بررسی انرژی مکانیکی دویدن پابرهنه و مینیمال

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار بیومکانیک ورزشی، دانشکده تربیت بدنی و علوم ورزشی، دانشگاه مازندران.

2 دانشیار بیومکانیک ورزشی، دانشکده تربیت بدنی و علوم ورزشی، دانشگاه مازندران

چکیده

سابقه و هدف: اثر دویدن پابرهنه و دویدن با کفش‌های مینیمال همچنان به عنوان موضوعی چالش‌برانگیز مطرح است. هدف این مطالعه بررسی توان و انتقال انرژی مفاصل اندام‌ تحتانی حین دویدن پابرهنه و با  دو کفش مینیمال با سفتی متفاوت است.
مواد و روش‌ها: پانزده آزمودنی مرد سالم در سه شرایط دویدن پابرهنه و دو کفش مینیمال مسیر 15 متری آزمایشگاه را دویدند. داده‌های کینماتیکی و کینتیکی بوسیله پنج دوربین ویدیویی و یک تخته نیروسنج به صورت هم‌‌زمان جمع‌آوری شدند. بوسیله روش دینامیک معکوس توان مفصلی و ضریب جبران انرژی مکانیکی به عنوان شاخص انتقال انرژی محاسبه گردید.
یافته‌ها: هر دو کفش توان مفصل مچ پا را در مقایسه با دویدن پابرهنه در سطح ساجیتال افزایش دادند و در سطح فرونتال کفش PVC توان مثبت را نسبت به کفش نانو و پابرهنه کاهش داد. در مفصل زانو کفش PVC مقادیر توان بالاتری را در سطح فرونتال و ساجیتال نسبت به دویدن پابرهنه نشان داد. کفش نانو فقط توان مثبت بالاتری در سطح ساجیتال نسبت دویدن پابرهنه داشت. در مچ پا، دویدن پابرهنه انتقال انرژی کانسنتریک بالاتری در سطح ساجیتال نسبت دویدن با کفش داشت. همچنین انتقال انرژی دویدن پابرهنه در سطح هوریزنتال در هر دو حالت اکسنتریک و کانسنتریک بیشتر از کفش PVC بود. انتقال انرژی اکسنتریک کفش نانو در این سطح کمتر از دویدن پابرهنه بود.
نتیجه‌گیری: دویدن پابرهنه هم به لحاظ عملکردی و هم از نظر آسیب‌شناختی عملکرد بهتری نسبت به دو کفش مینیمال داشت. هرچند نتایج کفش مینیمال با زیره سفت‌تر (کفش نانو) شباهت بیشتری به دویدن پابرهنه داشت. توصیه می‌شود دوندگان به منظور کاهش آسیب و بهبود عملکرد، دویدن پابرهنه را در برنامه تمرینی خود لحاظ نمایند و بهتر است کفش‌های مینیمالی را انتخاب کنند که بیشتر دویدن پابرهنه را تقلید می‌کنند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Mechanical energy analysis of barefoot and minimalist running

نویسندگان [English]

  • Esmaeil Hosseininejad 1
  • Mansour Eslami 2
1 UMZ
2 UMZ
چکیده [English]

Background & Purpose: Minimalist and barefoot running are still a challenging topic. The purpose of this study was to investigate the three-dimensional ankle and knee joint power and energy transfer in barefoot and two minimalist shod conditions with different sole stiffness.
Methodology: Fifteen healthy men ran 15 meters pass way in barefoot and two shod conditions. Five video cameras synchronized with a force plate captured kinematics and kinetics data in the three running conditions. Inverse dynamic approach was used to calculate joints power and mechanical energy compensation coefficient as an energy transfer index.
Results: Both shoes increased peak positive power in the ankle as compared to the barefoot in the sagittal plane. In the frontal plane, PVC shoe decreased peak ankle positive power as compared to nano shoe and barefoot condition. At the knee, PVC shoe showed higher values of peak power than the barefoot in the frontal and sagittal planes. In addition, the energy transfer of barefoot running at the horizontal plane was higher in both eccentric and concentric transfer than PVC shoes. The eccentric energy transfer of nano shoe at this plane was less than barefoot running.
Conclusion: Barefoot running had better results (both functionally and pathologically) than two minimal shoes. Although the minimalist shoe with stiffer sole (nano shoes) was more similar to barefoot running. Runners are recommended to consider barefoot running in their workout program in order to reduce injuries and improve performance, and it is best to choose the minimal shoes that mimic barefoot running.

