FAKTOR MECHANICAL
DAN METABOLIK OTOT DAN TANGAN SAAT ANGKAT BEBAN
Oleh :
Muharil.S.Pd
ABSTRAK
Latar Belakang: Tentara
rutin membawa beban yang cukup besar jarak jauh pada irama tetap. Sementara
banyak beban dilakukan pada batang, Tentara biasanya membawa senjata di tangan
mereka dan kemungkinan akan menanggung beban tambahan pada lengan mereka di
masa depan (misalnya perangkat komunikasi, pelindung tubuh). Permintaan
fisiologis membawa beban pada ekstremitas yang jauh lebih tinggi daripada
membawa beban dekat sama untuk tubuh, tetapi perubahan dalam mekanika kiprah
dan aktivitas otot yang terkait dengan peningkatan ini tidak dipahami dengan
baik. Tujuan: Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengembangkan pemahaman
yang lebih baik dari perubahan dalam mekanika kiprah dan aktivitas otot yang
berkaitan dengan peningkatan yang tidak proporsional dalam biaya metabolik yang
berhubungan dengan membawa beban di tangan. Hal ini dilakukan dengan 1)
mengukur efek dari kereta tangan beban pada mekanik, energetika dan aktivitas
otot, 2) mengevaluasi hubungan antara perubahan variabel mekanik dan otot dan
peningkatan biaya metabolik selama berjalan, dan 3) menyelidiki efek dari
perubahan frekuensi langkah pada mekanik kiprah, energetika dan aktivitas otot
selama pengangkutan tangan beban. Metode: Motion capture, konsumsi oksigen dan
aktivitas otot Data diperoleh dari 30 mata pelajaran berjalan di atas treadmill
dengan 3 mph di bawah berbagai kombinasi beban besarnya, lokasi beban dan
lengan ayun pada frekuensi langkah tertentu. Parameter spatiotemporal,
kinematika, koordinasi antara batang dan rotasi pelvis, tingkat metabolisme,
dan tingkat aktivitas otot dievaluasi untuk setiap kondisi beban kereta. Hasil:
Tangan membawa beban di depan tubuh menggunakan kedua tangan dikaitkan dengan
perubahan signifikan dalam mekanika gaya berjalan, aktivitas otot dan biaya
metabolik. Perubahan biaya metabolik selama berjalan dengan banyak
batang-ditanggung atau tangan dilakukan kecil tampaknya terutama tergantung
pada melintang pesawat batang dan panggul kinematika dan posisi
anterioposterior dari pusat massa. Individu mampu mempertahankan pola gait
stabil dengan perubahan frekuensi langkah, bahkan ketika tangan membawa beban di
depan bagasi.
Kesimpulan: Perubahan biomekanik dan
fisiologis yang signifikan terkait dengan tangan membawa beban di depan bagasi
dapat menyebabkan kelelahan otot sistemik dan lokal dengan konsekuensi negatif
bagi kinerja tugas Soldier. Perubahan mekanik kiprah dan aktivitas otot yang
berhubungan dengan lebih dari striding dapat membuat seseorang bertubuh lebih
pendek pada peningkatan risiko kelelahan. Hasil studi ini dapat membantu
perencana misi dalam membuat estimasi yang lebih baik dari kinerja Soldier
bawah kondisi beban kereta yang berbeda dan pengembang sistem di optimal
merancang peralatan Soldier dilakukan secara manual. Penelitian selanjutnya
diperlukan untuk mengukur kelelahan akibat perubahan biomekanik dan fisiologis
yang berhubungan dengan berbagai modus beban kereta dan mengevaluasi dampaknya
terhadap kinerja Soldier.
Bab 1
FAKTOR PENYEBAB METABOLIK
TANGAN MEMBAWA BEBAN
Pengantar
Tentara turun secara
manual membawa beban yang cukup besar dalam waktu lama. Meskipun banyak beban
yang dibawa di bagasi atau di ransel, Tentara juga membawa senjata di tangan
mereka selama sebagian besar operasi turun. Di masa depan, beban tambahan
kemungkinan akan ditanggung di lengan dalam bentuk lengan dipasang perangkat
komunikasi dan sistem pelindung tubuh menggabungkan perlindungan ekstremitas.
Membawa beban dalam hasil tangan dalam peningkatan proporsional dalam biaya
metabolik dibandingkan moda lain dari beban kereta. Peningkatan pengeluaran
energi yang terkait dengan membawa beban di tangan bukan pada batang atau
kepala telah dilaporkan berkisar dari sekitar 4% menjadi hampir 45% tergantung
pada besarnya beban (Abe, et al, 2004; Datta & Ramanathan, 1971; Soule
& Goldman, 1969). Peningkatan biaya metabolik negatif dapat mempengaruhi
tingkat Prajurit gerakan, mengurangi kesiapan tempur mereka dan menurunkan
kinerja mereka pada tugas-tugas penting.
