, pasfrequentie en paslengte opduiken tussen beide testgroepen, is de voetcontacttijd bij de middenvoet-lopers 10% korter dan bij de hiellopers (tabel 7). De voetcontacttijd tijdens een halve marathonwedstrijd is voor alle middenvoet-lopers tussen 8.5% à 6.5% korter in vergelijking met hiellopers die zich in dezelfde wedstrijdpositie bevinden (Hasegawa et al., 2007).
4.3. Plantaire druk De uitgetekende trajecten van het COP (figuur 17) uit dit thesisonderzoek zijn voor zowel de hiellopers als de middenvoet-lopers quasi identiek als de COP-trajecten beschreven door Cavanagh & Lafortune (figuur 8), waar aan een snelheid van 4.5m/s geschoeide lopers geanalyseerd werden (Cavanagh & Lafortune, 1980). Het onderscheid tussen middenvoet-lopers en hiellopers is gebaseerd op de lengtepositie van het COP (COP-Y) bij het initieel voetcontact en bij het tijdstip waar de stijgingsgraad in de verticale grondreactiekracht maximaal is tijdens de (eerste) impactpiek (tabel 4). Deze lengteposities zijn gesitueerd in het achterste derde deel van de totale voetlengte voor de hiellopers en in het middelste derde deel van de totale voetlengte voor de middenvoet-lopers. Uit de trajecten blijkt dat het COP van de middenvoet-lopers niet alleen op deze tijdstippen in het middelste derde deel van de totale voetlengte ligt, maar dat het COP zich ook verder tijdens de voetafrol niet verder achterwaarts begeeft tot in het achterste derde deel van de totale voetlengte (figuur 17). Het COP komt bij de middenvoet-lopers nooit ter hoogte van de 51
hiel, ondanks er wel hielcontact gemaakt wordt bij de middenvoet-lopers tijdens de voetafrol (Cavanagh & Lafortune, 1980). Cavanagh & Lafortune beweren dat het centrale COP-traject van de hiellopers tussen de hiel en de bal van de voet eigenlijk een vertekend beeld geeft, aangezien dit het resultaat is van de combinatie van een hoge concentratie druk ter hoogte van de hiel en de bal van de voet. Op het ogenblik dat het COP zich ergens tussen de hiel en de bal van de voet bevindt bij de hiellopers, is er weinig of geen druk op die specifieke locatie, maar is die locatie de resultante van een hoge druk in de hiel en de bal van de voet. Het onderscheid tussen hiellopers en middenvoet-lopers zou vervolgens uitgedrukt kunnen worden aan de hand van de verhouding tussen de gemeten druk in de hiel en de bal van de voet. In de literatuur wordt ook een derde subgroep bestudeerd die meestal de naam voorvoetlopers draagt. Deze groep maakt uitsluitend contact met de bal van de voet, m.a.w. de hiel raakt tijdens de voetafrol het grondoppervlak niet (Pohl & Buckley, 2008) (Hasegawa et al., 2007). Om op basis van eenvoudige plantaire drukmeting (bv. in een sportketen) een loper een plaats te geven in een van deze drie subgroepen (bv. voor schoenadvies), lijkt de methode met het lengteverloop van het COP traject en de locatie van het initieel contact bruikbaar. Toch zou de verhouding tussen de druk ter hoogte van de hiel en de bal van de voet een betere indicator kunnen zijn voor het categoriseren van een voetafrol.
Het globale breedteverloop van het COP (COP-X) (figuur 9) is niet verschillend tussen middenvoet-lopers en hiellopers (figuur 17). Bij het initieel contact bevindt het COP zich in de meest laterale positie om vervolgens naar mediaal te begeven richting de voetas. Naar het einde van de voetafrol toe is er nog een kleine mediale verschuiving die overgaat in een laterale verschuiving richting het laatste contact. In de literatuur werd een bewegingsbereik van slechts 18% van de totale voetbreedte of 1.8cm beschreven bij een groep blootvoetse hiellopers (De Cock et al., 2008). Dit is opvallend minder dan de 4.3cm bij de hiellopers in dit thesisonderzoek (tabel 8). Het maximale bewegingsbereik in het breedteverloop van het COP (COP-X excursie) is groter bij de middenvoet-lopers in vergelijking tot de hiellopers (tabel 8). Dit verschil in bewegingsbereik blijkt hoofdzakelijk bij begin van de voetcontact gecreëerd te worden (figuur 17), waarbij de middenvoet-lopers een meer laterale COP positie hebben. Het groter bewegingsbereik in het breedteverloop en de meer laterale positie bij het initieel voetcontact van het COP bij de middenvoet-lopers zou een verband kunnen hebben met de beweging van de achtervoet (figuur 22) en de voorvoet (figuur 20) in het frontaal vlak. Beide segmenten bezitten meer laterale rotatie bij het initieel voetcontact bij de middenvoet-lopers 52
(tabel 15 en tabel 13), waardoor de schoen meer kans maakt het grondoppervlak te raken met de laterale zijde.
4.4. Modified arch index De toegepaste modified arch index is significant groter bij de middenvoet-lopers in vergelijking met de hiellopers (tabel 9). De analyse van de verschillende onderdelen toont aan dat er geen verschil is wat betreft het voorste gedeelte. Er is trend tot significantie voor een kleiner oppervlak in de voetafdruk in het middenstuk bij de middenvoet-lopers. Het oppervlak in de voetafdruk in het achterste gedeelte is significant kleiner bij de middenvoet-lopers. In dit thesisonderzoek is er gepoogd om de modified arch index te implementeren in een geschoeide testafname (figuur 16). Dit heeft tot gevolg dat deze parameter niet de voetmorfologie in kaart bracht zoals dit oorspronkelijk voorzien was in 2.4. Parameters (Cavanagh & Rodgers, 1987) (De Cock et al., 2006). Er is geen enkel verband tussen deze parameter en de kenmerken van de medio-longitudinale voetboog. De toegepaste modified arch index in dit thesisonderzoek geeft wel een uitdrukking aan de verhouding tussen het aandeel van het schoenoppervlak in het voorste, het middelste en het achterste deel dat effectief contact maakt met de grond. Hierdoor heeft deze parameter een verband met de plantaire drukmeting. De oppervlakte in het achterste derde gedeelte is miniem bij de middenvoet-lopers aangezien deze in geringe mate contact maken met de hiel. Ook de oppervlakte in het middelste gedeelte is gedeeltelijk kleiner bij de middenvoet-lopers in vergelijking met de hiellopers, aangezien de hiellopers de gehele zone van onder tot boven afrollen. Dit resulteert uiteindelijk in de significant grotere toegepaste modified arch index van de middenvoet-lopers in vergelijking met de hiellopers.
