مجله دانشکده پزشکی اصفهان

مجله دانشکده پزشکی اصفهان

اثر شیب تردمیل بر میانگین زاویه و دامنه‌ی حرکتی زانو در صفحه فرونتال طی راه‌رفتن و دویدن در افراد دارای ژنوواروم و سالم

نوع مقاله : Original Article(s)

نویسندگان
1 ﮔﺮوه ﺑﯿﻮﻣﮑﺎﻧﯿﮏ، داﻧﺸﮑﺪه‌ی ﺗﺮﺑﯿﺖ ﺑﺪﻧﯽ و ﻋﻠﻮم ورزﺷﯽ، داﻧﺸﮕﺎه شهید باهنر ﮐﺮﻣﺎن، ﮐﺮﻣﺎن، اﯾﺮان
2 ﮔﺮوه ﺑﯿﻮﻣﮑﺎﻧﯿﮏ، داﻧﺸﮑﺪه‌ی ﺗﺮﺑﯿﺖ ﺑﺪﻧﯽ و ﻋﻠﻮم ورزﺷﯽ، داﻧﺸﮕﺎه شهید ﺑﺎهنر ﮐﺮﻣﺎن، ﮐﺮﻣﺎن، اﯾﺮان
10.48305/jims.v44.i873.1384
چکیده
مقدمه: ژنوواروم با تغییر راستای اندام تحتانی می‌تواند کینماتیک زانو در صفحه فرونتال را تغییر دهد؛ با این‌حال، پاسخ زانو به شیب تردمیل در این افراد مشخص نیست. از این‌رو هدف پژوهش، بررسی اثر شیب بر میانگین زاویه و دامنه حرکتی زانو طی راه‌رفتن و دویدن در افراد دارای ژنوواروم و سالم بود.
روش‌ها: در این مطالعه نیمه‌تجربی با اندازه‌گیری‌های تکراری، ۳۶ مرد جوان (۱۸ فرد دارای ژنوواروم و ۱۸ فرد سالم) راه‌رفتن با سرعت 1/3 و دویدن با سرعت ۳ متر بر ثانیه را در شیب‌های صفر، ۵ و ۱۰ درصد انجام دادند. کینماتیک زانو با دوربین آنالیز حرکت سه‌بعدی ثبت و میانگین زاویه و دامنه حرکتی در صفحه فرونتال استخراج شد. داده‌ها با تحلیل واریانس آمیخته بررسی شدند..
یافته‌ها: افراد دارای ژنوواروم نسبت به افراد سالم، میانگین زاویه زانو در جهت واروس (0/005 = P) و دامنه‌ی حرکتی بیشتری داشتند (0/001 > P). دامنه‌ی حرکتی در دویدن بیشتر از راه ‌رفتن بود (0/002 = P) و با افزایش شیب کاهش یافت (0/001 > P). در گروه ژنوواروم، کاهش دامنه حرکتی با افزایش شیب روند خطی معنی‌داری داشت (0/003 = P). اثر شیب بر میانگین زاویه زانو و تعامل‌های گروه، فعالیت و شیب معنی‌دار نبود (0/05 < P).
نتیجه‌گیری: افزایش شیب تردمیل تا ۱۰ درصد با کاهش دامنه حرکتی زانو در صفحه فرونتال همراه بود، بدون آنکه میانگین انحراف زاویه‌ای زانو در جهت واروس افزایش یابد. الگوی پاسخ کینماتیکی به شیب نیز بین دو گروه تفاوت معنی‌داری نداشت. با توجه به بررسی‌نشدن متغیرهای کینتیکی و بارگذاری مفصل، نمی‌توان درباره ایمنی مکانیکی یا مناسب‌بودن شیب تردمیل برای تمرین نتیجه‌گیری کرد..