Sebuah meta-analisis
dari empat studi pengangkutan barang militer menyimpulkan bahwa biaya
metabolisme dan waktu untuk menyelesaikan kursus 3,2 km baik meningkat dengan
meningkatnya massa beban dilakukan (Polcyn et al., 2002). Namun, hanya sekitar
40 sampai 50% dari varians dalam dua ukuran dicatat oleh massa beban dilakukan.
Hal ini menunjukkan bahwa faktor-faktor lain, seperti distribusi beban, mungkin
telah berkontribusi terhadap perbedaan yang diamati dalam biaya metabolisme dan
kinerja gerakan. Kelelahan fisik terkait dengan berbaris dengan beban, sampah
kereta, dan olahraga tubuh bagian atas telah dilaporkan menurunkan kinerja
Soldier pada tugas-tugas penting seperti menembak dan melempar granat. Knapik
dkk. (1990) melaporkan penurunan 26% dalam jumlah target hit selama tugas shooting
lubang perlindungan didukung dan penurunan 9% di lemparan jarak granat maksimal
setelah jalan 20 km berbaris dengan beban 46 kg yang terdiri dari seragam,
senjata dan ransel. Selain itu, Tentara melaporkan penurunan semangat dan
meningkatkan kelelahan mengikuti pawai jalan. Dalam studi lain, jumlah hits
saat syuting tidak didukung menurun 46% setelah melelahkan latihan tubuh bagian
atas (Evans et al., 2003). Beras et al. (2000) juga melaporkan decrements dalam
akurasi keahlian menembak berikut sampah kereta. Degradasi yang diamati dalam
kinerja keahlian menembak yang dikaitkan dengan peningkatan denyut jantung,
tremor otot yang digunakan untuk mendukung senjata, dan peningkatan bergoyang
postural karena kelelahan otot batang.
Sementara efek
biomekanik dan fisiologis beban ransel kereta telah dipelajari secara
ekstensif, sedikit kerja telah dilakukan untuk menyelidiki efek dari tangan
beban dilakukan pada dinamika kiprah. Membawa beban di tangan tantangan
dinamika kiprah normal melalui penambahan berat badan pada beberapa jarak dari
pusat tubuh massa (COM), yang diselenggarakan di salah posisi statis di depan
bagasi atau berayun dengan gerakan alami lengan. Selain itu, untuk kecepatan
tertentu, individu cenderung untuk berjalan pada frekuensi langkah yang meminimalkan
biaya metabolisme mereka. Namun, Tentara berbaris di irama tetap oleh setter
kecepatan daripada di dipilih sendiri sendiri irama mereka (Departemen Angkatan
Darat, 1990). Peningkatan biaya metabolik tangan membawa beban sambil berjalan
di irama sub-optimal dapat memiliki dampak yang signifikan pada kemampuan
Tentara untuk melakukan tugas yang diperlukan. Oleh karena itu, sebuah studi
integratif diperlukan untuk mengidentifikasi perubahan mekanis dan otot yang
berhubungan dengan berbagai beban kereta kondisi sehingga mereka dapat
dipertanggungjawabkan atau dikurangi dalam perencanaan misi dan desain sistem.
Pengaruh Beban
Beban kereta
meningkatkan massa bahwa seseorang harus mendukung dan mengarahkan selama
berjalan. Ini menambahkan hasil massal peningkatan pasukan reaksi tanah tiga
dimensi (Birrell et al, 2007;.. Harman et al, 2000; Kinoshita, 1985) dan kerja
mekanik (Griffin et al,. 2003; Pierrynowski et al, 1981.; Royer & Martin,
2005). Selanjutnya, permintaan metabolik meningkat sebagai beban meningkat
dilakukan (Browning et al, 2007;.. Griffin et al, 2003;. Laursen et al, 2000;
Legg & Mahanty, 1986;. Pierrynowski et al, 1981;. Quesada et al, 2000;
Royer & Martin, 2005; Soule & Goldman, 1969). Ketika beban dilakukan
dekat dengan COM tubuh, kenaikan biaya metabolisme bersih tampaknya terutama
karena generasi kekuatan otot di kaki sikap (Griffin et al., 2003) dan kenaikan
biaya metabolisme kotor secara proporsional dengan beban dilakukan (Bastien et
al., 2005).