4.5. Kinetica Het tijdsverloop van de verticale grondreactiekracht bevat 2 grote verschillen tussen beide testgroepen. De hiellopers hebben omstreeks 10% van de voetcontact een impactpiek van 1.9 keer LG, waarna een korte daling volgt tot 1.6 keer LG die dan geleidelijk overgaat in de tweede piek met als maximum 2.5 keer LG omstreeks 42% van de voetcontacttijd. De middenvoet-lopers daarentegen vertonen geen impactpiek, maar wel één geleidelijke piek met als maximum 2.8 keer LG omstreeks 42% van de voetcontacttijd (figuur 18). De afwezigheid van een impactpiek bij middenvoet-lopers wordt in meerdere studies beschreven (figuur 7) (Cavanagh & Lafortune, 1980) (Liebermann et al., 2009). De
53
impactpiek bij hiellopers verschijnt op het ogenblik dat de hiel effectief als steunoppervlak van het lichaam dient. De daling in de verticale GRK die hierop volgt komt overeen met overdracht van de druk van de hiel naar de bal van de voet (Cavanagh & Lafortune, 1980). Deze beide elementen zijn afwezig bij de middenvoet-lopers, vandaar dat de bijhorende uitdrukkingen in het verloop van de verticale GRK niet zichtbaar zijn. De gemiddelde stijgingsgraad van de verticale GRK is significant groter bij de middenvoetlopers in vergelijking tot de hiellopers (tabel 10), wat in tegenstelling is tot wat beschreven is door Liebermann et al., 2009. De maximale stijgingsgraad van de verticale GRK is enkel aan de linkerzijde significant groter bij de middenvoet-lopers. Aan de rechterzijde is deze trend ook zichtbaar, maar grote individuele fluctuaties vlakken dit verschil af. Cavanagh & Lafortune beschreven maxima van 2.8 keer LG bij middenvoet-lopers en 2.7 keer LG bij hiellopers in de verticale GRK aan 4.5m/s (Cavanagh & Lafortune, 1980). Keller et al. beschreven maxima van 2.35 keer LG aan 4.0m/s en 2.54 keer LG aan 4.5m/s in de verticale GRK bij hiellopers (Keller et al., 1996). Een maximum van 2.73 keer LG aan 4.47m/s voor blootvoetse hiellopers werd beschreven door Frederick & Hagy, 1986. Deze maximale waarden in verticale GRK komen overeen met de maxima uit dit thesisonderzoek. Toch blijkt uit deze studie dat de maximale verticale GRK bij middenvoet-lopers hoger is dan bij hiellopers in tegenstelling tot de gelijke maxima in de studie van Cavanagh & Lafortune. Bovendien is de contacttijd van de middenvoet-lopers korter. Middenvoet-lopers hebben geen eerste impactpiek, maar de inwerking van de verticale GRK is sneller en groter bij het begin van de voetafrol en de maximale verticale GRK is groter dan bij hiellopers. Dit kan een rol spelen inzake blessuregevoeligheid en het schoenadvies (Willems et al., 2004).
De afremmende en versnellende impuls in de anterio-posterieure GRK zijn groter bij de middenvoet-lopers dan bij de hiellopers (tabel 10) in combinatie met een kortere voetcontacttijd voor de middenvoet-lopers (tabel 7). Het tijdsverloop van de anterio-posterieure GRK van de middenvoet- en hiellopers dat beschreven wordt in dit thesisonderzoek (figuur 18) is quasi identiek als het tijdsverloop beschreven door Cavanagh & Lafortune (figuur 7). De dubbele piek in de remfase bij de middenvoet-lopers tot 0.45 keer LG is de opvallendste gelijkenis. Deze dubbele piek in de anterio-posterieure GRK is gerelateerd met de voorachterwaartse verschuiving van het COP tijdens het begin van de voetafrol bij de middenvoet-lopers. Het moment waarop het COP zich in het meest achterste punt bevindt (figuur 17 en figuur 8), 54
komt overeen met de eerste korte piek tot 0 keer LG in de anterio-posterieure GRK (figuur 18 en figuur 7) bij de middenvoet-lopers. Ook in de medio-laterale GRK wordt op dit tijdstip een kracht van 0 keer LG benaderd (figuur 18). Dit betekent dat op dit specifieke tijdstip de GRK loodrecht inwerkt op het contactoppervlak (Cavanagh & Lafortune, 1980). De hiellopers hebben slechts eenmaal tijdens de voetafrol een loodrecht inwerkende GRK halverwege de voetafrol op het ogenblik dat de anterio-posterieure GRK het nulpunt bereikt. De medio-laterale GRK bij de middenvoet-lopers bezit een veel grotere excursie dan de bij de hiellopers (figuur 18). Cavanagh & Lafortune beschreven een excursie die 3 maal groter is bij de middenvoet-lopers (figuur 7). De oorsprong van deze grotere excursie bij de middenvoetlopers ligt in een hoge mediale in het begin van de voetafrol. Ondanks deze hogere mediale piek bij de middenvoet-lopers, komt het tijdsverloop van de medio-laterale GRK bij beide subgroepen overeen met het standaard patroon beschreven in de literatuur (Morley et al., 2010). De combinatie van anterio-posterieure en medio-laterale GRK schetst de richting van de inwerkende GRK op het contactoppervlak. De verschillen tussen de hiellopers en de middenvoet-lopers voor deze variabelen worden bevestigd door vroeger onderzoek en bevestigen de relevantie van deze voetafroltypering (Cavanagh & Lafortune, 1980).
