リケラボ論文検索は、全国の大学リポジトリにある学位論文・教授論文を一括検索できる論文検索サービスです。

リケラボ 全国の大学リポジトリにある学位論文・教授論文を一括検索するならリケラボ論文検索大学・研究所にある論文を検索できる

リケラボ 全国の大学リポジトリにある学位論文・教授論文を一括検索するならリケラボ論文検索大学・研究所にある論文を検索できる

大学・研究所にある論文を検索できる 「Effects of limited previously acquired information about falling height on lower limb biomechanics when individuals are landing with limited visual input」の論文概要。リケラボ論文検索は、全国の大学リポジトリにある学位論文・教授論文を一括検索できる論文検索サービスです。
リケラボ

コピーが完了しました

URLをコピーしました

論文の公開元へ論文の公開元へ
書き出し

Effects of limited previously acquired information about falling height on lower limb biomechanics when individuals are landing with limited visual input

阿部 巧 広島大学

2022.08.29

概要

背景：膝前十字靭帯（Anterior cruciate ligament、以下ACL）損傷はスポーツ活動中に好発する外傷である。着地等の動作中に生じる床反力の増加や膝屈曲角度の減少等、ACL損傷に関連する運動学・運動力学的要因は報告されているが、これらを防ぐための予防プログラムは確立されていない。ACL損傷の特徴として、膝への直接外力を伴わない非接触損傷の割合が高いことが挙げられる。すなわち、姿勢制御により損傷危険肢位を回避することで損傷を予防できる可能性がある。適切な姿勢制御を行うためには、動作を行う環境の情報を適切に得ることが重要であり、視覚は情報獲得に大きく貢献する。しかし、予め環境の情報が得られた場合、視覚情報の制限が姿勢制御に与える影響は少ないことが報告されており、環境への事前知識が動作時の姿勢制御に影響を与えると考えられる。落下高度は着地の衝撃発生タイミングや衝撃の大きさに影響を与えるが、落下高度についての事前知識が着地動作時の下肢・体幹バイオメカニクスに与える影響については一定の見解を得られていない。そこで本研究は、視覚情報制限下における落下高度の事前知識の有無が着地時の下肢バイオメカニクスに与える影響を明らかにすることで、ACL損傷メカニズム解明の一助とすることを目的とした。

方法：被験者は健常若年者20名とし、ドロップ着地動作を課題動作とした。落下高度は30cmまたは20cmとし、試行ごとに無作為に落下高度を設定した。課題条件は、視覚情報及び落下高度の事前知識を制限したUnknown条件、視覚情報は制限し落下高度の事前知識を与えたKnown条件、視覚情報及び落下高度の情報を制限しないControl条件の3条件とした。赤外線カメラを用いた三次元動作解析装置（Vicon MX, Vicon Motion Systems, Oxford, UK）を使用し、被験者の体表に貼付した赤外線反射マーカーの座標を計測した。座標データより、体幹及び下肢関節の運動学データを算出した。また、床反力計（AMTI, MA, USA）を使用し、運動力学データを計測した。解析区間は接地時から床反力ピーク出現時までとし、得られたデータより、床反力最大値（垂直及び後方）、身体重心位置変化量（垂直及び前方）、体幹及び下肢関節（膝関節、股関節、足関節）屈曲角度、下肢関節の伸展モーメントを算出した。床反力に対する下肢関節の対応を評価するため、各下肢関節及び下肢全体のスティフネスを算出し、下肢関節における衝撃吸収機能を評価するために各下肢関節の仕事量を算出した。各条件間における算出項目の比較には反復測定一元配置分散分析を用い、条件の主効果が確認された場合にはShafferの方法を用いて事後検定を行った。なお、有意水準はｐ＝0.05とした。

結果：Unknown条件において、垂直及び後方床反力が他の2群に比べて優位に高値を示した。また、膝・足関節及び体幹屈曲角度変化量、身体重心前方移動量、レッグスティフネス、膝関節スティフネス、足関節仕事量はUnknown条件において他の2群に比べて優位に低値を示した。