Efek yang dilaporkan
beban kereta pada variabel spatiotemporal bervariasi, tergantung pada kecepatan
berjalan dan besarnya dan lokasi beban. Menanggapi permintaan metabolisme
meningkat, dipilih sendiri kecepatan berjalan menurun dengan peningkatan beban
dilakukan (Knapik et al, 1996;. Singh & Koh, 2009). Pada kecepatan berjalan
yang diberikan, frekuensi langkah telah ditemukan meningkat dengan ransel atau
beban kereta militer (Harman et al, 2000;. Lafiandra et al, 2003;.. Majumdar et
al, 2010; Martin & Nelson, 1986). Namun, ketika beban dilakukan tentang
pinggang atau merata pada batang, frekuensi langkah tampaknya tidak terpengaruh
(Browning et al, 2007;.. Falola et al, 2000; Griffin et al, 2003.). Sebaliknya,
panjang langkah telah dilaporkan baik untuk mengurangi (Birrell & Haslam,
2009; Lafiandra et al, 2003;. Martin & Nelson, 1986) atau tidak terpengaruh
(Falola et al, 2000;. Harman et al, 2000;. Kinoshita , 1985; Martin &
Nelson, 1986) selama beban kereta. Waktu sikap telah dilaporkan baik
peningkatan (Birrell & Haslam, 2010; Birrell et al, 2007;. Kinoshita, 1985)
atau tidak terpengaruh (Browning et al, 2007;. Ghori & Luckwill, 1985;
Kinoshita, 1985; Martin & Nelson , 1986). Sementara itu, waktu ayunan telah
dilaporkan menurun;, mengakibatkan peningkatan persen siklus kiprah menghabiskan
mendukung ganda (Birrell & Haslam, 2009 (Ghori & Luckwill, 1985 Knapik
et al, 1996.);. Harman et al, 2000; Kinoshita, 1985; Singh & Koh, 2009) Pengaruh
Beban Lokasi
Biaya metabolisme
diminimalkan ketika beban dilakukan dekat dengan COM tubuh (Browning et al,
2007;. Datta & Ramanathan, 1971; Legg & Mahanty, 1986; Royer &
Martin, 2005). Konsumsi oksigen kotor ditemukan meningkat 44% selama berjalan
dengan 30 kg dibagi antara tangan dibandingkan dengan membawa beban yang setara
dalam paket ganda (Datta & Ramanathan, 1971). Peningkatan yang signifikan
dalam tingkat metabolisme juga telah dilaporkan untuk membawa beban pada
ekstremitas bawah, terutama pada kaki (Abe et al, 2004;.. Browning et al, 2007;
Legg & Mahanty, 1986). Namun, biaya-massa jenis transportasi tampaknya
relatif tidak terpengaruh ketika beban kecil dilakukan secara bilateral di
tangan (Abe et al, 2004;.. Laursen dkk, 2000; Soule & Goldman, 1969).
Membawa beban di
tangan daripada merata pada batang efektif menggeser lokasi sistem COM. Kedua
massa dan momen inersia (MOI) dari lengan meningkat ketika beban dilakukan
dibagi antara tangan dan lengan yang diizinkan untuk melenggang bebas. Dalam
hal ini, lokasi anterioposterior COM harus sama dengan yang selama bagasi
kereta, tapi lebih dekat ke tanah. Berjalan dengan beban yang diadakan di depan
tubuh dengan lengan dalam posisi tetap efektif meningkatkan massa lengan tetapi
mengurangi MOI. Dalam hal ini, lokasi COM tubuh akan berada pada ketinggian
yang sama tetapi anterior dengan yang bagasi kereta.
Waktu Stride, telah
dilaporkan untuk tidak terpengaruh oleh beban 20% BW tangan unilateral
dilakukan (Ghori & Luckwill, 1985) atau menambahkan berat ke lengan tepat
di atas siku (Pontzer et al., 2009). Waktu sikap lebih besar ketika membawa
beban di ransel bukan pada batang (Birrell et al, 2007;. Kinoshita, 1985)
mungkin karena peningkatan waktu yang dibutuhkan untuk membawa COM
dikombinasikan dalam basis dukungan (Birrell et al ., 2007). Orang mungkin
mengharapkan efek sebaliknya dengan pergeseran anterior COM, dan penurunan
diamati dalam waktu sikap ketika membawa beban kotak 6.8kg di depan tubuh
menggunakan kedua tangan (Cham & Redfern, 2004) tampaknya mendukung ide
ini. Namun, membawa beban hingga 15% BW secara sepihak di tangan tampaknya
memiliki
tidak berpengaruh
pada waktu sikap (Ghori & Luckwill, 1985). Laporan tentang pengaruh tangan
dilakukan beban pada panjang langkah dicampur. Membawa beban kotak 6.8kg dengan
kedua tangan pada kecepatan diri karena telah tidak berpengaruh pada panjang langkah
(Cham & Redfern, 2004) sementara beban kotak BW 20% dilakukan pada 1,33 m /
s menurun panjang langkah sekitar 4% dibandingkan dengan kondisi awal (Myung
& Smith, 1997). Penurunan kecil tapi non¬significant panjang langkahnya,
bersama dengan peningkatan frekuensi langkah, juga telah ditemukan selama satu
tangan senapan kereta dibandingkan dengan beban setara dibawa dalam paket
pinggang (Majumdar et al., 2010).