تازه های تحقیق

ساسان نادری: Google Scholar, PubMed

فریبرز محمدی پور: Google Scholar, PubMed

کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Effects of Treadmill Incline on Mean Knee Angle and Frontal-Plane Range of Motion During Walking and Running in Individuals with Genu Varum and Healthy Controls

نویسندگان English

Sasan Naderi 1
Amirreza Davoudpour Dehkordi 2
Fariborz MohammadiPour 1
1 Department of Biomechanics, Faculty of Physical Education and Sport Sciences, Shahid Bahonar University of Kerman, Kerman, Iran
2 Department of Biomechanics, Faculty of Physical Education and Sport Sciences, Shahid Bahonar University of Kerman, Kerman, Iran
چکیده English

Background: Genu varum may alter frontal-plane knee kinematics by changing lower-limb alignment; however, the knee response to treadmill incline in individuals with genu varum remains unclear. Therefore, this study aimed to investigate the effects of treadmill incline on mean knee angle and range of motion (ROM) during walking and running in individuals with genu varum and healthy controls.
Methods: In this quasi-experimental repeated-measures study, 36 young men (18 with genu varum and 18 healthy controls) performed walking at 1.3 m/s and running at 3 m/s on a treadmill at 0%, 5%, and 10% inclines. Knee kinematics were recorded using a three-dimensional motion analysis system, and mean knee angle and frontal-plane ROM were calculated. Data were analyzed using mixed analysis of variance.
Findings: Compared with healthy controls, individuals with genu varum showed a greater mean knee angle toward varus (p=0.005) and greater ROM (p<0.001). ROM was greater during running than walking (p=0.002) and decreased with increasing incline (p<0.001). In the genu varum group, ROM showed a significant linear decrease with increasing incline (p=0.003). The effect of incline on mean knee angle and the interactions among group, activity, and incline were not significant (p>0.05).
Conclusion: Increasing treadmill incline up to 10% was associated with reduced frontal-plane knee ROM without increasing mean knee angular deviation toward varus. The kinematic response to incline did not differ significantly between groups. As kinetic variables and joint loading were not assessed, no conclusions can be drawn regarding the mechanical safety or suitability of inclined treadmill exercise.