4.6. Kinematica 4.6.1. Trochanter-malleolus De trochanter-malleolus segmentshoek is significant kleiner bij de middenvoet-lopers in vergelijking met de hiellopers (tabel 11). Dit betekent dat de voet zich dichter bij het lichaam bevindt bij het initieel voetcontact bij de middenvoet-lopers. Bij pose running, waarbij het acromium, de trochanter major en de laterale malleolus zich in theorie in een loodrechte lijn boven elkaar bevinden bij het initieel voetcontact (Arendse et al., 2004), zou de trochanter-malleolus segmentshoek 0° moeten bedragen. De trochanter-malleolus segmentshoek zou gemeten kunnen worden bij de hiellopers op het ogenblik in de voetafrol waarbij deze subgroep grondcontact maakt met hetzelfde gedeelte van het schoenoppervlak waarmee de middenvoet-lopers contact maken bij het initieel contact. Een mogelijke hypothese hierbij is dat deze trochanter-malleolus segmentshoek bij de hiellopers overeenkomt met die van de middenvoet-lopers bij het initieel contact.
55
4.6.2. Voet De voorvoet is bij de middenvoet-lopers minder achterwaarts geroteerd bij het initieel contact dan bij de hiellopers (figuur 19, tabel 12). De achtervoet bij het initieel contact is bij de hiellopers achterwaarts geroteerd en bij de middenvoet-lopers neutraal (figuur 21, tabel 14). Bij beide testgroepen resulteert dit in een dorsaalflexie in het voetgewricht bij het initieel contact (figuur 26, tabel 19). Aangezien de voorvoet van de hiellopers pas na 10% van de voetcontacttijd een snelle voorwaartse rotatie uitvoert terwijl de achtervoet gestaag voorwaarts roteert, is er een verdere dorsaalflexie merkbaar in het voetgewricht tot aan 10% van de voetcontacttijd. De middenvoet-lopers voeren vanaf het initieel contact een plantaire flexie uit tot omstreeks 20% van de voetcontacttijd. Omstreeks 10% van de voetcontacttijd vangt ook de plantaire flexie aan bij de hiellopers. Bij beide testgroepen voert het voetgewricht een dorsaalflexie uit tussen 40 en 80% van de voetcontacttijd, waarna een snelle plantaire flexie volgt tot het laatste contact. Het verschil in het voetgewricht in het sagittale vlak tussen beide testgroepen situeert zich hoofdzakelijk in de eerste 10% van de voetcontacttijd (Pohl & Buckley, 2008). De voetcontacttijd is korter voor de middenvoet-lopers (tabel 7) en de hiellopers maken eerst contact met de hiel alvorens het contactoppervlak te bereiken tijdens de voetafrol waar de middenvoet-lopers het eerste voetcontact maken (Cavanagh & Lafortune, 1980). Indien het hoekverloop van de hiellopers wordt uitgetekend alleen voor het tijdsverloop waarin het contactoppervlak dezelfde is voor de hiellopers en de middenvoet-lopers, dan zou dit een exacte kopie kunnen zijn als het hoekverloop van de middenvoet-lopers. De grotere maximale hoekexcursie in het sagittaal vlak van de voorvoet bij de middenvoetlopers (Pohl & Buckley, 2008) in vergelijking met hiellopers wordt bevestigd in tabel 12.
In navolging van het voetgewricht in het sagittaal vlak, worden de grootste verschillen tussen de middenvoet-lopers en de hiellopers in het frontale hoekverloop van het voetgewricht beschreven tijdens de eerste 20% van de voetcontacttijd (figuur 27) (Pohl & Buckley, 2008). Het voetgewricht is bij initieel contact meer geëverteerd bij de middenvoet-lopers in vergelijking met de hiellopers (tabel 20). De hiellopers beschrijven tussen initieel contact en 20% van de voetcontacttijd achtereenvolgens een inversiebeweging tot licht geïnverteerde positie omstreeks 13% van de voetcontacttijd en een trage eversiebeweging tot neutrale positie in het voetgewricht. De middenvoet-lopers daarentegen beschrijven in dit zelfde tijdsbestek eerst een eversie tot maximaal 7.7° aan 7% van de voetcontacttijd en vervolgens
56
een inversie tot neutrale positie. Deze fenomenen zijn reeds beschreven in vroegere studies (figuur 10, d) (Pohl & Buckley, 2008). De initiële eversiebeweging bij de middenvoet-lopers wordt veroorzaakt door een snellere mediale rotatie van de voorvoet (figuur 20) in vergelijking met de achtervoet (figuur 22), ondanks beide segmenten meer lateraal geroteerd zijn bij initieel contact dan bij de hiellopers(tabel 13 en tabel 15). De inversiebeweging bij de middenvoet-lopers komt tot stand wanneer de snelle mediale rotatie van de achtervoet de mediale rotatie van voorvoet inhaalt. De initiële inversiebeweging bij de hiellopers wordt veroorzaakt door de mediale rotatie van de achtervoet in combinatie met een positiebehoud in de voorvoet. De kleine eversiebeweging bij de hiellopers komt tot stand wanneer de mediale rotatie van de voorvoet aanvangt en de mediale rotatie van de achtervoet overschrijdt. De maximale eversie in het voetgewricht wordt bij de hiellopers bereikt omstreeks 86% van de voetafroltijd. De voorvoet is hierbij in neutrale positie en de achtervoet voert een laterale flexie uit. Bij de middenvoet-lopers worden op twee verschillende tijdstippen een grote eversie beschreven waardoor het gemiddelde tijdstip van de maximale eversie in het voetgewricht bij de hiellopers in tabel 20 niet overeenkomt met het beschreven hoekverloop in figuur 27. De eversiebeweging tot omstreeks 86% bij de hiellopers is ook aanwezig bij de middenvoet-lopers, maar bij deze laatste testgroep wordt de eversiebeweging vroeger aangevat door een vroegere laterale rotatie van de achtervoet. Bovendien wordt een grotere maximale eversiepositie bereikt bij de middenvoet-lopers. Dit wordt veroorzaakt door de meer laterale rotatie van de achtervoet bij de middenvoet-lopers gecombineerd met een identiek frontaal hoekverloop van de voorvoet bij beide tesgroepen vanaf 30% van de voetafroltijd. Nadat een maximale eversie bereikt wordt omstreeks 86% van de voetafrol, inverteert het voetgewricht bij de hiellopers tot aan het laatste contact. Deze finale inversie is minder aanwezig bij de middenvoet-lopers die naar het einde van de voetafrol toe een grote variabiliteit in het hoekverloop vertonen. De maximale excursie in het frontaal vlak van het voetgewricht bedraagt bij de hiellopers ongeveer 3.3°. Deze waarde komt overeen met de voorvoet eversie-excursie van 3.5° (hoge voetboog) en 2.9° (lage voetboog) beschreven door Barnes et al., 2011. In tegenstelling tot het voetgewricht in het sagittaal vlak kan het hoekverloop in het voetgewricht in frontaal vlak bij de middenvoet-lopers niet verschoven worden naar het hoekverloop van de hiellopers, ondanks de verschillen ook voornamelijk in het eerste gedeelte van de voetafrol opduiken.