考察：垂直及び後方床反力の増加はACL損傷のリスク要因であるため、視覚制限下における落下高度の事前知識の欠如は着地時のACL損傷リスクを高めることが示された。
　垂直床反力の増加にはレッグスティフネスの増加と足関節の衝撃吸収機能の低下が影響する。
　予測困難な外乱が生じた場合、下肢関節運動を減少させ、レッグスティフネスを高めることで身体の安定性を高める反応が生じる。Unknown条件においても、着地時の外乱は予測困難であるため、レッグスティフネスが増加したと考えられる。また、不安定な面への着地動作において、接地時の足関節底屈角度を減少させることで支持面を早期に獲得する姿勢制御が行われることが報告されており、Unknown条件においても同様の制御が生じたと考えられる。しかし、接地時の足関節底屈角度の減少は、足関節背屈角度変化量の減少をもたらし、着地動作中の足関節における衝撃吸収機能を低下させた。すなわち、Unknown条件において、着地後早期の安定性を確保するための代償として、垂直床反力の増加が生じたと考えられる。
　後方床反力の増加には、体幹屈曲運動の減少が影響する。予測困難な外乱が生じる環境や恐怖を感じる環境において、体幹屈曲運動は減少するため、Unknown条件においても同様の反応が生じたと考える。本研究の運動課題は前方へのドロップ着地動作であるため、着地時の身体重心は前方へ移動し、前方への転倒リスクが高まる。体幹屈曲運動の減少は重心の前方移動を抑制するため、前方への転倒を予防するために体幹屈曲運動を減少させたと推察される。しかし、重心の前方移動減少は後方床反力の増加を引き起こす。すなわち、転倒リスク減少の代償として後方床反力の増加が生じたと考えられる。
　以上より、視覚制限下における落下高度の事前知識の欠如に対し、着地時の身体安定性を高め、転倒を予防する反応が生じ、その代償としてACL損傷のリスク要因である垂直及び後方床反力が増加したことが示された。

論文の公開元へ

関連論文

関連論文をもっと見る

参考文献

Alentorn-Geli, E., Myer, G.D., Silvers, H.J., Samitier, G., Romero, D., L´azaro-Haro, C., Cugat, R., 2009. Prevention of non-contact anterior cruciate ligament injuries in soccer players. Part 1: mechanisms of injury and underlying risk factors. Knee Surg. Sport Traumatol. Arthrosc. 17, 705–729. https://doi.org/10.1007/s00167-009-0813-1.

Ali, N., Robertson, D.G.E., Rouhi, G., 2014. Sagittal plane body kinematics and kinetics during single-leg landing from increasing vertical heights and horizontal distances: implications for risk of non-contact ACL injury. Knee 21, 38–46. https://doi.org/ 10.1016/J.KNEE.2012.12.003.

Almonroeder, T.G., Jayawickrema, J., Richardson, C.T., Mercker, K.L., 2020. The influence of attentional focus on landing stiffness in female athletes: a cross-sectional study. Int. J. Sports Phys. Ther. 15, 510–518 doi: 33354384.

Andriacchi, T.P., Alexander, E.J., Toney, M.K., Dyrby, C., Sum, J., 1998. A point cluster method for in vivo motion analysis: applied to a study of knee kinematics. J. Biomech. Eng. 120, 743–749. https://doi.org/10.1115/1.2834888.

Choy, N.L., Brauer, S., Nitz, J., 2003. Changes in postural stability in women aged 20 to 80 years. J. Gerontol. Ser. A Biol. Sci. Med. Sci. 58, 525–530. https://doi.org/ 10.1093/gerona/58.6.m525.

Davis, D.J., Hinshaw, T.J., Critchley, M.L., Dai, B., 2019. Mid-flight trunk flexion and extension altered segment and lower extremity joint movements and subsequent landing mechanics. J. Sci. Med. Sport 22. https://doi.org/10.1016/j. jsams.2019.03.001.

Devita, P., Skelly, W.A., 1992. Effect of landing stiffness on joint kinetics and energetics in the lower extremity. Med. Sci. Sports Exerc. 24, 108–115.