Tidak seperti beban
ransel kereta, membawa senapan di kedua tangan tampaknya tidak berpengaruh pada
besarnya thorax atau rotasi panggul, tetapi tidak mengakibatkan penurunan fase
relatif antara rotasi (Seay et al., 2011). Batang fleksi meningkat dengan
meningkatnya beban ransel (Attwells et al, 2006;. Birrell & Haslam, 2009;
Kinoshita, 1985; Knapik et al, 1996;. Majumdar et al, 2010;. Singh & Koh,
2009) tetapi efeknya kurang dramatis ketika beban dilakukan dalam paket ganda
(Kinoshita, 1985). Sebaliknya, membawa beban di tangan dengan lengan dalam
posisi tetap di depan hasil bagasi di bagasi belakang ramping (Anderson et al,
2007;. Cham & Redfern, 2004). Ketika beban berat yang dilakukan, fase sikap
fleksi lutut meningkat terlepas dari apakah beban di ransel (Harman et al,
2000;. Kinoshita, 1985; Majumdar et al, 2010;.. Quesada et al, 2000), pak ganda
(Kinoshita, 1985) atau tangan (Cham & Redfern, 2004; Ghori & Luckwill,
1985;. Majumdar et al, 2010). Namun, tangan kecil dan pinggang dilakukan beban
tampaknya tidak berpengaruh pada ekstremitas bawah sudut sendi (Majumdar et
al., 2010). Impuls-lateral Medio juga meningkat selama senapan kereta (Birrell
& Haslam, 2008; Myung & Smith, 1997), mungkin menunjukkan penurunan
stabilitas atau
kebutuhan untuk peningkatan kontrol postural karena meningkatnya kunjungan
horizontal COM (Birrell & Haslam, 2008).
Pengaruh Arm swing Restriction
Swing arm selama
berjalan adalah "bagian integral dari dinamika perkembangan"
(Elftman, 1939) yang tanpa kemampuan untuk maju dalam garis lurus dipengaruhi
(Inman dkk., 1981). Lengan umumnya ayunan dalam arah yang berlawanan dari kaki
(Eke-Okoro et al., 1997), menangkal rotasi dan gerakan batang bawah dan kaki
(Ballesteros dkk., 1965). Ini meminimalkan seluruh rotasi tubuh dan momentum
sudut (Collins et al, 2009;. Elftman, 1939;. Lafiandra et al, 2003;. Ortega et
al, 2008) dan mengurangi saat reaksi tanah vertikal (Collins et al, 2009.). Hal
ini juga berpikir untuk meningkatkan stabilitas, mengurangi vertikal (Collins
et al., 2009) dan lateral (Ortega et al., 2008) perpindahan dari COM tanpa
perlu kekuatan otot meningkat batang atau penyesuaian lebar langkah (Ortega et
al. 2008). Akibatnya, biaya metabolisme diminimalkan.
Pembatasan lengan
ayun dilaporkan meningkatkan pengeluaran energi bersih sekitar 5 sampai 7%
(Collins et al, 2009;. Ortega et al, 2008;. Umberger, 2008). Ini juga telah
menemukan bahwa peningkatan ini dapat diatasi dengan penambahan stabilisasi
lateral yang eksternal (Ortega et al., 2008), sehingga mendukung peran lengan
ayun dalam memberikan stabilitas lateral. Namun, perjalanan lateral dan
vertikal COM dilaporkan tidak terpengaruh ketika lengan diadakan di sisi selama
berjalan (Collins et al., 2009) menunjukkan bahwa mekanisme lain yang digunakan
untuk melawan hilangnya stabilitas yang terkait dengan lengan fiksasi. Lebar
langkah dan lebar variabilitas langkah juga dilaporkan menjadi berubah ketika
lengan disilangkan selama berjalan (Ortega et al., 2008), oleh karena itu
peningkatan aktivitas otot kemungkinan bertanggung jawab untuk menjaga
konsisten COM pesiar.
Dalam sebuah
studi oleh Eke-Okoro dan rekan (1997), lengan fiksasi menyebabkan penurunan
diri karena kecepatan berjalan karena peningkatan frekuensi langkah yang cukup
untuk mengatasi penurunan panjang langkah. Namun, dalam studi lain (Pontzer et
al., 2009) melintasi lengan pada kecepatan berjalan tetap ditemukan tidak
berpengaruh pada waktu langkah atau waktu sikap. Penelitian yang sama menemukan
bahwa melintasi lengan tidak berpengaruh pada rotasi bahu, tetapi tidak
menyebabkan pengurangan perbedaan fase antara bahu dan rotasi pelvis selama
berjalan. Lengan fiksasi juga tampaknya tidak berpengaruh pada kinematika
ekstremitas bawah (Umberger, 2008). Sehubungan dengan kinetika, saat bebas
vertikal dilaporkan meningkat dengan lengan fiksasi (Collins et al, 2009;. Li
et al, 2001;. Umberger, 2008), kemungkinan besar untuk melawan peningkatan
seluruh tubuh momentum sudut yang dihasilkan dari perubahan bidang transversal.