57
4.6.3. Enkel De achterwaartse rotatie van het onderbeen (figuur 24) en de achterwaartse rotatie van de achtervoet (figuur 21) resulteert bij de hiellopers in een ~13° dorsale flexiepositie ter hoogte van het enkelgewricht bij het initieel voetcontact (tabel 21). Op dit tijdstip is bij de middenvoet-lopers de achterwaartse rotatie van het onderbeen significant kleiner (tabel 17) en de achtervoet bevindt zich in een significant verschillende neutrale sagittale positie (tabel 14). Dit resulteert in een plantaire flexie van 9° bij het initieel voetcontact. Vanuit de plantaire flexiepositie bij initieel contact voeren de middenvoet-lopers een gestage dorsaalflexie uit in de enkel tot omstreeks 47.5% van de voetcontacttijd, waarbij tussen 5% en 15% van de voetcontacttijd een kortere versnelling in dorsaalflexie beschreven wordt (figuur 28). De hiellopers voeren vanuit de dorsale flexiepositie bij initieel voetcontact een plantaire flexie uit in de enkel tot 15% van de voetcontacttijd, om vervolgens een dorsaalflexie uit te voeren tot omstreeks 52% van de voetcontacttijd. Ondanks een lagere maximale dorsaalflexie halverwege de voetafrol en een grotere plantaire flexiepositie bij het laatste contact bij de middenvoet-lopers, is het hoekverloop in het sagittaal vlak van de enkel vanaf halverwege de voetafrol gelijkaardig. Dit wordt bevestigd door het hoekverloop van de achtervoet en het onderbeen in het sagittale vlak, waarbij op uitzondering van de eerste 20% van de voetcontacttijd, geen verschillen te merken zijn tussen beide testgroepen. In 4.6.2. Voet wordt gesteld dat in het sagittaal vlak het hoekverloop van het voetgewricht bij de middenvoet-lopers kan verschoven worden naar het hoekverloop bij de hiellopers door het verschil in contacttijd en startpositie op het schoenoppervlak van de voetafrol in rekening te brengen. Deze bewering is niet implementeerbaar voor het enkelgewricht in het sagittale vlak. De hiellopers bezitten immers nooit een enkel in plantaire flexiepositie tijdens het eerste deel van de voetafrol (figuur 28). De plantaire flexiepositie in de enkel bij initieel voetcontact bij de middenvoet-lopers en de tegengestelde dorsale flexiepositie bij hiellopers werd reeds beschreven in vorige studies (figuur 10, a) (McClay & Manal, 1998) (Arendse et al., 2004) (Pohl & Buckley, 2008). De dorsale flexiebeweging van de middenvoet-lopers en de plantaire flexiebeweging bij de hiellopers tijdens het eerste deel van de voetafrol werd beschreven door Liebermann et al., 2009. De verschillende sagittale positie in de enkel bij het initieel voetcontact en de verschillende beweging die erop volgt bij middenvoet-lopers en hiellopers, bevestigt de relatie tussen de sagittale enkelkinematica en het voetafroltype.
58
De achtervoet is bij de middenvoet-lopers bij het initieel voetcontact 10° meer lateraal geroteerd dan bij de hiellopers (tabel 15). De enkelinversie op dit ogenblik is bij de middenvoet-lopers 5.8° groter dan bij de hiellopers (tabel 22). Bij de middenvoet-lopers wordt onmiddellijk een snelle mediale rotatie uitgevoerd van de achtervoet om omstreeks 30% van de voetcontacttijd een minimale laterale rotatie van 1° te bereiken (figuur 22). De mediale rotatie verloopt bij de hiellopers geleidelijker waarbij omstreeks 42% van de voetcontacttijd een neutrale hoek in het frontaal vlak wordt bereikt. De snelle en grotere enkeleversie tussen initieel voetcontact en 30% van de voetcontacttijd bij middenvoet-lopers in vergelijking met de trage en geleidelijke enkeleversie bij de hiellopers (figuur 29) wordt statistisch bewezen door een significante, 5° grotere hoekexcursie bij de middenvoet-lopers (tabel 22). De maximale enkeleversie wordt bij de middenvoet-lopers omstreeks 27.5% van de voetcontacttijd bereikt, wat significant vroeger is dan de 43.5% bij de hiellopers. In de studie van Pohl & Buckley (2008) duikt er geen verschil op voor deze variabele, aangezien dit bij de hiellopers 43.6% van de voetcontacttijd bedraagt en bij de middenvoetlopers 42.6% van de voetcontacttijd. De grote individuele variabiliteit in de maximale enkeleversie bij de middenvoet-lopers in dit thesisonderzoek en de blootvoetse analyse bij Pohl & Buckley kunnen hierop een invloed hebben. De grotere inversie bij initieel contact, de snellere eversiebeweging en de grotere hoekexcursie tussen initieel voetcontact en 30% in het enkelgewricht bij de middenvoetlopers in vergelijking met de hiellopers bevestigen de resultaten van Pohl & Buckley, 2008 (figuur 10, c). De significant grotere maximale eversie bij hiellopers in vergelijking met middenvoet-lopers (Pohl & Buckley, 2008) werd niet gevonden in dit thesisonderzoek, ondanks er aan de rechterzijde een trend tot significantie is voor dit fenomeen (tabel 22). Net zoals in het sagittale vlak van de enkel, zijn de bewegingsverschillen in het frontaal vlak van de enkel tussen beide testgroepen niet louter te wijten aan een kortere contacttijd en verschillend contactoppervlak.
