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 KarBiomechanika 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 műszerKistler Force Plate System (2 erőplatóval háromdimenziós talajreakció

elemzés, Bioware 2812D feldolgozó program, mintafelvételi frekvencia 1000 Hz).

alkalmazott statisztikai módszerA 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

0 0.4 0.8 1.2 1.6

-250

150

550

950

Time (seconds)

Fx [N]

Fy [N]

Fz [N]

Fx [N]

Fy [N]

Fz [N]

FV1 FV2 FV3

FH1

FH2TFV1

TFV2

TFV3

TFH1

TFH2

TÖSSZ

TKÉTLÁB

A járás irányával párhuzamos vízszintes, vagyis a horizontális, illetve az alátámasztásra merőleges vertikális erőkomponenseket rögzítettük az idő függvényében

1000 Hz frekvenciával.

Az elemzés során a horizontális és vertikális erő-idő görbék nevezetes erőcsúcs értékeit és idő tényezőit hasonlítottuk össze.

0 0.4 0.8 1.2 1.6

-250

150

550

950

Time (seconds)

Fx [N]

Fy [N]

Fz [N]

Fx [N]

Fy [N]

Fz [N]

TKÉTLÁB

TÖSSZ

a támaszfázis hossza és a kettős támasz ideje

0 0.4 0.8 1.2 1.6

-250

150

550

950

Time (seconds)

Fx [N]

Fy [N]

Fz [N]

Fx [N]

Fy [N]

Fz [N]

TFH1

TFH2

a horizontális talajreakció idő tényezőinek elemzése

0 0.4 0.8 1.2 1.6

-250

150

550

950

Time (seconds)

Fx [N]

Fy [N]

Fz [N]

Fx [N]

Fy [N]

Fz [N]

TFV1

TFV2

TFV3

a vertikális talajreakció idő tényezőinek elemzése

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.

Az időváltozókban egyetlen mért adat esetében sem találtunk statisztikailag igazolható különbséget.

A TÁMASZFÁZIS IDŐ VÁLTOZÓI A TELJES TÁMASZIDŐ SZÁZALÉKÁBAN

0%

20%

40%

60%

80%

100%

120%

A TÁMASZFÁZIS IDŐ VÁLTOZÓI A TELJES TÁMASZIDŐ SZÁZALÉKÁBAN

0% 20% 40% 60% 80% 100% 120%

TFV1N

TFV1E

TFV2N

TFV2E

TFV3N

TFV3E

TFH1N

TFH1E

TFH2N

TFH2E

TKÉTLÁBN

TKÉTLÁBE

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.

0 0.4 0.8 1.2 1.6

-250

150

550

950

Time (seconds)

Fx [N]

Fy [N]

Fz [N]

Fx [N]

Fy [N]

Fz [N]

FV2FV3FV1

vertikális talajreakció erőadatok elemzése

A RELATÍV VERTIKÁLIS TALAJREAKCIÓ ERŐ

0%

20%

40%

60%

80%

100%

120%

140%

160%

180%

FV1N FV1E FV2N FV2E FV3N FV3E

fV/T

S (

%)

P 0,05

A vertikális erőknél a támaszfázis elején (fékezéskor) kifejlődő erőcsúcs (FV1N-FV1E) tekintetében szignifikáns különbséget találtunk.

Az Enquist cipő használatakor ez az erőcsúcs kisebb, ami a talajjal történő „ütközéskor” a passzív mozgatórendszert érő kisebb terhelést jelent.

vertikális talajreakció erőadatok

0 0.4 0.8 1.2 1.6

-250

150

550

950

Time (seconds)

Fx [N]

Fy [N]

Fz [N]

Fx [N]

Fy [N]

Fz [N]

FH1

FH2

horizontális talajreakció erőadatok elemzése

A RELATÍV HORIZONTÁLIS TALAJREAKCIÓ ERŐ

-15%

-10%

-5%

0%

5%

10%

15%

20%

FH1N FH1E FH2N FH2E

FH

/TS

(%

)

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.

horizontális talajreakció erőadatok

P 0,05

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

nullhipotézis elvetése

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

összegzés