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Correr con zapatos muy acolchados aumenta la rigidez de las piernas y amplifica la carga de impacto

Kulmala, Juha-Pekka, et al. “Running in highly cushioned shoes increases leg stiffness and amplifies impact loading.” Scientific reports 8.1 (2018): 1-7.

https://doi.org/10.1038/s41598-018-35980-6

La amortiguación de las zapatillas para correr se ha convertido en un método estándar para gestionar la carga de impacto y las consiguientes lesiones debidas a la carrera. Sin embargo, a pesar de décadas de desarrollo de la tecnología del calzado y del hecho de que los zapatos se han vuelto cada vez más acolchados, con el objetivo de aliviar el impacto en las piernas de los corredores, las lesiones por correr no han disminuido. Para comprender mejor la paradoja de la amortiguación del calzado, examinamos la carga de impacto y la mecánica de correr en forma de resorte en una zapatilla de control convencional y una zapatilla maximalista de gran amortiguación a dos velocidades de entrenamiento, 10 y 14,5 km / h. Descubrimos que los zapatos maximalistas altamente acolchados alteran la mecánica de carrera similar a un resorte y amplifican en lugar de atenuar la carga de impacto. Este resultado sorprendente fue más pronunciado a alta velocidad de carrera (14,5 km / h), donde el pico de impacto de la fuerza de reacción del suelo y la tasa de carga fueron un 10,7% y un 12,3% mayores. respectivamente, en el zapato maximalista en comparación con el zapato convencional, mientras que solo se encontró un pico de impacto ligeramente mayor (6,4%) a la velocidad de 10 km / h con el zapato maximalista. Atribuimos la mayor carga de impacto con los zapatos maximalistas a una pierna más rígida durante el aterrizaje en comparación con la de correr con los zapatos convencionales. Estos descubrimientos pueden explicar por qué los zapatos con más amortiguación no protegen contra las lesiones al correr relacionadas con los impactos.

Correr, un ejercicio popular en todo el mundo, ofrece importantes beneficios cardiovasculares y otros beneficios para la salud 1 . Sin embargo, cada año entre el 37% y el 56% de los corredores de todo el mundo sufren lesiones 2 que suelen ser el resultado de una carga repetida del sistema musculoesquelético. En particular, cuando el pie golpea el suelo, la magnitud del pico de impacto de la fuerza de reacción del suelo vertical (IP) y la tasa de carga (LR) se han relacionado con el riesgo de lesiones al correr 3 , 4 , por lo que el estudio de prevención de lesiones al correr ha centrado principalmente en la gestión de cargas de impacto.

Para reducir el riesgo de lesiones relacionadas con la carrera, los fabricantes de calzado para correr han agregado amortiguación a las suelas de los zapatos para reducir la carga de impacto. Sin embargo, los estudios no muestran evidencia de tasas reducidas de lesiones al correr con cantidades crecientes de amortiguación 5 , 6 , 7 , 8 . La explicación de este hallazgo contrario a la intuición puede residir en el fenómeno bien reconocido, pero poco comprendido, de que los zapatos muy acolchados tienen una capacidad limitada para reducir la carga de impacto 6 , 9 . De hecho, algunos estudios han observado incluso un ligero aumento en la carga de impacto al correr con zapatillas con una entresuela compatible frente a una dura 10 , 11 , 12 ,13 . Estos hallazgos contrarrestan la teoría de la atenuación del impacto 14 y los resultados delas pruebas de impacto mecánico in vitro 15 , los cuales indican una reducción significativa en la carga de impacto con una mayor amortiguación. Nuestro objetivo en este documento es arrojar nueva luz sobre la comprensión de los mecanismos que podrían ser responsables de contrarrestar el efecto de atenuación del impacto de la amortiguación adicional del calzado durante la carrera.