Gambelli, C.N., Schepens, B., 2020. Motor control of landing in an unsteady environment. Gait Posture. https://doi.org/10.1016/j.gaitpost.2020.06.017.

Harris, J.D., Abrams, G.D., Bach, B.R., Williams, D., Heidloff, D., Bush-Joseph, C.A., Verma, N.N., Forsythe, B., Cole, B.J., 2014. Return to sport after ACL reconstruction. Orthopedics 37. https://doi.org/10.3928/01477447-20140124-10.

Helm, M., Freyler, K., Waldvogel, J., Gollhofer, A., Ritzmann, R., 2019. The relationship between leg stiffness, forces and neural control of the leg musculature during the stretch-shortening cycle is dependent on the anticipation of drop height. Eur. J. Appl. Physiol. 119, 1981–1999. https://doi.org/10.1007/s00421-019-04186-7.

Helm, M., Freyler, K., Waldvogel, J., Lauber, B., Gollhofer, A., Ritzmann, R., 2020. Anticipation of drop height affects neuromuscular control and muscle-tendon mechanics. Scand. J. Med. Sci. Sports 30, 46–63. https://doi.org/10.1111/ sms.13550.

Hsu, W.L., Scholz, J.P., Scho¨ner, G., Jeka, J.J., Kiemel, T., 2007. Control and estimation of posture during quiet stance depends on multijoint coordination. J. Neurophysiol. 97, 3024–3035. https://doi.org/10.1152/jn.01142.2006.

Kaplan, Y., Witvrouw, E., 2019. When is it Safe to Return to Sport after ACL Reconstruction? Reviewing the Criteria. Sports Health. https://doi.org/10.1177/ 1941738119846502.

Kim, H., Nnodim, J.O., Richardson, J.K., Ashton-Miller, J.A., 2013. Effect of age on the ability to recover from a single unexpected underfoot perturbation during gait: kinematic responses. Gait Posture 38, 853–857. https://doi.org/10.1016/j. gaitpost.2013.04.013.

Kim, H.J., Lee, J.H., Lee, D.H., 2017. Proprioception in patients with anterior cruciate ligament tears: a meta-analysis comparing injured and uninjured limbs. Am. J. Sports Med. 45, 2916–2922. https://doi.org/10.1177/0363546516682231.

Kipp, K., Brown, T.N., McLean, S.G., Palmieri-Smith, R.M., 2013. Decision making and experience level influence frontal plane knee joint biomechanics during a cutting maneuver. J. Appl. Biomech. 29, 756–762. https://doi.org/10.1123/jab.29.6.756.

Koga, H., Nakamae, A., Shima, Y., Iwasa, J., Myklebust, G., Engebretsen, L., Bahr, R., Krosshaug, T., 2010. Mechanisms for noncontact anterior cruciate ligament injuries: knee joint kinematics in 10 injury situations from female team handball and basketball. Am. J. Sports Med. 38, 2218–2225. https://doi.org/10.1177/ 0363546510373570.

Krosshaug, T., Nakamae, A., Boden, B.P., Engebretsen, L., Smith, G., Slauterbeck, J.R., Hewett, T.E., Bahr, R., 2007. Mechanisms of anterior cruciate ligament injury in basketball: video analysis of 39 cases. Am. J. Sports Med. 35, 359–367. https://doi. org/10.1177/0363546506293899.

Lepp¨anen, M., Pasanen, K., Kujala, U.M., Vasankari, T., Kannus, P., A¨yra¨mo¨, S., Krosshaug, T., Bahr, R., Avela, J., Perttunen, J., Parkkari, J., 2017. Stiff landings are associated with increased ACL injury risk in young female basketball and floorball players. Am. J. Sports Med. 45, 386–393. https://doi.org/10.1177/ 0363546516665810.

Liebermann, D.G., Goodman, D., 2007. Pre-landing muscle timing and post-landing effects of falling with continuous vision and in blindfold conditions. J. Electromyogr. Kinesiol. 17, 212–227. https://doi.org/10.1016/j.jelekin.2006.01.011.

Louw, Q., Gillion, N., van Niekerk, S.M., Morris, L., Baumeister, J., 2015. The effect of vision on knee biomechanics during functional activities - a systematic review. J. Sci. Med. Sport. https://doi.org/10.1016/j.jsams.2014.06.009.