Vertikal reaksi tanah puncak kekuatan dampak dan puncak pengereman dan pasukan
pendorong juga telah dilaporkan meningkat dengan lengan fiksasi (Birrell &
Haslam, 2008). Pengaruh Stride Frekuensi Manipulasi
Telah berulang kali
menunjukkan bahwa frekuensi langkah yang lebih disukai (PSF) yang diadopsi oleh
individu selama diturunkan berjalan adalah salah satu yang sesuai dengan biaya
metabolisme minimal (Falola et al, 2000;.. Minetti et al, 1995; Umberger &
Martin, 2007). Ini titik biaya metabolik minimal telah lebih jauh telah
diusulkan terjadi sebagai keseimbangan antara fisiologis dan stabilitas kendala
(Holt et al., 1995) dan antara kerja mekanik dilakukan oleh kaki dan efisiensi
melakukan pekerjaan yang (Umberger & Martin, 2007) . Berjalan di langkah
frekuensi selain PSF untuk kecepatan tertentu diduga menyebabkan perubahan
dalam tingkat kerja mekanik yang terkait dengan gerakan COM tubuh (Minetti et
al., 1995) yang berkontribusi terhadap peningkatan biaya metabolik.
Beberapa studi
telah meneliti perubahan mekanik kiprah terkait dengan berjalan pada frekuensi
langkah yang berbeda. Efek melaporkan pada ekstremitas bawah sudut sendi yang
bertentangan (Gomes et al, 2011;. Umberger & Martin, 2007). Sebagai
frekuensi meningkat langkahnya, besarnya batang dan panggul rotasi berkurang
dan mereka menjadi lebih di-fase dengan satu sama lain (Huang et al., 2010).
Puncak pengereman dan pasukan pendorong tampaknya meningkat karena penurunan
frekuensi langkah (Gutekunst et al, 2010;. Umberger & Martin, 2007). Efek
manipulasi frekuensi langkah selama beban kereta dinilai dalam studi tunggal
(Falola et al., 2000). Kecepatan berjalan penuh semangat optimal selama berjalan
dengan 10% BW bagasi beban bertekad untuk menjadi lebih rendah dari diturunkan
berjalan, tapi PSFs dengan kecepatan berjalan penuh semangat optimal untuk
setiap kondisi yang serupa. Selain itu, pada kecepatan tertentu, biaya energi
sangat minim di PSF untuk setiap kondisi. Disarankan bahwa kriteria optimasi
yang berbeda digunakan untuk memilih PSF selama dimuat berjalan, dan bahwa pola
gaya berjalan selama beban kereta mungkin karena adanya peningkatan stabilitas
daripada biaya metabolisme minimal.
Kegiatan otot
Sementara tubuh
besar literatur ada untuk efek beban kereta dan lengan ayun pada mekanik kiprah
dan energetika, beberapa studi eksis mengenai efek mereka pada batang dan
aktivitas otot pinggul selama berjalan, terutama dengan beban. Sehubungan
dengan aktivitas otot trunk, Motmans dkk. (2006) mengevaluasi efek dari berdiri
dengan beban BW 15% di berbagai kemasan pada rektus abdominus (RA) dan lumbar
erector spinae (LES) aktivitas. Mereka menemukan peningkatan signifikan dalam
aktivitas RA saat beban itu dalam ransel, tapi itu tidak terpengaruh selama
pack depan dan kondisi pack ganda. Kegiatan LES meningkat secara signifikan
saat beban berada di depan pak, tidak terpengaruh selama kondisi pak ganda, dan
menurun ketika beban berada di ransel. Oleh karena itu, besarnya kembali dan
aktivitas otot perut saat berdiri tampaknya terkait erat dengan distribusi
beban pada batang. Namun, hasil ini tidak memberikan wawasan tentang dampak
dari lokasi beban selama berjalan. Selama berjalan, aktivitas di spinae erector
ditandai dengan semburan aktivitas di tumit mogok untuk melawan fleksi ke depan
dari bagasi (Anders et al, 2007;. Waters & Morris, 1972). Tampaknya mungkin
bahwa besarnya semburan ini akan meningkatkan dan bahwa beberapa tingkat
aktivasi konstan juga akan hadir di seluruh siklus kiprah saat beban dilakukan
di depan tubuh. Sebuah studi tunggal melaporkan peningkatan yang signifikan
rata-rata fase sikap aktivitas spinae lumbal erector selama pengangkutan tangan
dari beban box (Cook & Neumann, 1987). Obliques eksternal (OEA) yang aktif
selama berdiri rotasi trunk (McGill, 1991) dan hanya sebelum mogok tumit selama
berjalan (Anders et al., 2007). Orang mungkin mengharapkan untuk melihat
perubahan aktivitas OEA di tanggapan terhadap perbedaan dalam koordinasi batang-panggul;
Namun, kelompok otot ini tidak tampaknya telah dipelajari dalam literatur beban
kereta. Jika stabilitas lateral dipengaruhi oleh beban kereta dan pembatasan
lengan ayun, kemudian berubah di gluteus medius (GMED) aktivitas mungkin juga
diharapkan. Peningkatan aktivitas GMED rata telah dilaporkan meningkat ketika
beban tangan dilakukan secara bilateral (Neumann et al., 1992) atau terhadap
dada (Neumann & Cook, 1985). Peningkatan paha rata dan aktivitas
gastrocnemius telah dilaporkan terjadi dengan beban militer meningkat 20-47 kg
(Harman et al., 2000), tetapi efek dari tangan dilakukan beban pada aktivitas
otot kaki belum dilaporkan.