کلیدواژه‌ها English

Genu varum
Knee joint
Kinematics
Gait Analysis
Running
1.     Sharma L, Song J, Felson DT, Cahue S, Shamiyeh E, Dunlop DD. The role of knee alignment in disease progression and functional decline in knee osteoarthritis. JAMA 2001; 286(2): 188-95.
2.     Andriacchi TP, Mündermann A. The role of ambulatory mechanics in the initiation and progression of knee osteoarthritis. Curr Opin Rheumatol 2006; 18(5): 514-8.
3.     Hurwitz DE, Sumner DR, Andriacchi TP, Sugar DA. Dynamic knee loads during gait predict proximal tibial bone distribution. J Biomech 1998; 31(5): 423-30.
4.     Byrnes SK, Holder J, Stief F, Wearing S, Böhm H, Dussa CU, et al. Frontal plane knee moment in clinical gait analysis: A systematic review on the effect of kinematic gait changes. Gait Posture 2022; 98: 39-48.
5.     Kim J, Lee H-J, Lee S-H, Lee J, Chang WH, Ryu G-H, et al. Correlation between cardiopulmonary metabolic energy cost and lower-limb muscle activity during inclined treadmill gait in older adults. BMC Geriatr 2021; 21(1): 469.
6.     Haight DJ, Lerner ZF, Board WJ, Browning RC. A comparison of slow, uphill and fast, level walking on lower extremity biomechanics and tibiofemoral joint loading in obese and nonobese adults. J Orthop Res 2014; 32(2): 324-30.
7.     Franz JR, Kram R. The effects of grade and speed on leg muscle activations during walking. Gait Posture 2012; 35(1): 143-7.
8.     Haggerty M, Dickin DC, Popp J, Wang H. The influence of incline walking on joint mechanics. Gait Posture 2014; 39(4): 1017-21.
9.     Zeng X, Xie Z, Zhong G, Chen Y, Wen B, Li Y, et al. The 6DOF knee kinematics of healthy subjects during sloped walking compared to level walking. Gait Posture 2022; 95: 198-203.
10.  Naderi S, Mohammadipour F, Amir Seyfaddini M. The effects of different walking inclinations on knee angle in the frontal plane of patients with varus malalignment. Physical Treatments-Specific Physical Therapy Journal 2014; 4(3): 139-44.
11.  Davis RB, Õunpuu S, Tyburski D, Gage JR. A gait analysis data collection and reduction technique. Human Movement Science 1991; 10(5): 575-87.
12.  Dewolf AH, Ivanenko Y, Zelik KE, Lacquaniti F, Willems PA. Kinematic patterns while walking on a slope at different speeds. J Appl Physiol (1985) 2018; 125(2): 642-53.
13.  Xie H, Chien JH. Walking on different inclines affects gait symmetry differently in the anterior-posterior and vertical directions: implication for future sensorimotor training. PeerJ 2024; 12: e18096.
14.  Madadi-Shad M, Jafarnezhadgero A, Zago M, Granacher U. Effects of varus knee alignment on gait biomechanics and lower limb muscle activity in boys: A cross sectional study. Gait Posture 2019; 72: 69-75.
15.  Keller TS, Weisberger AM, Ray JL, Hasan SS, Shiavi RG, Spengler DM. Relationship between vertical ground reaction force and speed during walking, slow jogging, and running. Clin Biomech (Bristol) 1996; 11(5): 253-9.
16.  Fain A, McCarthy A, Nindl BC, Fuller JT, Wills JA, Doyle TL. IMUs can estimate hip and knee range of motion during walking tasks but are not sensitive to changes in load or grade. Sensors 2024; 24(5): 1675.
17.  Kent JA, Sommerfeld JH, Stergiou N. Changes in human walking dynamics induced by uneven terrain are reduced with ongoing exposure, but a higher variability persists. Sci Rep 2019; 9(1): 17664.
18.  Naderi S, Mohammadipour F, Amir Seyfaddini MR. Kinematics of Lower Extremity During Forward and Backward Walking on Different Gradients. J Appl Physiol (1985) 2017; 7(2): 71-8.
19.  Zeni Jr J, Richards JG, Higginson J. Two simple methods for determining gait events during treadmill and overground walking using kinematic data. Gait Posture 2008; 27(4): 710-4.
20.  Gidley AD, Bailey JP. Walking kinematic coordination becomes more in-phase at extreme inclines. J Appl Biomech 2023; 39(6): 361-9.
21.  Lu C, Al-Juaid R, Al-Amri M. Gait stability characteristics in able-bodied individuals during self-paced inclined treadmill walking: within-subject repeated-measures study. JMIR Form Res 2023; 7(1): e42769.
22.  Higgins S, Dickin DC, Hankemeier D, Wells MD, Wang H. The effect of incline walking on lower extremity and trunk mechanics in older adults. Sports Med Health Sci 2025; 7(1): 56-60.
23.  Yoon J-y, Moon SW. Impacts of asymmetric hip rotation angle on gait biomechanics in patients with knee osteoarthritis. Knee Surg Relat Res 2024; 36(1): 23.
24.  Zhang L, Liu G, Yan Y, Han B, Li H, Ma J, et al. A subject-specific musculoskeletal model to predict the tibiofemoral contact forces during daily living activities. Comput Methods Biomech Biomed Engin 2023; 26(8): 972-85.
25.  Bowd J, Van Rossom S, Williams D, Elson D, Wilson C, Whatling G, et al. Using musculoskeletal modelling to estimate knee joint loading pre and post high tibial osteotomy. Clin Biomech (Bristol) 2023; 101: 105855.
26.  Wang W, Tsai T-Y, Zhang C, Lin J, Dai W, Zhang M, et al. Comparison of instantaneous knee kinematics during walking and running. Gait Posture 2022; 97: 8-12.
27.  Willwacher S, Kurz M, Robbin J, Thelen M, Hamill J, Kelly L, et al. Running-related biomechanical risk factors for overuse injuries in distance runners: a systematic review considering injury specificity and the potentials for future research. Sports Med 2022; 52(8): 1863-77.
دوره 44، شماره 873
ویژه‌نامه پزشکی ورزشی
مرداد و شهریور 1405
صفحه 1383-1393

  • تاریخ دریافت 02 شهریور 1405
  • تاریخ پذیرش 04 مهر 1405