Investigaciones anteriores 16 han identificado el comportamiento de las piernas elásticas como crítico para la locomoción terrestre. Durante la carrera, la pierna sufre compresión en la primera mitad de la postura mientras desacelera gradualmente el cuerpo y luego retrocede en la segunda mitad de la postura para volver a acelerar el cuerpo. Este comportamiento cíclico permite una producción de fuerza eficiente a través de una acción de estiramiento-acortamiento del músculo 17 y es esencial para evitar impactos mecánicamente costosos de alta energía durante el contacto pie-suelo 18 . El comportamiento elástico de la pierna durante el funcionamiento puede ser descrito como un sistema de resorte-masa simple, donde una pierna-resorte soporta la masa punto que representa el centro del corredor de masa (COM) (Fig.  1 ) 19 , 20 ,21 .

Figura 1
Figura 1 – Mecánica de funcionamiento por resorte. ( a) La energía mecánica durante la fase de frenado de la carrera es absorbida por la compresión del resorte de la pierna desde la longitud inicial (L o ) hasta la longitud mínima ( Lmin ). El centro de masa del cuerpo (CoM) alcanza su posición más alta durante la fase aérea, mientras que la posición más baja, L min y la ( b ) fuerza máxima de reacción del suelo ( pico GRF ) ocurren en la posición media. La rigidez de la pierna se puede calcular como una relación entre el pico GRF y el cambio en la longitud de la pierna. Durante la carrera con el talón, se produce un pico de impacto GRF (IP) visible y una tasa de carga de impacto (LR) relativamente alta después de que el talón choca con el suelo.

Es importante destacar que los estudios que utilizan el modelo de masa de resorte han demostrado que los humanos que corren mantienen el mismo movimiento de rebote del CoM del cuerpo a través de superficies con diferentes rigideces ajustando la rigidez de sus piernas durante la fase de apoyo 22 , 23 . Por ejemplo, al pasar de una superficie dura a una superficie más flexible, la pierna de un corredor se vuelve más rígida y se comprime menos para mantener la mecánica de masa de resorte preferida. En particular, pocos otros estudios en humanos han establecido que, al igual que los zapatos con diferentes cantidades de amortiguación, las superficies con diferentes propiedades de rigidez tienen un efecto limitado sobre la fuerza de reacción del suelo IP y LR 24 , 25.. Debido a que la fuerza de reacción del suelo refleja la aceleración de toda la masa corporal (F = ma), los investigadores han inferido 24 , 25 a partir de los datos que el mantenimiento de IP y LR casi constantes, a pesar de tener diferentes interfaces de impacto, debe resultar de alguna manera de la mecánica de carrera. ajustes que anulan el efecto de atenuación del impacto de una superficie compatible. Sin embargo, los mecanismos subyacentes de este fenómeno no se comprenden completamente.

Observaciones anteriores nos llevaron a plantear la hipótesis de que la pierna del corredor puede endurecerse y comprimir menos cuando corre con zapatos con amortiguación adicional, lo que a su vez, podría ser responsable de contrarrestar el efecto de atenuación del impacto de la amortiguación adicional. Para probar esto, examinamos las fuerzas de reacción del suelo y la mecánica de correr con zapatillas con amortiguación convencional (CON) y maximalista (MAX) a dos velocidades de entrenamiento, 10,0 km / hy 14,5 km / h.

Resultados

Los zapatos altamente acolchados aumentan la carga de impacto durante la carrera

Reclutamos a 12 hombres sanos (edad media 27) que tenían varios años de experiencia en deportes y que corrían con un patrón de golpe de talón. Para un zapato MAX en este estudio, usamos el zapato para correr Hoka Conquest (Hoka One One, Marina Bay, CA, EE. UU.) Y como zapato CON, usamos el zapato para correr Brooks Ghost 6 (Brooks Sports, Inc., Seattle, WA , ESTADOS UNIDOS). Después de un calentamiento, cada participante se sometió a un análisis de carrera en 3D con zapatillas CON y MAX a velocidades más lentas (10 km / h) y más rápidas (14,5 km / h) (consulte la sección Métodos para obtener más detalles). Los participantes no demostraron diferencias en la duración del paso, el tiempo de contacto o la cadencia entre las condiciones CON versus MAX (Tabla  1 ).Tabla 1 Datos medios (SD) para las zapatillas CON y MAX a velocidades de carrera lenta y rápida.Mesa de tamaño completo

Correr con el talón provoca una IP visible y una LR relativamente alta. Examinamos estas dos medidas para comparar las magnitudes de la carga de impacto entre correr con zapatillas CON y MAX. Encontramos efectos principales significativos para la  tasa de impacto LR ( p  = 0.049) y IP ( p = 0.001); ambos mostraron mayores valores de carga al correr con zapatillas MAX que con zapatillas CON (Tabla  1 , Fig.  2a, b ).