Efek manipulasi
frekuensi langkah pada aktivitas otot kaki juga telah dipelajari sampai batas
tertentu. Peningkatan aktivitas rata-rata fleksor pinggul dan ekstensor dan
dorsiflexors pergelangan kaki telah dilaporkan terjadi dengan meningkatnya
langkahnya
frekuensi dan
kecepatan berjalan (Yang & Musim Dingin, 1985). Penurunan frekuensi langkah
tampaknya menyebabkan peningkatan aktivitas yang terintegrasi dari
plantarflexors pergelangan kaki (Sanderson et al., 2008). Namun, perubahan
aktivitas leg otot dengan manipulasi frekuensi langkah selama pengangkutan
tangan beban tidak diketahui.
Arti Sejumlah
besar literatur dikhususkan untuk efek biomekanik dan fisiologis beban kereta,
tetapi efek khusus pengangkutan tangan beban sebagian besar telah diabaikan.
Dari literatur yang ada jelas bahwa penambahan beban, lokasi beban yang, dan
pembatasan lengan ayun semua berkontribusi untuk peningkatan biaya metabolik
selama berjalan. Namun, perubahan dalam mekanika kiprah dan aktivitas otot yang
berhubungan dengan faktor-faktor individu yang tidak jelas dan sedikit kerja
telah dilakukan untuk berhubungan perubahan tersebut satu sama lain dan dengan
kenaikan diamati dalam pengeluaran energi. Sementara studi yang menguji efek
dari manipulasi frekuensi langkah pada tenaga mesin dan metabolik telah
dilakukan untuk dibongkar berjalan, hanya studi tunggal telah mengevaluasi efek
pada batang-panggul koordinasi dan penelitian serupa untuk dimuat berjalan
tampaknya tidak ada. Ada juga tampaknya menjadi sangat sedikit data untuk
aktivitas otot trunk selama berbagai kondisi beban kereta yang tersedia di
literatur yang ada. Potensi perubahan mekanik kiprah dan aktivitas otot yang
berhubungan dengan kereta tangan beban dapat menyebabkan peningkatan kelelahan
otot sistemik dan lokal, yang dapat menyebabkan degradasi kinerja tugas
Soldier. Melakukan studi komprehensif dari efek beban besarnya, lokasi beban,
dan lengan pembatasan ayun pada mekanik kiprah, energetika dan aktivitas otot
akan memberikan wawasan ke dalam perubahan dalam mekanika kiprah dan aktivitas
otot yang terkait dengan peningkatan biaya metabolik selama pengangkutan tangan
beban, sementara juga mengisi beberapa kesenjangan dalam beban yang ada literatur
kereta. Memahami perubahan yang mendasari dalam mekanika dan aktivitas otot
yang terkait dengan peningkatan biaya metabolisme akan membantu desainer sistem
dalam memproduksi peralatan Soldier yang minimal menurunkan kinerja misi. Hal
ini juga akan menyediakan perencana misi dengan perkiraan yang lebih akurat
dari efek berbagai konfigurasi beban pada kinerja Soldier.
Tujuan dan Hipotesis
Tujuan
keseluruhan dari penelitian ini adalah untuk mengidentifikasi perubahan dalam
mekanika kiprah dan aktivitas otot yang berkaitan dengan peningkatan yang tidak
proporsional dalam biaya metabolik yang berhubungan dengan membawa beban di
tangan dengan mengukur efek dari beban besarnya, lokasi beban dan lengan
pembatasan ayunan pada mekanik, energetika dan aktivitas otot selama berjalan
pada berbagai frekuensi langkah.
Tujuan 1. Mengukur
efek beban besarnya, lokasi beban dan lengan ayun pembatasan pada mekanik
kiprah, energetika dan aktivitas otot.