Het hoekverloop in het transversaal vlak van de achtervoet is globaal genomen erg identiek tussen beide testgroepen (figuur 23). Een kleine trage interne rotatiebeweging van de achtervoet wordt beschreven gedurende de hele voetafrol, waarbij de middenvoet-lopers gedurende de hele voetafrol een meer extern geroteerde achtervoet bezitten in vergelijking met de hiellopers. Een korte externe rotatie van de achtervoet tussen 10% en 20% van de voetcontacttijd is merkbaar bij de middenvoet-lopers.
59
De individuele variabiliteit is bijzonder hoog bij beide testgroepen (tabel 16). De rechtse achtervoet is gedurende de hele voetafrol zowel voor de middenvoet als voor de hiellopers meer extern geroteerd dan de linkse achtervoet. Dit fenomeen manifesteert zich ook in het enkelgewricht, waarbij er een globale grotere abductie voorkomt aan de rechterzijde (figuur 30). Een geleidelijke abductie wordt beschreven tot halverwege het voetcontact. Vervolgens vindt er een versnellende adductie plaats die afzwakt vanaf 90% van de voetcontacttijd. Een korte versnelling in abductie tussen 10% en 20% van de voetcontacttijd bij de middenvoetlopers is gerelateerd aan de korte externe rotatie in de achtervoet in hetzelfde tijdsbestek zoals hierboven beschreven. De bewegingen in het transversaal vlak van de enkel verschillen niet tussen middenvoetlopers en hiellopers en kenmerken grote individuele verschillen (tabel 23). De globale abductie-adductie met een maximale abductie van ongeveer 10° in het enkelgewricht is overeenkomstig met wat in de literatuur beschreven is (McClay & Manal, 1998) (Schache et al., 2011) (Bischof et al., 2010) (Pohl & Buckley, 2008). Pohl & Buckley drukken de abductie en adductie in het enkelgewricht uit als externe en interne rotatie van het onderbeen ten opzichte van de achtervoet. Deze naamgeving kan verwarring opwekken, ondanks er dezelfde variabele mee wordt uitgedrukt. Een identiek hoekverloop is beschreven in de studie van Pohl & Buckley, waarbij de korte versnelling in abductie tussen 10% en 20% van de voetcontacttijd bij middenvoet-lopers bevestigt wordt (figuur 10, e).
Het verschil tussen linkerzijde en rechterzijde wat betreft het hoekverloop van de achtervoet en de enkel in het transversaal is niet enkel zichtbaar bij een loopanalyse. De transversale standhoek - de gemiddelde hoek die zich manifesteert bij het rechtstaan van de proefpersonen - van de achtervoet bedraagt 6.35° externe rotatie aan de linkerzijde en 8.63° externe rotatie aan de rechterzijde (figuur 23). Een mogelijke hypothese voor dit fenomeen is dat de intrinsiek variërende vaste abductie van de enkel die mensen hebben, behouden blijft tijdens het lopen onafhankelijk van het voetafrolpatroon dat ze beschrijven.
4.6.4. Knie Het onderbeen is meer achterwaarts geroteerd bij het initieel voetcontact bij de middenvoetlopers in vergelijking tot de hiellopers (tabel 17). Het onderbeen roteert bij beide testgroepen voorwaarts vanaf het initieel voetcontact tot omstreeks 75% van de voetafrol (figuur 24). De
60
combinatie van de verschillende segmentshoek bij initieel voetcontact met een identiek hoekverloop verder in de voetafrol resulteert in een grotere hoekexcursie voor de hiellopers. De dij is bij beide testgroepen in achterwaartse rotatie bij het initieel voetcontact (tabel 18). De middenvoet-lopers zetten na een maximale achterwaartse rotatie van de dij omstreeks 7.5% van de voetafrol een continue voorwaartse rotatie in (figuur 25). De hiellopers daarentegen behouden tot omstreeks 25% van de voetafrol de sagittale dijhoek van het initieel voetcontact. Na een korte achterwaartse rotatie tot omstreeks 28% van de voetafrol, die een grotere hoekexcursie oplevert voor de hiellopers, roteert de dij eveneens continu voorwaartse bij de hiellopers. Geen enkele discrete variabele uit tabel 24 is significant verschillend tussen beide testgroepen. Het globale patroon van de sagittale kniehoek bij beide testgroepen (figuur 31) beschrijft een knieflexie tussen initieel voetcontact en 38% van de voetcontacttijd, waarbij een maximale knieflexie van 48.5° wordt bereikt. Deze maximale kniehoek bedraagt bij geschoeide lopers aan 3.35m/s eveneens 48° (Williams et al., 2001). Vervolgens strekt de knie geleidelijk tot aan het laatste contact. Dit is overeenkomstig met het bewegingsverloop van het kniegewricht in het sagittaal vlak bij geschoeide lopers aan een snelheid van 3.35m/s (McClay & Manal, 1998). De combinatie van het meer achterwaarts geroteerde onderbeen bij initieel contact en het later inzetten van de voorwaartse rotatie van de dij bij de hiellopers, resulteert in een klein verschil tussen 10% en 25% van de voetcontacttijd in de snelheid van de knieflexie tussen de hiel- en de middenvoet-lopers. Dit miniem verschil wordt bevestigd door Liebermann et al., 2009. In die studie vertonen de hiellopers een geringere knieflexiebeweging gedurende het begin van de voetafrol. In figuur 31 is duidelijk dat tussen 0% en 10% van de voetcontact er een snellere knieflexiebeweging aanwezig is bij de middenvoet-lopers. Deze afwijking is het enige merkbare verschil wat betreft het kniegewricht in het sagittaal vlak tussen beide voetafroltypes.
