Effects of Barefoot and Shod on the In Vivo Kinematics of Medial Longitudinal Arch During Running Based on a High-Speed Dual Fluoroscopic Imaging System
Su W, Zhang S, Ye D, et al (2022)
Effects of Barefoot and Shod on the In Vivo Kinematics of Medial Longitudinal Arch During Running Based on a High-Speed Dual Fluoroscopic Imaging System.
Frontiers Bioeng Biotechnology 10:917675.
https://gyazo.com/8654df40ccf00ef74263322167060325
Abstract and figures
Shoes affect the biomechanical properties of the medial longitudinal arch (MLA) and further influence the foot’s overall function. Most previous studies on the MLA were based on traditional skin-marker motion capture, and the observation of real foot motion inside the shoes is difficult. Thus, the effect of shoe parameters on the natural MLA movement during running remains in question. Therefore, this study aimed to investigate the differences in the MLA’s kinematics between shod and barefoot running by using a high-speed dual fluoroscopic imaging system (DFIS). Fifteen healthy habitual rearfoot runners were recruited. All participants ran at a speed of 3 m/s ± 5% along with an elevated runway in barefoot and shod conditions. High-speed DFIS was used to acquire the radiographic images of MLA movements in the whole stance phase, and the kinematics of the MLA were calculated. Paired sample t-tests were used to compare the kinematic characteristics of the MLA during the stance phase between shod and barefoot conditions. Compared with barefoot, shoe-wearing showed significant changes (p < 0.05) as follows: 1) the first metatarsal moved with less lateral direction at 80%, less anterior translation at 20%, and less superiority at 10–70% of the stance phase; 2) the first metatarsal moved with less inversion amounting to 20–60%, less dorsiflexion at 0–10% of the stance phase; 3) the inversion/eversion range of motion (ROM) of the first metatarsal relative to calcaneus was reduced; 4) the MLA angles at 0–70% of the stance phase were reduced; 5) the maximum MLA angle and MLA angle ROM were reduced in the shod condition. Based on high-speed DFIS, the above results indicated that shoe-wearing limited the movement of MLA, especially reducing the MLA angles, suggesting that shoes restricted the compression and recoil of the MLA, which further affected the spring-like function of the MLA.
靴は内側縦アーチ（MLA）のバイオメカニクス的特性に影響を与え、さらに足全体の機能にも影響を与える。MLAに関する先行研究の多くは、従来の皮膚マーカーを用いたモーションキャプチャに基づいており、シューズ内の実際の足部運動を観察することは困難であった。そのため、ランニング中の自然なMLAの動きにシューズのパラメータが与える影響については、依然として疑問が残る。そこで本研究では、高速二重透視イメージングシステム（DFIS）を用いて、靴を履いて走る場合と裸足で走る場合のMLAの運動特性の違いについて検討することを目的とした。健康な後肢の習慣的なランナー15名を募集した。参加者は全員、裸足と靴の状態で、高架走路に沿って3m/s±5%の速度で走った。高速DFISを用いて立脚相全体のMLA運動のX線画像を取得し、MLAのキネマティクスを算出した。立脚相におけるMLAの運動学的特性を靴と裸足の間で比較するために、一対の標本t検定を用いた。裸足と比較して、靴を履いた状態では以下のように有意な変化が見られた（p＜0.05）。1）第1中足骨は立脚相の80%で側方移動が少なく，20%で前方移動が少なく，10-70%で上方移動が少ない．2）第1中足骨は立脚相の20-60%で倒立が少なく，0-10%で背屈が少ない．3）踵骨に対する第1中足骨の倒立・外転可動域（ROM）が減少した。4）立脚相の0～70％におけるMLA角度が減少した。5）最大MLA角度およびMLA角度ROMは、靴を履いた状態で減少した。以上の結果から、高速DFISに基づき、靴を履くことでMLAの動きが制限され、特にMLA角度が減少することが示唆された。靴がMLAの圧縮と反動を制限し、さらにMLAのばね的機能に影響を与えていることが示唆された。