کلیدواژه‌ها [English]

  • barefoot running
  • minimal shoe
  • joint power
  • energy transfer
##Altman, A.R. and Davis, I.S., 2012. Barefoot running: biomechanics and implications for running injuries. Current sports medicine reports, 11(5), pp.244-250.##Davis, I.S., Rice, H.M. and Wearing, S.C., 2017. Why forefoot striking in minimal shoes might positively change the course of running injuries. Journal of sport and health science, 6(2), pp.154-161.##Rothschild, C., 2012. Running barefoot or in minimalist shoes: evidence or conjecture?. Strength & Conditioning Journal, 34(2), pp.8-17.##Perl, D.P., Daoud, A.I. and Lieberman, D.E., 2012. Effects of footwear and strike type on running economy. Med Sci Sports Exerc, 44(7), pp.1335-43.##Rao, G., Chambon, N., Guéguen, N., Berton, E. and Delattre, N., 2015. Does wearing shoes affect your biomechanical efficiency?. Journal of biomechanics, 48(3), pp.413-417.##Lee, S.P., Bailey, J.P., Smith, J.A., Barton, S., Brown, D. and Joyce, T., 2016. Adaptations of lumbar biomechanics after four weeks of running training with minimalist footwear and technique guidance: Implications for running-related lower back pain. Physical Therapy in Sport.##Squadrone, R. and Gallozzi, C., 2009. Biomechanical and physiological comparison of barefoot and two shod conditions in experienced barefoot runners. J Sports Med Phys Fitness, 49(1), pp.6-13.##Cheung, R.T. and Ngai, S.P., 2016. Effects of footwear on running economy in distance runners: A meta-analytical review. Journal of science and medicine in sport, 19(3), pp.260-266.##Lieberman, D.E., Venkadesan, M., Werbel, W.A., Daoud, A.I., D’andrea, S., Davis, I.S., Mang’Eni, R.O. and Pitsiladis, Y., 2010. Foot strike patterns and collision forces in habitually barefoot versus shod runners. Nature, 463(7280), p.531.##Cohler, M.H. and Casey, E., 2015. A Survey of Runners' Attitudes Toward and Experiences With Minimally Shod Running. PM&R, 7(8), pp.831-835.##Chen, T.L.W., Sze, L.K., Davis, I.S. and Cheung, R.T., 2016. Effects of training in minimalist shoes on the intrinsic and extrinsic foot muscle volume. Clinical Biomechanics, 36, pp.8-13.##Hein, T. and Grau, S., 2014. Can minimal running shoes imitate barefoot heel-toe running patterns? A comparison of lower leg kinematics. Journal of Sport and Health Science, 3(2), pp.67-73.##Larson, P., 2014. Comparison of foot strike patterns of barefoot and minimally shod runners in a recreational road race. Journal of Sport and Health Science, 3(2), pp.137-142.##Miller, E.E., Whitcome, K.K., Lieberman, D.E., Norton, H.L. and Dyer, R.E., 2014. The effect of minimal shoes on arch structure and intrinsic foot muscle strength. Journal of Sport and Health Science, 3(2), pp.74-85.##Bishop, M., Fiolkowski, P., Conrad, B., Brunt, D. and Horodyski, M., 2006. Athletic footwear, leg stiffness, and running kinematics. Journal of athletic training, 41(4), p.387.##Lohman III, E.B., Sackiriyas, K.S.B. and Swen, R.W., 2011. A comparison of the spatiotemporal parameters, kinematics, and biomechanics between shod, unshod, and minimally supported running as compared to walking. Physical Therapy in Sport, 12(4), pp.151-163.##Lieberman, D.E., 2012. What we can learn about running from barefoot running: an evolutionary medical perspective. Exercise and sport sciences reviews, 40(2), pp.63-72.##McGibbon, C.A., Krebs, D.E. and Puniello, M.S., 2001. Mechanical energy analysis identifies compensatory strategies in disabled elders’ gait. Journal of biomechanics, 34(4), pp.481-490.##Samson, W., Desroches, G., Cheze, L. and Dumas, R., 2009. 3D joint dynamics analysis of healthy children's gait. Journal of biomechanics, 42(15), pp.2447-2453.##McGibbon, C.A., Puniello, M.S. and Krebs, D.E., 2001. Mechanical energy transfer during gait in relation to strength impairment and pathology in elderly women. Clinical Biomechanics, 16(4), pp.324-333.##Winter, D.A., 2009. Biomechanics and motor control of human movement. John Wiley & Sons.##De Leva, P., 1996. Adjustments to Zatsiorsky-Seluyanov's segment inertia parameters. Journal of biomechanics, 29(9), pp.1223-1230.##Kutzner, I., Stephan, D., Dymke, J., Bender, A., Graichen, F. and Bergmann, G., 2013. The influence of footwear on knee joint loading during walking—in vivo load measurements with instrumented knee implants. Journal of biomechanics, 46(4), pp.796-800.##Hryvniak, D., Dicharry, J. and Wilder, R., 2014. Barefoot running survey: Evidence from the field. Journal of Sport and Health Science, 3(2), pp.131-136.##Franklin, S., Li, F.X. and Grey, M.J., 2018. Modifications in lower leg muscle activation when walking barefoot or in minimalist shoes across different age-groups. Gait & posture, 60, pp.1-5.##Malisoux, L., Gette, P., Chambon, N., Urhausen, A. and Theisen, D., 2017. Adaptation of running pattern to the drop of standard cushioned shoes: A randomised controlled trial with a 6-month follow-up. Journal of science and medicine in sport, 20(8), pp.734-739.##