4.6.5. Interactie kinematica Volgens de methode van Clarke et al. (1984) wordt hyperpronatie beschouwd als overmatige enkeleversie (meer dan 18°) en supinatie als te beperkte enkeleversie tot enkelinversie. In het frontaal vlak van het enkelgewricht worden zowel bij de middenvoet- als bij de hiellopers geen van beide fenomenen beschreven (figuur 29). Het voetafroltype lijkt, indien de methode van Clarke et al. (1984) gehanteerd wordt, geen verband te houden met de mate van pronatie bij lopers. 61
Pronatie wordt door Dugan & Bhat (2005) beschouwd als een combinatie van een dorsaalflexie in de enkel, een subtalaire eversie en een abductie in de voorvoet. Supinatie wordt beschouwd als de omgekeerde combinatie; een plantaire flexie in de enkel, een subtalaire inversie en een adductie in de voorvoet. Beide fenomenen hebben een invloed op de bewegingen van de gewrichten in het onderste ledemaat (tabel 1) (Dugan & Bhat, 2005). Volgens deze methode zou men hiellopers mogelijks als pronators kunnen beschouwen en middenvoet-lopers als supinators. Dit is echter onterecht, aangezien de verschillende bewegingen tussen beide testgroepen in het voet-, het enkel- en het kniegewricht in dit thesisonderzoek niet stroken met de bewegingen beschreven in tabel 1. Ook het verschillend hoekverloop tussen normale lopers en lopers met hyperpronatie beschreven door (McClay & Manal, 1998) vertoont geen gelijkenissen met de verschillen tussen hiellopers en middenvoetlopers in dit thesisonderzoek. Dus ook volgens de definiëring van Dugan & Bhat (2005) is er geen verband met mogelijke pronatie of supinatie te vinden tussen de middenvoet-lopers en de hiellopers. De koppeling tussen de verschillende bewegingen (1.3. Voetafroltypering: kinematica) van aangrenzende gewrichten is in dit thesisonderzoek niet bestudeerd. Zowel de sterkte als het ratio van de koppeling geven een belangrijk inzicht in de interactie van de gewrichten (De Leo et al., 2004) (Pohl & Buckley, 2008). Het zou aangewezen zijn de koppeling en het ratio van de koppeling te analyseren bij beide testgroepen om de verschillen in kinematica te duiden en de beperkingen (1.5. Probleemstelling) van de studie van Pohl & Buckley, 2008 weg te werken.
4.7. Interacties 4.7.1. Schoeisel Dit thesisonderzoek is uitgevoerd met geschoeide lopers, aangezien dit de implementatie van de resultaten naar de praktijk (bv. loopanalyse in een sportketen voor schoenadvies, lopers trainen quasi uitsluitend met schoenen) in de hand werkt. Dit schoeisel dient voor alle proefpersonen hetzelfde te zijn, aangezien schoeisel een invloed kan hebben op de kinetica en de kinematica (De Wit et al, 2000) (Liebermann et al., 2009) (Morio et al., 2009). Uit de studies van Liebermann et al. (2009), De Wit et al. (2000) en Arendse et al. (2004) blijkt dat de maximale stijgingsgraad en de impactpiek in de verticale GRK bij het blootvoets hiellopen veel groter zijn dan bij het blootvoets middenvoet- of voorvoet-lopen. Dit is het omgekeerde van wat beschreven wordt bij geschoeide middenvoet- en hiellopers in dit
62
thesisonderzoek. Indien lopers blootvoets dienen te lopen, passen zij hun looppatroon aan en landen meer op de bal van de voet om de impactkrachten te beperken (De Wit et al., 2000). Het omgekeerde kinetisch effect bij blootvoets middenvoet- en hiellopen en de spontane aanpassing in het voetafrolpatroon bemoeilijken vergelijkingen tussen studies met blootvoets en geschoeid lopen, zeker indien een verband met voetafroltypes bestudeerd wordt.
4.7.2. Voetmorfologie Aangezien de toegepaste modified arch index in dit thesisonderzoek geen verband houdt met de voetmorfologie (4.4. Modified arch index), kan het mogelijke verband tussen het voetafroltype en de voetmorfologie niet bestudeerd worden. In de literatuur zijn verschillen in kinematica en plantaire druk beschreven tussen lopers met hoge en een lage voetboog (Barnes et al., 2011) (Williams et al., 2001) (De Cock et al., 2008). Het zou aangewezen de voetboog van de beide voetafroltypes te vergelijken en de mogelijke verschillen af te toetsen met de vermelde literatuur.
