A comparison of the kinematics and kinetics of barefoot and shod running in children with cerebral palsy
Tinker M, Betten A, Morris S, et al (2022)
A comparison of the kinematics and kinetics of barefoot and shod running in children with cerebral palsy.
小児麻痺のランニング動作改善、足関節の機能性アップ
abst
Background The biomechanics of barefoot and shod running are different for typically developing children but unknown for children with cerebral palsy (CP). Such differences may have implications for injury and performance. Aims The primary aims of this study were to compare the lower limb biomechanics of barefoot and shod running in children with CP, and to determine whether any differences were the same in GMFCS levels I and II. Methods This cross-sectional study examined 38 children with CP (n=24 (GMFCS) level I; n=14 GMFCS II), running overground at 3 speeds (jog, run, sprint) in barefoot and shod conditions. Marker trajectories and force plate data were recorded, and lower limb kinematics, kinetics and spatiotemporal variables were derived. Differences between barefoot and shod running were analysed using linear mixed models. Results For both GMFCS levels, barefoot running resulted in higher loading rates, but smaller impact peaks at all speeds. Barefoot running was associated with greater hip and knee power; less ankle dorsiflexion and hip flexion at initial contact, and less ankle and knee range of motion during stance, compared to shod running, at all speeds. Barefoot stride length was shortened, and cadence increased compared to shod during jogging and running but not sprinting. For GMFCS level I only, barefoot running involved a higher incidence of forefoot strike, greater ankle power generation and less hip range of motion during stance. Significance Running barefoot may facilitate running performance by increasing power generation at the ankle in children with CP, GMFCS level I. Higher barefoot loading rates may have implications for performance and injury. 背景 裸足で走ることと靴で走ることのバイオメカニクスは，定型発達児では異なるが，脳性麻痺児では不明である．このような違いは、怪我やパフォーマンスに影響を与える可能性がある。 本研究の目的は，脳性麻痺児の裸足走と徒競走の下肢バイオメカニクスを比較し，GMFCSレベルIとIIで同じ違いがあるかどうかを明らかにすることである． 方法 本断面研究では、38名のCP児（n=24（GMFCS）レベルI；n=14 GMFCS II）が、裸足と靴の状態で3速度（ジョグ、ラン、スプリント）で地上を走る様子を調査した。マーカー軌跡とフォースプレートデータを記録し、下肢の運動学、動力学、時空間変数を導出した。裸足と靴のランニングの違いは線形混合モデルを用いて分析された。 結果 GMFCSの両レベルにおいて、裸足でのランニングは負荷率が高いが、すべての速度で衝撃のピークが小さかった。裸足でのランニングは、靴を履いたランニングと比較して、すべての速度において、股関節と膝関節のパワーが大きく、初期接触時の足関節背屈と股関節の屈曲が小さく、立脚時の足関節と膝関節の可動域が小さいことが示された。また、ジョギングとランニングでは、裸足の方が歩幅が短くなり、ケイデンスが増加したが、スプリントでは、裸足の方が歩幅が短くなり、ケイデンスが増加しなかった。GMFCSレベル1では、裸足走行は前足部打撃の発生率が高く、足関節の発電量が多く、立脚時の股関節の可動域が小さかった。 意義 裸足でのランニングは，GMFCSレベルIのCP児の足首の発電量を増加させ，ランニングパフォーマンスを向上させる可能性がある．裸足での負荷率が高くなると，パフォーマンスと傷害に影響を及ぼす可能性がある．