Comparison of the rigidity and forefoot – Rearfoot kinematics from three forefoot tracking marker clusters during walking and weight-bearing foot pronation-supination
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Artigo de periódico
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Comparação da rigidez e do antepé – Cinemática do retropé a partir de três grupos de marcadores de rastreamento do antepé durante caminhada e pronação-supinação do pé com suporte de peso
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Resumo
Due to the relative motion among the foot rays, the present study aimed to compare the rigidity as well as the forefoot – rearfoot kinematics obtained from three forefoot tracking marker clusters during walking and foot pronation-supination (PROSUP). Nineteen healthy adults performed six walking trials and ten cycles of foot PROSUP movements recorded by an optoelectronic system. Rearfoot's and forefoot's coordinate system were equal for all setups, only the forefoot's tracking markers locations varied among them, which were: (1st) a typical cluster, focusing on the proximal forefoot, (2nd) a second typical cluster, focusing on the distal forefoot and outer metatarsals, and (3rd) a new cluster proposition, focusing on the distal forefoot and central metatarsals. Cluster rigidity was the normalized intra-markers residual, and forefoot – rearfoot angles were the forefoot motion relative to the rearfoot at the peak of each plane of motion. Repeated-measures ANOVA with pairwise comparisons (a = 0.05) revealed that the 3rd cluster had the smallest residual (p < 0.001) in comparison with the other clusters for both walking and PROSUP. Differences between forefoot – rearfoot angles were found in the sagittal plane for walking (p < 0.001), but not for PROSUP (p > 0.686). In the frontal and transverse planes, all clusters showed different forefoot – rearfoot angles (p < 0.001) for both walking and PROSUP. The 1st cluster showed smaller ROM in the three planes during walking, and the 3rd cluster was the only that showed forefoot – rearfoot inversion during maximum pronation. Therefore, the new forefoot tracking marker cluster proposition (3rd cluster) captured different forefoot – rearfoot kinematics and can be recommended when the objective is to maximize the cluster rigidity.
Abstract
Devido ao movimento relativo entre os raios do pé, o presente estudo teve como objetivo comparar a rigidez, bem como a cinemática antepé – retropé obtida a partir de três grupos de marcadores de rastreamento do antepé durante a caminhada e pronação-supinação do pé (PROSUP). Dezenove adultos saudáveis realizaram seis tentativas de caminhada e dez ciclos de movimentos dos pés PROSUP registrados por sistema optoeletrônico. O sistema de coordenadas do retropé e do antepé foi igual para todas as configurações, apenas as localizações dos marcadores de rastreamento do antepé variaram entre eles, que foram: (1º) um agrupamento típico, com foco no antepé proximal, (2º) um segundo agrupamento típico, com foco no antepé distal e metatarsos externos, e (3º) uma nova proposição de cluster, com foco no antepé distal e metatarsos centrais. A rigidez do cluster foi o resíduo intra-marcadores normalizado, e os ângulos antepé-retropé foram o movimento do antepé em relação ao retropé no pico de cada plano de movimento. ANOVA de medidas repetidas com comparações pareadas (a = 0,05) revelou que o 3º cluster apresentou o menor resíduo (p<0,001) em comparação com os demais clusters tanto para caminhada quanto para PROSUP. Diferenças entre os ângulos antepé – retropé foram encontradas no plano sagital para caminhada (p<0,001), mas não para PROSUP (p>0,686). Nos planos frontal e transversal, todos os clusters apresentaram diferentes ângulos antepé – retropé (p<0,001) tanto para caminhada quanto para PROSUP. O 1º cluster apresentou menor ADM nos três planos durante a caminhada, e o 3º cluster foi o único que apresentou inversão antepé – retropé durante a pronação máxima. Portanto, a nova proposta de cluster de marcadores de rastreamento do antepé (3º cluster) capturou diferentes cinemáticas antepé-retropé e pode ser recomendada quando o objetivo é maximizar a rigidez do cluster.
Assunto
Pé, Articulações do pé, Análise de movimento humano, Captura de movimento
Palavras-chave
Segmented foot, Midtarsal joints, Motion analysis, Rigid body, Markers tracking
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https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0021929019306098