Figura 2
Figura 2 – Datos medios (SD) de la fuerza de reacción vertical del suelo ( a ) pico de impacto (IP) y ( b ) tasa de carga (LR) para las zapatas CON y MAX a baja velocidad (10 km / h) y rápida (14,5 km / h) velocidades de funcionamiento. Diferencia univariante entre las condiciones del calzado ( prueba t ): *  p  <0,05 y *** p  <0,001.  Efectos de interacción zapato por velocidad (ANOVA de medidas repetidas bidireccionales): p  <0.05. El efecto principal para las condiciones del calzado (ANOVA de medidas repetidas de dos vías):  p  <0.05 y  +++ p  <0.001.

Un análisis más detallado reveló que la diferencia entre los zapatos en los parámetros de carga de impacto era más evidente a velocidades de carrera más rápidas que más lentas. A la velocidad de carrera más lenta, solo el IP fue significativamente diferente entre los zapatos (6.4% más IP en los zapatos MAX; p  = 0.001), mientras que a velocidades más rápidas, el zapato MAX demostró IP ( p  = 0.001) y LR ( p  = 0.038 ) valores que fueron un 10,7% y un 12,3% superiores, respectivamente, a los del zapato CON (Fig.  2a, b ).

Los zapatos muy acolchados cambian la mecánica primaveral de correr

Usando un modelo 26 de masa de resorte , determinamos la rigidez de la pierna del corredor durante el contacto con el suelo cuando usa zapatos MAX y zapatos CON. Los resultados revelaron un efecto principal significativo ( p  = 0,007) para las condiciones del calzado, mostrando una mayor rigidez de las piernas para los sujetos que corrían con zapatillas MAX (Fig.  3a , Tabla  1 ). Esto amplía los hallazgos del trabajo anterior 22 , 23 al mostrar que la rigidez de las piernas durante la carrera puede cambiar no solo debido a la rigidez de la superficie, sino también debido al nivel de amortiguación del calzado. El análisis de las velocidades de carrera lentas y rápidas reveló que el aumento de la rigidez de la pierna en el zapato MAX era más pronunciado a velocidades más rápidas ( p  = 0,009) que a velocidades más lentas (p  = 0,189) velocidades de funcionamiento (Fig.  3a ).

figura 3
figura 3 – Datos medios (SD) de ( a ) rigidez de la pierna, ( b ) compresión de la pierna, ( c ) CoM decente durante la postura, ( 
d ) oscilación total del CoM y ( e ) GRF vertical pico para los zapatos CON y MAX a baja velocidad ( 10 km / h) y velocidades de uncionamiento rápidas (14,5 km / ).  Diferencia univariante entre las condiciones del calzado ( prueba t ): * p  <0.05 y ** p  <0.01. Efectos de interacción zapato por velocidad (un ANOVA de dos vías de Medidas repetidas):  p  <0.05 y  ## p  <0.01.  El efecto principal para las condiciones del calzado (un ANOVA de medidas repetidas de dos vías): ++ p  <0.01.

Debido a que la rigidez de la pierna es un producto de la fuerza de reacción del suelo y la compresión de la pierna, examinamos estas dos medidas por separado para abordar los mecanismos responsables de las diferencias en la rigidez de las piernas observadas en las condiciones del calzado. Encontramos que los corredores que usaban zapatos MAX comprimían sus piernas significativamente menos en las  velocidades de carrera lenta (3.2 mm, p  = 0.030) y rápida (3.1 mm, p = 0.006) que cuando usaban zapatos CON (Fig.  3b ). Por el contrario, encontramos que los corredores que usaban las zapatillas MAX mostraban una respuesta dependiente de la velocidad en la fuerza de reacción máxima vertical del suelo (interacción zapato por velocidad p = 0,009): a baja velocidad en zapatillas MAX, los corredores aplicaron 38 N menos fuerza en el suelo que en zapatillas CON, mientras que a velocidad rápida, la fuerza fue 41 N mayor en zapatillas MAX (Fig.  3e ). Esto indica que el aumento más pronunciado en la rigidez de las piernas observado con las zapatillas MAX a velocidades de carrera más rápidas se debió a diferencias en la fuerza de reacción del suelo más que a cambios en la compresión de las piernas.

