I. rész
Talajreakció erő összehasonlító biomechanikai vizsgálat
Dr. Rácz Levente Phd., Prof. Dr. Bretz Károly, Dr. Lukas Trzaskoma Phd., Sáfár Sándor, Gál Renátó, Gréger Zsolt Semmelweis Egyetem Testnevelési és Sporttudományi Kar Biomechanika Laboratórium
a vizsgálat célja
• biomechanikai megközelítéssel megvizsgálni az Enquist lábbeli alsó végtagra gyakorolt hatását
• feltárni az Enquist lábbeli speciális talpszerkezetéből adódó következményeket
• igazolni az Enquist és a hagyományos cipő használatából származó eltéréseket
hipotézis
A tudományos kutatások szabályai szerint összehasonlító vizsgálatunkban nullhipotézist állítottunk fel.
A nullhipotézis statisztikai módszerekkel történő igazolása a két eltérő talpszerkezetű lábbeli közötti különbség hiányát, illetve elvetése a statisztikailag is igazolható eltérések meglétét igazolja.
nullhipotézis Miután még nem volt ez irányú vizsgálat, így az alábbi nullhipotézisekből indultunk ki: • járás során nincs különbség a járás fázisainak időszerkezetében az Enquist lábbeli és a hagyományos cipő használatakor • a talajreakciós erők hasonlóan alakulnak az Enquist lábbeliben és a hagyományos cipőben
? =
vizsgálat körülményei
vizsgálati személyek Vizsgálatunk során 20 egészséges, átlagos testalkatú, átlagos fizikai aktivitású személy adatait rögzítettük. Vizsgálatunk ezen személyek járás eredményeit (40 lépését) dolgozta fel. Életkor: 28,8 ± 8,8, testmagasság: 172,2 ± 6, testsúly: 66,15 ± 11,1. vizsgált lábbelik Minden személynél elvégeztük a vizsgálatot a leggyakrabban használt, hagyományos, normál talpú cipőjével (jelölése: N) és a speciális talpszerkezetű Enquist lábbelivel (jelölése: E).
vizsgálat körülményei alkalmazott műszer Kistler Force Plate System (2 erőplatóval háromdimenziós talajreakció elemzés, Bioware 2812D feldolgozó program, mintafelvételi frekvencia 1000 Hz).
alkalmazott statisztikai módszer A műszerrel rögzített eredeti, valamint a számított relatív értékeket, változókat a kétféle cipő tekintetében student’s t teszttel hasonlítottuk össze.
adatok rögzítése és feldolgozása
• az erőplatók a járás hossztengelyében a talaj szintjében egymás után úgy helyezkedtek el, hogy egy lépésciklus jobb, illetve bal lábas támaszfázisa került külön-külön rögzítésre
• a vizsgálati személyek átlagos járás sebességgel 4-5 lépés megtétele után érték el az első platformot és sebességváltozás nélkül haladtak tovább a második platformra, majd sebességük további megtartásával még legalább 3 lépést tettek
A járás irányával párhuzamos vízszintes, vagyis a horizontális, illetve az alátámasztásra merőleges vertikális erőkomponenseket rögzítettük az idő függvényében 1000 Hz frekvenciával.
FV1
FV2
FV3
950
FH1
Fx [N]
550
B
ioW
e ar
m De
Fy [N]
o
Fz [N] Fx [N]
150
Fy [N] Fz [N]
TFH1 TFH2
FH2
-250
TFV1 TFV2 0 TFV3
0.4
0.8 Time (seconds)
TÖSSZ 1.2 TKÉTLÁB
1.6
Az elemzés során a horizontális és vertikális erő-idő görbék nevezetes erőcsúcs értékeit és idő tényezőit hasonlítottuk össze.
a támaszfázis hossza és a kettős támasz ideje
950
Fx [N] 550
Bi
e ar W o
m De
Fy [N]
o
Fz [N] Fx [N]
150
Fy [N] Fz [N] TKÉTLÁB
-250 0
0.4
0.8
1.2
Time (seconds) TÖSSZ
1.6
a horizontális talajreakció idő tényezőinek elemzése
950
Fx [N] 550
Bi
e ar W o
m De
Fy [N]
o
Fz [N] Fx [N]
150
Fy [N] Fz [N]
TFH1
-250 TFH2
0
0.4
0.8 Time (seconds)
1.2
1.6
a vertikális talajreakció idő tényezőinek elemzése
950
Fx [N] 550
Bi
e ar W o
m De
Fy [N]
o
Fz [N] Fx [N]
150
Fy [N] Fz [N]
TFV1 -250 TFV2
0
0.4
0.8 Time (seconds)
TFV3
1.2
1.6
járás időszerkezetének vizsgálata A rögzített adatokat a teljes támaszidőre vonatkoztatva normalizáltuk, hogy a vizsgálati személyek antropometriai méret különbségéből és a haladási sebesség eltéréseiből adódó különbségeket kizárjuk. 120% TKÉTLÁBE TKÉTLÁBN 100% TFH2E 80%TFH2N TFH1E 60%TFH1N TFV3E 40% TFV3N 20%TFV2E
0%
20%
40%
60%
80%
2E TF H
2N TF H
1E TF H
1N TF H
TF V3 E
TF V3 N
TF V2 E
TF V2 N
TFV1N
TF V1 E
TF V1 N
TFV2N 0% TFV1E
100%
120%
Az időváltozókban egyetlen mért adat esetében sem találtunk statisztikailag igazolható különbséget.