Hipotesis 1.1.
Tingkat metabolisme gross-massa tertentu selama trunk beban pengangkutan akan
mirip dengan kondisi diturunkan, tetapi meningkat dengan kereta tangan dan /
atau pembatasan lengan ayun.
Hipotesis 1.2.
Selain itu beban, pembatasan lengan ayun, dan kereta tangan beban akan
mengganggu koordinasi antara batang dan pelvis rotasi dan semakin meningkatkan
aktivitas otot batang kumulatif.
Hipotesis 1.3.
Kegiatan penculik pinggul akan meningkat selama lengan ayun pembatasan dan
tangan pengangkutan beban sementara lebar langkah dan perjalanan lateral pusat
massa tidak terpengaruh.
Hipotesis 1.4.
Membawa beban di tangan dengan lengan dalam posisi tetap akan mengakibatkan
penurunan waktu sikap, peningkatan frekuensi langkah dan peningkatan kembali
aktivitas otot.
Hipotesis 1.5.
Membawa beban di tangan dengan lengan ayun akan menghasilkan peningkatan rotasi
panggul, meningkatkan panjang langkah, dan penurunan frekuensi langkah pada
kecepatan set berjalan.
Tujuan 2. Evaluasi
hubungan antara perubahan mekanik dan aktivitas otot dan peningkatan biaya
metabolik.
Hipotesis 2.1.
Panggul rotasi besarnya akan terkait untuk melangkah frekuensi dan panjang
langkah.
Hipotesis 2.2. Waktu
sikap dan batang ramping akan berkorelasi dengan lokasi horisontal sistem COM,
dan aktivitas otot punggung bawah akan meningkat dengan batang lebih
terbelakang ramping.
Hipotesis 2.3.
Koordinasi batang-panggul akan dikaitkan dengan peningkatan kembali dan
aktivitas miring eksternal, dan aktivitas miring eksternal akan meningkat
dengan meningkatnya rotasi trunk.
Hipotesis 2.4
Perubahan biaya metabolik akan berkaitan dengan perubahan trunk- panggul
koordinasi, frekuensi langkah dan aktivitas otot batang Bertujuan 3.
Menyelidiki efek dari manipulasi frekuensi langkah pada mekanik kiprah,
energetika dan aktivitas otot selama beban tangan kereta.
Hipotesis 3.1. Biaya
metabolisme akan diminimalkan pada frekuensi langkah yang lebih disukai (PSF)
untuk kondisi beban yang diberikan dan PSF akan lebih besar untuk beban tangan
daripada kondisi diturunkan.
Hipotesis 3.2.
Tangan membawa beban pada frekuensi langkah meningkat akan membutuhkan
penurunan panjang langkah, yang menyebabkan penurunan rotasi panggul dan
gangguan koordinasi batang-panggul.
Hipotesis 3.3.
Tangan membawa beban pada frekuensi langkah menurun akan menghasilkan
peningkatan panjang langkah dan penurunan ganda waktu dukungan, yang mengarah
ke peningkatan kunjungan vertikal dan lateral COM dan peningkatan aktivitas
otot batang.
Bab 2
PENGARUH BEBAN BESARAN,
LOAD LOKASI DAN ARM SWING PEMBATASAN PADA MEKANIKA GAIT, energetika DAN
AKTIVITAS OTOT SELAMA WALKING
Pengantar
Orang melakukan
berbagai tugas beban kereta setiap hari: misalnya, membawa secangkir kopi di
satu tangan, buku sekolah di ransel atau tas belanjaan di kedua lengan.
Kegiatan industri, militer dan rekreasi tertentu melibatkan membawa beban yang
cukup besar selama periode diperpanjang. Sementara beban ini umumnya dilakukan
di ransel atau didistribusikan melalui batang tubuh, mereka juga dapat tangan
dilakukan. Selain itu, tangan membawa beban dapat melibatkan penggunaan kedua
tangan untuk membawa satu objek, yang mengarah ke pembatasan lengan ayun alam
yang terjadi selama diturunkan berjalan. Beban kereta membutuhkan seorang
individu untuk mendukung dan mempercepat massa tambahan yang terletak agak jauh
dari pusat tubuh massa (COM) dengan tetap mempertahankan gaya berjalan stabil.
Sejauh mana dinamika gaya berjalan normal ditantang selama beban kereta
tergantung pada massa beban, di mana ia dilakukan dan apakah lengan ayun alami
atau berada dalam posisi tetap. Meskipun keberadaan tubuh besar literatur yang
didedikasikan untuk memuat kereta, dampak dari faktor individu pada mekanik
kiprah, energetika dan aktivitas otot tidak dipahami dengan baik.