A partir de los datos del análisis de movimiento 3D, determinamos el movimiento vertical CoM del cuerpo para correr. Debido a una entresuela más gruesa en las zapatillas MAX frente a las CON, la altura del CoM del cuerpo fue ligeramente mayor a lo largo del ciclo de zancada cuando se corría con zapatillas MAX (Fig. S1 complementaria  ). Durante la postura, el descenso máximo del CoM del corredor fue consistentemente menor con los zapatos MAX a  velocidades de carrera lenta (2.1 mm, p  = 0.006) y rápida (2.4 mm, p = 0.030) en comparación con los zapatos CON (Fig.  3c)), que corresponde a la reducción observada en la compresión de la pierna al correr con zapatillas MAX. Sin embargo, la oscilación vertical del CoM del cuerpo total, calculada desde el punto más bajo del contacto con el suelo hasta el punto más alto de la fase de vuelo, mostró una respuesta dependiente de la velocidad a la amortiguación adicional del zapato (interacción zapato por velocidad p  = 0.045). Aunque observamos una tendencia hacia un desplazamiento total menor (3,3 mm menos en zapatillas MAX, p  = 0,082) a la velocidad de carrera lenta, observamos lo contrario a la velocidad de carrera más rápida (2,8 mm más en las zapatillas MAX, p  = 0,120) ( Fig.  3d ). Estos datos destacan que la velocidad de carrera puede influir significativamente en la forma en que los corredores se adaptan a las diferentes condiciones de amortiguación del calzado.

Discusión

Nuestros resultados demuestran que correr con zapatillas MAX altamente acolchadas amplifica en lugar de atenuar la carga de impacto, ya que tanto el IP como el LR aumentaron en relación con las zapatillas CON, a una velocidad de carrera de 14,5 km / h. Sin embargo, las zapatillas MAX tuvieron efectos menores sobre la carga de impacto a una velocidad más lenta (10 km / h), ya que solo el IP aumentó ligeramente en comparación con correr con zapatillas CON. Nuestro hallazgo de una mayor carga de impacto al correr con zapatos con amortiguación maximalista entra en conflicto con los supuestos comunes 27 de que la amortiguación adicional debería disminuir las cargas de impacto. Varios estudios 10 , 11 , 12 , 13También han notado un ligero aumento en IP y LR para los corredores con zapatos con una entresuela compatible frente a una dura, pero una explicación mecanicista de este fenómeno sigue siendo poco conocida.

Una posible razón para el aumento de IP y LR para las zapatillas MAX puede ser el hecho de que observamos diferencias significativas en la mecánica de carrera similar a un resorte entre las zapatillas MAX y CON. En particular, descubrimos que al usar zapatos MAX, las piernas de los corredores se volvieron más rígidas debido a la menor compresión en comparación con los corredores que usan zapatos CON. La pierna más rígida durante la fase de aterrizaje en los zapatos MAX puede disminuir el efecto de atenuación del impacto obtenido de la amortiguación adicional al desacelerar toda la masa del cuerpo más rápidamente en comparación con un aterrizaje más compatible con los zapatos CON. Los ajustes en la rigidez de las piernas cuando se usan zapatos MAX se alinean con los que se ven cuando los corredores pasan de una superficie dura a una superficie más flexible 22 , 23, lo que sugiere un mecanismo de adaptación similar para mantener la mecánica de soporte de CoM corporal preferida.