nullhipotézis igazolása • a támaszfázis időtartama nem különbözött, ami közel azonos sebességű járást jelent a két eltérő talpszerkezetű cipőben, továbbá ez a tény jogalapot jelent a további statisztikai összehasonlítások elvégzésére • sem a vertikális, sem a horizontális erőcsúcsok megjelenési idejében, sem a kettős támasz időtartamában nem volt statisztikailag igazolható különbség a normál és a speciális talpszerkezetű Enquist cipő összehasonlításakor • sem a támaszfázis sem a lengőfázis időszerkezetét nem befolyásolja az Enquist cipő
vizsgálati eredmény Az Enquist lábbeli nem változtatja meg a járás saroktámasz, gördítés, elrugaszkodás, kettős támasz és lengés fázisainak időváltozóit.
talajreakció erőadatok járás során A talajreakció erőadatokat (vertikális és horizontális) a testsúlyra vonatkoztatva normalizáltuk, hogy a vizsgálati személyek antropometriai méret különbségéből adódó különbségeket kizárjuk.
vertikális talajreakció erőadatok elemzése FV1
FV2
FV3
950
Fx [N] 550
Bi
e ar W o
m De
Fy [N]
o
Fz [N] Fx [N]
150
Fy [N] Fz [N]
-250 0
0.4
0.8 Time (seconds)
1.2
1.6
vertikális talajreakció erőadatok A RELATÍV VERTIKÁLIS TALAJREAKCIÓ ERŐ 180% 160%
P < 0,05
140% fV/TS (%)
120% 100% 80% 60% 40% 20% 0% FV1N
FV1E
FV2N
FV2E
FV3N
FV3E
A vertikális erőknél a támaszfázis elején (fékezéskor) kifejlődő erőcsúcs (FV1NFV1E) tekintetében szignifikáns különbséget találtunk. Az Enquist cipő használatakor ez az erőcsúcs kisebb, ami a talajjal történő „ütközéskor” a passzív mozgatórendszert érő kisebb terhelést jelent.
horizontális talajreakció erőadatok elemzése
950
FH1 Fx [N] 550
Bi
e ar W o
m De
Fy [N]
o
Fz [N] Fx [N]
150
Fy [N] Fz [N]
FH2
-250 0
0.4
0.8 Time (seconds)
1.2
1.6
horizontális talajreakció erőadatok A RELATÍV HORIZONTÁLIS TALAJREAKCIÓ ERŐ
P < 0,05
20% 15%
FH/TS (%)
10% 5% 0% FH1N
FH1E
FH2N
FH2E
-5% -10% -15%
A horizontális erők esetében az elrugaszkodás fázisában (gyorsításkor) kifejlődő erőcsúcs (FH2N-FH2E) az Enquist cipő használatakor szignifikánsan kisebb, ami azonos időváltozók mellett gazdaságosabb haladást jelent az Enquist cipő viselőinek.
nullhipotézis elvetése A talajreakció erők elemzésének eredményei alapján elvetettük a felállított nullhipotézist. • alapvető és jelentős különbséget találtunk a járás támaszfázisának (saroktámasz) kezdetén – ahol a vertikális erőcsúcs, amely a passzív mozgatórendszert legjobban terheli – szignifikánsan alacsonyabb értéket mutatott az Enquist cipő használatakor, miközben a járás irányába eső erőkomponens egyáltalán nem különbözött • szintén jelentős különbséget találtunk a járás elrugaszkodási fázisában, ahol a horizontális erőcsúcs az Enquist cipő használatakor szignifikánsan kisebb azonos időváltozók mellett, mely segíti a járásnak ezt a fázisát
összegzés
Enquist lábbeliben és hagyományos cipőben a járás fázisainak időváltozói nem mutatnak különbséget.
Kimondható, hogy az Enquist lábbeli nem billent ki a már megszokott járásritmusból, vagyis nem kell elsajátítani benne egy új járásmintát.
összegzés
Az Enquist lábbeliben ízületkímélőbb a járás, mint a vizsgált hagyományos cipőkben.
indikációk • egészségmegőrzés • arthrosis megelőzése, kezelése, tünetek enyhítése • minden olyan kórkép, ahol az alsó végtag ízületeinek, valamint a gerincnek a tehermentesítésére szükség van
összegzés
Az Enquist lábbeli segíti a járás elrugaszkodó fázisát, mely megkönnyíti a járást.
indikációk • alsó végtag rehabilitációja • elmerevített boka/térdízület • járástanulás alsóvégtagi protézissel • idegrendszeri kórképeknél járás könnyítése, segítése