4.7.3 Prestatieniveau en snelheid In de voorste gelederen van een halve marathonwedstrijd is het percentage middenvoet-lopers hoger dan in de achterste gelederen (Hasegawa et al., 2007). Hoe hoger de snelheid, hoe hoger het percentage middenvoet- en voorvoet-lopers in verhouding met het aantal hiellopers (Keller et al., 1996). Zijn deze middenvoet-lopers betere lopers of bezitten ze dit voetafroltype omdat het looptempo sneller is? Williams & Cavanagh (1987) analyseerden enkele variabelen tussen lopers met een hoge, een gemiddelde en een lage loopeconomie (figuur 15). Lopers met een hoge loopeconomie hebben ondermeer een grotere plantaire flexie in de enkel aan het einde van de voetafrol, een meer voorwaarts geroteerd onderbeen bij initieel contact en een grotere verticale GRK bij zowel de impactpiek als de tweede piek. Deze drie kenmerken bezitten de middenvoet-lopers ook in vergelijking met de hiellopers in dit thesisonderzoek (figuur 26, tabel 17, figuur 18). Dit wijst op een verband tussen het voetafroltype en een het prestatieniveau. De middenvoetlopers in dit thesisonderzoek waren hoofdzakelijk competitielopers die meedraaien op nationaal niveau. De hiellopers daarentegen waren vooral recreanten. Deze vaststelling bevestigt de relatie tussen het voetafroltype en het prestatieniveau maar is moeilijk hard te maken zonder conditionele testafname. De persoonlijke looprecords van de proefpersonen die in de voorafgaande enquête bevraagd werden, zijn onvoldoende betrouwbaar om deze hypothese te testen. 63
4.7.4. Asymmetrie Op uitzondering van het hoekverloop in het transversaal vlak van de achtervoet en in de enkel (4.6.3. Enkel), zijn alle bewegingsgrafieken gelijkaardig tussen de linker- en de rechtervoet. De kinetische grafieken vertonen identieke tendensen bij beide zijden voor zowel de middenvoet- als de hiellopers. De spatio-temporele data en het COP traject verschillen niet tussen de linker- en de rechterzijde. Bij de discrete kinematische variabelen wordt soms aan de ene zijde wel en aan de andere zijde geen significantie gevonden. Aangezien de mogelijke asymmetrie niet bestudeerd is in dit thesisonderzoek door middel van een statistische analyse, kan het vermoeden van een grote symmetrie niet aangetoond worden. Toch kan er gesteld worden dat deze verschillen quasi geen consequenties hebben voor de vergelijking tussen middenvoet- en hiellopers.
4.8. Conclusie De twee verschillende voetafroltypes, middenvoet- en hiellopers, vertonen significante verschillen in plantaire druk, kinetica en kinematica die een relatie aantonen tussen het voetafroltype, de plantaire druk en de looptechniek bij getrainde lopers. Het onderscheid tussen de voetafroltypes op basis van de locatie van de drukmiddelpunt bij initieel voetcontact en het tijdstip van de maximale stijgingsgraad van de verticale grondreactiekracht is een betrouwbare en praktisch implementeerbare methode om lopers te categoriseren. De voornaamste kinematische verschillen in het voet-, enkel- en kniegewricht tussen middenvoet- en hiellopers manifesteren zich in de eerste 20% van de voetcontacttijd, die korter is bij de middenvoet-lopers. Uit de plantaire drukmeting blijkt dat de middenvoetlopers een groter breedteverloop en een kleiner lengteverloop van het drukmiddelpunt hebben in vergelijking met de hiellopers. Wat betreft de kinetica, bezitten de middenvoet-lopers een grotere gemiddelde stijgingsgraad van de verticale grondreactiekracht dan de hiellopers. Het voetafroltype is mogelijks ook gerelateerd aan de voetmorfologie, het prestatieniveau en de kinematische koppeling.
64
5. BIBLIOGRAFIE Arendse, R.E., Noakes, T.D., Azevedo, L.B., Romanov, N., Schwellnus, M.P., Fletcher, G. (2004) Reduced eccentric loading of the knee with the pose running method. Medicine & Science in Sports & Exercise, 36 (2), 272-277 Barnes, A., Wheat, J., Milner, C.E. (2011) Fore- and rearfoot kinematics in high- and lowarched individuals during running. Foot & Ankle International, 32 (Nr. 7, July 2011), 710-716 Bischof, J., Abby, A., Chuckpaiwong, B., Nunley, J., Queen, R. (2010) Three-dimensional ankle kinematics and kinetics during running in women. Gait & Posture, 31, 502-505 Cavanagh, P.R., Lafortune, M.A. (1980) Ground reaction forces in distance running. Journal of Biomechanics, 13 (5), 397-406 Cavanagh, P.R., Rodgers, M.M. (1987) The arch index: a useful measure from footprints. Journal of Biomechanics, 20 (5), 547–551 Challis, J.H. (2001) The variability in running gait caused by force plate tartgeting. Journal of Applied Biomechanics, 17, 77-83 Chevalier, T.A., Hodgins, H., Chockalingam, N. (2010) Plantar pressure measurements using an in-shoe system and a pressure platform: A comparison. Gait & Posture, 31, 397–399 Clarke, T.E., Frederick, E.C., Hamill, C.L. (1984) The study of rearfoot movement in running. Sport Shoes and Playing Surfaces, 166–189 Dallam, G.M., Wilber, R.L., Jadelis, K., Fletcher, G., Romanov, N. (2004) Effect of a global alteration of running technique on kinematics and economy. Journal of Sports Sciences, 23 (7), 757 – 764 De Cock, A., De Clercq, D., Willems, T., Witvrouw, E. (2005) Temporal characteristics of foot roll-over during barefoot jogging: reference data for young adults. Gait & Posture, 21, 432–439 De Cock, A., Willems, T., Witvrouw, E., Vanrenterghem, J., De Clercq, D. (2006) A functional foot type classification with cluster analysis based on plantar pressure distribution during jogging. Gait & Posture, 23, 339–347 De Cock, A., Vanrenterghem, J., Willems, T., Witvrouw, E., De Clercq, D. (2008) The trajectory of the centre of pressure during barefoot running as a potential measure for foot function. Gait & Posture, 27, 669-675 DeLeo, A.T., Dierks, T.A., Ferber, R., Davis, I.S. (2004) Lower extremity joint coupling during running: a current update. Clinical Biomechanics, 19, 983-991