Correr con zapatillas MAX también alteró la fuerza vertical máxima y la oscilación CoM del cuerpo en relación con correr con zapatillas CON, e inesperadamente, estos cambios difirieron a velocidades de carrera lentas y rápidas. Así, aunque el principio preferido de la mecánica de soporte 22proporciona una explicación lógica de los ajustes de pierna observados en la fase de apoyo en zapatillas MAX, no explica por qué la dinámica del rebote, reflejada en la fuerza vertical máxima y la oscilación del CoM, fue diferente para los corredores con zapatillas MAX a velocidades de carrera lentas frente a rápidas. Sin embargo, es razonable creer que la adaptación dependiente de la velocidad a una zapatilla MAX refleja la tendencia de los corredores a ajustar la dinámica de la marcha con rebote a las características mecánicas de las zapatillas. Aunque no se midió en el presente estudio, una mayor elasticidad de la entresuela del zapato MAX probablemente resultó en una frecuencia natural más baja (es decir, un tiempo de compresión-retroceso de la entresuela más largo) en comparación con el zapato CON. Esto, junto con el hecho de que las características de fuerza-tiempo de la marcha al correr difieren significativamente a velocidades lentas y rápidas, puede potencialmente explicar la adaptación dependiente de la velocidad a una zapatilla MAX. A la velocidad de carrera lenta, hay un tiempo de contacto relativamente largo (es decir, ~ 0.26 s) disponible para que el corredor aplique fuerza en el suelo, pero a la velocidad de carrera rápida, el corredor debe aplicar una fuerza mayor (~ 0.3 BW) en el suelo. tierra durante un período de tiempo mucho más corto (es decir, ~ 0,22 s). La oscilación del CoM ligeramente más pequeña y, en consecuencia, la menor aplicación de fuerza de los corredores que usan un zapato MAX a velocidades lentas puede ser un mecanismo de ajuste innato para restringir la compresión de la entresuela del zapato, lo que permite al corredor igualar el tiempo de compresión-retroceso de la entresuela del zapato al de su resorte -como piernas. Por el contrario, lo contrario, una aplicación de fuerza ligeramente mayor y una oscilación del CoM, se observa a la velocidad de carrera más rápida con las zapatillas MAX, lo que puede reflejar un mecanismo para limitar el tiempo de contacto al acelerar el comportamiento de compresión-retroceso de la entresuela, lo que permite una transición rápida de la fase de frenado a la fase de propulsión. Para confirmar estas teorías, pedimos que se realicen más investigaciones que examinen la interacción entre zapatos y corredores en diferentes velocidades de carrera e identifiquen varias direcciones futuras que puedan basarse en nuestros hallazgos.

En primer lugar, debido a que en este estudio no se midieron las características mecánicas del calzado, no quedó claro cómo las propiedades reales de amortiguación del calzado diferían entre los zapatos NORM y MAX. Por lo tanto, se necesitan las pruebas mecánicas del zapato junto con los datos de la mecánica de carrera para elaborar aún más la interacción zapato-corredor. En segundo lugar, el desplazamiento vertical CoM del cuerpo se estimó en función de los datos de movimiento 3D en lugar del método de la placa de fuerza 28 . Aunque, la literatura previa 29 , 30indican una muy buena concordancia en el movimiento CoM obtenido utilizando el enfoque 3D y el método de la placa de fuerza, ningún estudio ha comparado los resultados de estas dos técnicas al correr con zapatillas con diferentes propiedades de amortiguación. Por último, cabe destacar que aunque nuestros valores de rigidez de piernas están bien en línea con otros estudios 26 , 30 , 31 utilizando el método 3D directo, generalmente son un 25-55% mayores que los 21 , 22 , 23 , 32 calculados con un método tradicional. modelo de masa de resorte 19 , 20. Esta discrepancia surge principalmente de valores de compresión de la pierna mucho menores en los estudios que utilizan el método 3D directo (~ 7–9 cm) en comparación con los que utilizan un modelo tradicional de masa de resorte (~ 12–14 cm) en lugar de diferencias en el GRF. Creemos que el método 3D directo puede proporcionar una representación más precisa de la compresión real de la pierna, porque evita suposiciones hechas por un modelo de masa de resorte plano 19 , 20 de que la compresión de la pierna se puede estimar a partir de la velocidad de carrera, el tiempo de contacto con el suelo y longitud de la pierna en el contacto inicial.