McKinley, P., Pedotti, A., 1992. Motor strategies in landing from a jump: the role of skill in task execution. Exp. Brain Res. 90, 427–440. https://doi.org/10.1007/ BF00227257.

Monfort, S.M., Pradarelli, J.J., Grooms, D.R., Hutchison, K.A., Onate, J.A., Chaudhari, A. M.W., 2019. Visual-spatial memory deficits are related to increased knee Valgus angle during a sport-specific sidestep cut. Am. J. Sports Med. 47, 1488–1495. https://doi.org/10.1177/0363546519834544.

Mullally, E.M., Atack, A.C., Glaister, M., Clark, N.C., 2021. Situations and mechanisms of non-contact knee injury in adult netball: A systematic review. Phys. Ther. Sport. https://doi.org/10.1016/j.ptsp.2020.12.004.

Mulligan, D., Lohse, K.R., Hodges, N.J., 2016. Evidence for dual mechanisms of action prediction dependent on acquired visual-motor experiences. J. Exp. Psychol. Hum. Percept. Perform. 42, 1615–1626. https://doi.org/10.1037/xhp0000241.

Niederer, D., Engeroff, T., Wilke, J., Vogt, L., Banzer, W., 2018. Return to play, performance, and career duration after anterior cruciate ligament rupture: a case–control study in the five biggest football nations in Europe. Scand. J. Med. Sci. Sports 28, 2226–2233. https://doi.org/10.1111/sms.13245.

Sandon, A., Krutsch, W., Alt, V., Forssblad, M., 2021. Increased occurrence of ACL injuries for football players in teams changing coach and for players going to a higher division. Knee Surg. Sport Traumatol. Arthrosc. https://doi.org/10.1007/ s00167-021-06604-w.

Schwesig, R., Goldich, Y., Hahn, A., Müller, A., Kohen-Raz, R., Kluttig, A., Morad, Y., 2011. Postural control in subjects with visual impairment. Eur. J. Ophthalmol. 21, 303–309. https://doi.org/10.5301/EJO.2010.5504.

Sell, T.C., Ferris, C.M., Abt, J.P., Tsai, Y.S., Myers, J.B., Fu, F.H., Lephart, S.M., 2007.

Predictors of proximal tibia anterior shear force during a vertical stop-jump. J. Orthop. Res. 25, 1589–1597. https://doi.org/10.1002/jor.20459.

Shafer, R.L., Solomon, E.M., Newell, K.M., Lewis, M.H., Bodfish, J.W., 2019. Visual feedback during motor performance is associated with increased complexity and adaptability of motor and neural output. Behav. Brain Res. 376 https://doi.org/ 10.1016/j.bbr.2019.112214.

Shaw, J.A., Stefanyk, L.E., Frank, J.S., Jog, M.S., Adkin, A.L., 2012. Effects of age and pathology on stance modifications in response to increased postural threat. Gait Posture 35, 658–661. https://doi.org/10.1016/j.gaitpost.2011.12.020.

Shimokochi, Y., Ambegaonkar, J.P., Meyer, E.G., Lee, S.Y., Shultz, S.J., 2013. Changing sagittal plane body position during single-leg landings influences the risk of non- contact anterior cruciate ligament injury. Knee Surg. Sport Traumatol. Arthrosc. 21, 888–897. https://doi.org/10.1007/s00167-012-2011-9.

Van Der Burg, J.C.E., Pijnappels, M., Van Die¨en, J.H., 2005. Out-of-plane trunk movements and trunk muscle activity after a trip during walking. Exp. Brain Res. 165, 407–412. https://doi.org/10.1007/s00221-005-2312-z.

Zaback, M., Adkin, A.L., Carpenter, M.G., 2019. Adaptation of emotional state and standing balance parameters following repeated exposure to height-induced postural threat. Sci. Rep. 9 https://doi.org/10.1038/s41598-019-48722-z.

参考文献をもっと見る

全国の大学の
卒論・修論・学位論文
を
一発検索！

この論文の関連論文を見る