65
De Wit, B., De Clercq, D.,Aerts, P. (2000) Biomechanical analysis of the stance phase during barefoot and shod running. Journal of Biomechanics, 33, 269-278 Dicharry, J. (2010) Kinematics and Kinetics of Gait: From Lab to Clinic. Sports Medicine, 29, 347–364 Diss, C.E. (2001) The reliability of kinetic and kinematic variables used to analyse normal running gait. Gait & Posture, 14, 98-103 Dugan, S.A., Bhat, K.P. (2005) Biomechanics and analysis of running gait [review]. Physical Medicine & Rehabilitation Clinics of North America , 16, 603–21 Frederick, E.C., Hagy, J.L. (1986) Factors affecting peak vertical ground reaction force in running. International Journal of Sport Biomechanics, 2, 41-49 Fukuchi, R.K., Duarte, M. (2008) Comparison of three-dimensional extremity running kinematics of young adult and elderly runners. Journal of Sports Sciences, 26, 14471454 Haim, A., Rozen, N., Wolf, A. (2009) The influence of sagittal center of pressure offset on gait kinematics and kinetics. Journal of Biomechanics, 43, 969–977 Hasegawa, H., Yamauchi, T., Kraemer, W.J. (2007) Foot strike patterns of runners at the 15km point during an elite-level half marathon. Journal of Strength and Conditioning Research, 21 (3), 888-893 Karamanidis, K., Arampatzis, A., Brüggeman, G. (2003) Symmetry and reproducibility of kinematic parameters during various running techniques. Medicine & Science in Sports & & Exercise, 35 (6), 1009-1016 Keller, T.S., Weisberger, A.M., Ray, J.L., Hasan, S.S., Shiavi, R.G., Spengler, D.M. (1996) Relationship between vertical ground reaction force and speed during walking, slow jogging, and running. Clinical Biomechanics, 11 (5), 253-259 Kyröläinen, H., Belli, A., Komi, P.V. (2000) Biomechanical factors affecting running economy. Medicine & Science in Sports & Exercise, 33 (8), 1330-1337 Li, L., Caldwell, G.E. (1999) Coefficient of cross correlation and the time domain correspondence. Journal of Electromyography and Kinesiology, 9, 385–389 Lieberman D.E., Venkadesan, M., Werbel, W.A., Daoud, A.I., D’Andrea, S., Davis, I.S., Mang’Eni, R.O., Pitsiladis, Y. (2009) Foot strike patterns and collision forces in habitually barefoot versus shod runners. Nature, 463, 531-535 Mann, R.A., Hagy, J. (1980) Biomechanics of walking, running and sprinting. The American Journal of Sports Medicine, 8 (5), 345-350
66
MacLean, C.L., Davis, I.S., Hamill, J. (2009) Influence of running shoe midsole compositionand custom foot orthotic intervention on lower extremity dynamics during running. Journal of Applied Biomechanics, 25, 54-63 McClay, I., Manal, K. (1998) A comparison of three-dimensional lower extremity kinematics during running between excessive pronators and normals. Clinical Biomechanics, 13 (3), 195-203 Morio, C., Lake, M., Gueguen, N., Rao, G., Baly, L. (2009) The influence of footwear on foot motion during walking and running. Journal of Biomechanics, 42, 2081–2088 Morley, J.B., Decker, L.M., Dierks, T., Blanke, D., French, J.A., Stergiou, N. (2010) Effects of varying amounts of pronation on the mediolateral ground reaction forces during barefoot versus shod running. Journal of Applied Biomechanics, 2, 205-214 Nigg, B. (2001) The Role of Impact Forces and Foot Pronation: A New Paradigm. Clinical Journal of Sport Medicine, 11, 2–9 Nigg, B. M., Stergiou, P., Cole, G., Stefanyshyn, D., Mündermann, A., Humble, N. (2003) Effect of Shoe Inserts on Kinematics, Center of Pressure, and Leg Joint Moments during Running. Medicine and Science in Sports and Exercise, 35 (2), 314–319 Novachek, T.F. (1997) Review Paper: The biomechanics of running. Gait and Posture, 7, 77– 95 Ounpuu, S. (1994) The biomechanics of walking and running. Clinical Journal of Sport Medicine, 13 (4), 843-863 Pohl, M.B., Messenger, N., Buckley, J.G. (2007) Forefoot, rearfoot and shank coupling: Effect of variations in speed and mode of gait. Gait and Posture, 25, 295-302 Pohl, M.B., Buckley, J.G. (2008) Changes in foot and shank coupling due to alterations in foot strike pattern during running. Clinical Biomechanics, 23, 334-341 Queen, R.M., Gross, M.T., Liu, H. (2004) Repeatability of lower extremity kinetics and kinematics for standardized and self-selected running speeds. Gait & Posture, 23, 282– 287 Razeghi, M., Batt, M.E. (2001) Foot type classification: a critical review of current methods. Gait and Posture, 15, 282-291 Schache, A.G., Blanch, P.D., Dorn, T.W., Brown, N.A.T., Rosemond, D., Pandy, M.G. (2011) Effect of running speed on lower limb joint kinetics. Medicine & Science in Sports & Exercise, 43 (7), 1260-1271 Vagenas, G., Hoshizaki, B. (1992) A multivariable analysis of lower extremity kinematic assymetry in running. International Journal of Sport Biomechanics, 8, 11-29 67
Wearing, S.C., Urry, S.R., Smeathers, J.E. (2001) Ground reaction forces at discrete sites of the foot derived from pressure plate measurements. Foot & Ankle International, 22 (8), 653-661 Willems, T., Witvrouw, E., Delbaere, K., De Cock, A., De Clercq, D. (2004) Relationship between gait biomechanics and inversion sprains: a prospective study of risk factors. Gait and Posture, 21, 379–387 Williams, K.R., Cavanagh, P.R. (1987) Relationship between distance running mechanics, running economy, and performance. Journal of Applied Physiology, 63 (3), 1236-1245 Williams, D.S., McClay, I.S., Hamill, J., Buchanan, T.S. (2001) Lower extremity kinematic and kinetic differences in runners with high and low arches. Journal of Applied Biomechanics, 17, 153-163
68