Los ajustes de la mecánica de carrera observados en el presente estudio resuelven la paradoja de la amortiguación del zapato y también apuntan hacia la importancia de la optimización específica de la velocidad de las propiedades del zapato para mejorar la prevención de lesiones al correr. Nuestros hallazgos de que las zapatillas MAX amplifican en lugar de atenuar las cargas de impacto, especialmente a la velocidad de carrera más rápida (14,5 km / h), sugieren un mayor riesgo de lesiones relacionadas con el impacto en comparación con las zapatillas CON a la misma velocidad. Por otro lado, encontramos que las zapatillas MAX afectaban poco la carga de impacto a una velocidad de carrera más lenta (10 km / h), lo que sugiere un efecto menor sobre el riesgo de lesiones. En particular, los estudios que examinan la relación entre la amortiguación del calzado y las lesiones 8 y la magnitud de la carga de impacto y las lesiones 4se han centrado en corredores de distancia de ocio, que rara vez corren a velocidades superiores a 10 km / h. Por ejemplo, Theisen et al . 8 encontraron tasas de lesiones similares en corredores que usaban zapatos con entresuela blanda versus dura, pero la velocidad media de carrera informada en ambos grupos de zapatos fue de ~ 9.5 km / h. Como resultado, un calzado con entresuela blanda versus duro en su estudio probablemente tuvo un efecto mínimo en la carga de impacto, lo que puede explicar tasas de lesiones similares entre los dos grupos de zapatos. En consecuencia, la velocidad de carrera debe considerarse en estudios futuros que examinen si el tipo de amortiguación del calzado influye en las lesiones por correr.

Métodos

Participantes

Para este estudio se reclutaron doce sujetos varones sanos (edad, 27 ± 5 años; altura, 179 ± 4 cm; peso, 75 ± 6 kg, longitud de la pierna 82 ± 3 cm). Cada sujeto tenía experiencia deportiva (deportes de equipo, carrera), varios años de entrenamiento y corrió con un patrón de golpe de talón. Los sujetos dieron su consentimiento informado y confirmaron que no tenían antecedentes recientes de problemas musculoesqueléticos, como una lesión o cirugía reciente que pudiera afectar sus patrones de carrera. Este estudio fue aprobado por el comité de ética de la Universidad de Jyväskylä y se realizó de acuerdo con la Declaración de Helsinki.

Configuración experimental

Para el zapato de gran amortiguación en este estudio, usamos el zapato de correr para hombre Hoka Conquest (Hoka One One, Marina Bay, CA, EE. UU.), Como el zapato maximalista (MAX). Este zapato tenía un tacón de 43 mm y una altura de antepié de 37 mm, respectivamente (caída del talón a la puntera de 6 mm), y su peso medido fue de 321 g. La zapatilla para correr Brooks Ghost 6 para hombre (Brooks Sports, Inc., Seattle, WA, EE. UU.) Fue la zapatilla para correr acolchada convencional (CON) utilizada en este estudio. Este zapato pesa 301 gy tiene un tacón de 33 mm y una altura de antepié de 22 mm, respectivamente (caída del talón a la punta de 12 mm).

Después de un período de calentamiento de 400 m con su propio zapato, cada uno de los sujetos realizó pruebas de prueba utilizando zapatos MAX y CON. El orden de los zapatos fue aleatorio y los sujetos realizaron al menos tres pruebas de práctica de carrera a lo largo de una pista de 30 m a cada velocidad para familiarizarse con los zapatos antes de la recolección de datos. Luego se registraron tres pruebas válidas primero a 10,0 (± 0,3) km / hy luego a 14,5 (± 0,3) km / h. Se utilizaron dos fotocélulas para medir y controlar la velocidad entre ensayos (± 10% de la velocidad objetivo).

Para el análisis de movimiento 3D, se tomaron medidas antropométricas (altura, peso, longitud de la pierna y diámetros de rodilla y tobillo) de cada sujeto, y se colocaron 22 marcadores retrorreflectantes bilateralmente (en el zapato sobre la cabeza del segundo metatarsiano y sobre el calcáneo posterior , maléolo lateral, vástago lateral, rodilla lateral, muslo lateral, espina ilíaca anterosuperior, espina ilíaca posterior superior, clavícula, esternón, séptima vértebra cervical y décima vértebra torácica) en los sujetos según el modelo Plug-in Gait de cuerpo completo (Vicon, Oxford, Reino Unido). Se utilizó un sistema de ocho cámaras (Vicon T40, Vicon) y cinco plataformas de fuerza (longitud total de 5,7 m; AMTI, Watertown, MA, EE. UU.) Para registrar las posiciones de los marcadores y los datos de la fuerza de reacción del suelo sincrónicamente a 300 y 1500 Hz, respectivamente.

Análisis de los datos

Se seleccionaron para el análisis cinco contactos claros de la placa de fuerza de la pierna derecha. Se realizaron análisis cinemáticos y cinéticos, así como un cálculo de la posición del CoM, utilizando el Vicon Nexus (v. 1.85, Oxford, Reino Unido). Las trayectorias de los marcadores y los datos de GRF se filtraron en paso bajo utilizando un filtro Butterworth de cuarto orden con frecuencias de corte de 12 y 50 Hz, respectivamente. Se utilizaron eventos de contacto de pie y de despegue basados ​​en el nivel de umbral de fuerza vertical de 20 N para calcular el tiempo de contacto, la cadencia y la longitud del paso.

La compresión de la pierna en este estudio se determinó directamente a partir de los datos del análisis de movimiento 3D como un vector de distancia entre los puntos finales proximal y distal del resorte de la pierna 26 , 30 en lugar de utilizar un modelo de masa de resorte tradicional 19 , 20 . El centro de la articulación de la cadera se utilizó como punto final proximal, pero a diferencia de estudios anteriores 26 , 30 (con el método 3D directo) que utilizaron la ubicación del centro de presión como punto final distal, seleccionamos el centro de la articulación del tobillo para un punto final distal punto final. Esto excluye cualquier efecto de una posible deformación de la entresuela del zapato sobre los valores de compresión de las piernas.

Luego se calculó la rigidez de la pierna ( pierna k ) tomando la relación entre la fuerza de reacción del suelo proyectada por el vector de la pierna (GRF proj ) y la compresión de la pierna en el instante en que esta compresión era máxima 26 :kleg=GRFproj/legcompkleg=GRFproj/legcomp

También informamos valores de rigidez de piernas adimensionales ( leg_n ) para tener en cuenta las diferencias en los tamaños de los participantes 32 (ver material suplementario):kleg n=kleg(Lleg/BW)kleg n=kleg(Lleg/BW)

donde la pierna L es la longitud de la pierna mientras está de pie y BW es el peso corporal.

Para determinar las características de carga de impacto vertical en el presente estudio, los datos de GRF se exportaron desde Vicon Nexus al software Signal (v.4.1, Cambridge Electronic Design, Cambridge, Reino Unido) para su posterior análisis. La magnitud del IP se definió como el primer pico en la curva de fuerza de reacción vertical del suelo (Fig.  1b ). Para dos sujetos en los que no identificamos el IP para la condición del zapato MAX, primero se determinó el IP para el zapato CON, y luego se utilizó el punto de tiempo del IP para determinar la magnitud del IP para el zapato MAX 33 . El LR promedio se definió como la tasa de cambio de la fuerza de reacción vertical del suelo del 20% al 80% del período desde el contacto del pie hasta el IP 34 .

análisis estadístico

Las pruebas estadísticas se realizaron con el software IBM SPSS (Versión 22.0, Chicago, IL, EE. UU.). Se utilizaron las pruebas de Shapiro-Wilk y Levene para confirmar la distribución normal y la igualdad de varianzas, respectivamente. Se utilizó un análisis de varianza bidireccional de medidas repetidas (ANOVA) para probar los efectos principales y de interacción de los dos tipos de calzado (CON y MAX) y las dos velocidades de carrera (10 y 14,5 km / h). Para eventos significativos, se realizaron las pruebas t pareadas del estudiante para determinar el efecto del tipo de zapato a velocidades de carrera más lentas y más rápidas por separado. P  <0,05 se consideró significativo. Los símbolos se utilizan para describir las diferencias estadísticamente significativas de la siguiente manera: * P  <0,05; ** P  <0,01, *** P  <0,001.