Biaya metabolik
selama beban kereta meningkat dari yang diturunkan berjalan, dengan besarnya
kenaikan tergantung pada massa beban dan cara di mana itu dilakukan. Ketika
beban dilakukan dekat dengan COM tubuh, biaya metabolik diminimalkan (Browning
et al, 2007;. Datta & Ramanathan, 1971; Legg & Mahanty, 1986; Royer
& Martin, 2005). Kenaikan biaya metabolik kotor juga sebanding dengan massa
beban ini (Abe et al, 2004;.. Bastien et al, 2005). Membawa beban pada
ekstremitas bawah, terutama pada kaki, hasil dalam peningkatan yang signifikan
dalam tingkat metabolisme (Abe et al, 2004;.. Browning et al, 2007; Legg &
Mahanty, 1986). Namun, beban kecil dilakukan secara bilateral di tangan
tampaknya tidak banyak berpengaruh pada biaya-massa jenis transportasi (Abe et
al, 2004;.. Laursen dkk, 2000; Soule & Goldman, 1969). Independen,
pembatasan lengan ayun dilaporkan meningkatkan pengeluaran energi bersih dengan
5 sampai 7% (Collins et al, 2009;. Ortega et al, 2008;. Umberger, 2008); Namun,
efek gabungan dari tangan dilakukan beban dan pembatasan lengan ayun tidak
diketahui.
Perubahan mekanik
kiprah juga tampak tergantung pada modus beban pengangkutan dan besarnya beban
yang terlibat. Dipilih sendiri kecepatan berjalan berkurang sebagai massa beban
meningkat dilakukan (Knapik et al, 1996;. Singh & Koh, 2009). Tergantung
pada kecepatan berjalan dan massa beban, ransel dan beban kereta militer
umumnya menyebabkan penurunan panjang langkah dan peningkatan frekuensi langkah
dan periode dukungan ganda (Birrell & Haslam, 2009;. Harman et al, 2000;
Lafiandra et al. 2003; Kinoshita, 1985). Penurunan panjang langkah juga tampak
terkait dengan kereta tangan beban kotak BW 20% (Myung & Smith, 1997).
Membatasi independen lengan ayun beban kereta tampaknya tidak berpengaruh pada
waktu sikap (Pontzer et al., 2009), waktu langkah (Bruijn et al., 2010), sikap
persen (Dedieu & Zanone, 2011) atau lebar langkah (Ortega et al., 2008).
Selama beban
kereta, penyesuaian postural mungkin diperlukan untuk menjaga sistem COM dalam
basis dukungan. Beban ransel menyebabkan peningkatan maju batang fleksi
(Attwells et al, 2006;. Birrell & Haslam, 2009; Kinoshita, 1985; Knapik et
al, 1996;. Majumdar et al, 2010;. Singh & Koh, 2009) dan batang mundur
ramping dikaitkan dengan membawa beban di depan bagasi (Anderson et al, 2007;.
Cham & Redfern, 2004). Namun, beban merata pada batang memiliki pengaruh
yang kecil pada batang fleksi (Kinoshita, 1985). Gerak dari sistem COM selama
berjalan dengan beban relatif tidak dikenal. Ia telah mengemukakan bahwa
kunjungan vertikal COM selama kereta ransel berat diminimalkan dengan
peningkatan fleksi lutut (Birrell & Haslam, 2009) dan bahwa COM pesiar
lateral yang mungkin terjadi selama senapan kereta karena penurunan stabilitas
lateral (Birrell & Haslam 2008) tapi tidak tampaknya telah diukur. Namun,
lengan ayun pembatasan selama diturunkan berjalan dilaporkan tidak berpengaruh
pada perjalanan vertikal COM (Collins et al., 2009).
Sehubungan dengan
kinematika batang, rotasi pesawat melintang dari dada dan panggul dilaporkan
menurun dengan beban ransel kereta (Birrell & Haslam, 2009; Knapik et al,
1996;.. Lafiandra et al, 2003;. Sharpe et al, 2008) . Sebaliknya, pembatasan
lengan ayun selama diturunkan berjalan (Pontzer et al., 2009) atau membawa
senapan diturunkan di kedua tangan (Seay et al., 2011) tampaknya tidak berpengaruh
pada besarnya rotasi trunk. Berjalan dengan massa kecil ditambahkan ke lengan
juga tidak berpengaruh nyata pada rotasi trunk (Pontzer et al., 2009). Selama
dibongkar berjalan rotasi ini keluar dari fase, tetapi menjadi lebih dalam fase
dengan beban ransel berat badan 40% (Inman et al, 1981.) (Lafiandra et al,
2003;.. Sharpe et al, 2008), senapan kereta ( . Seay et al, 2011) dan berjalan
dengan lengan disilangkan di atas dada (Dedieu & Zanone, 2011; Pontzer et
al, 2009).. Pembobotan bilateral lengan, bagaimanapun, tampaknya tidak
berpengaruh pada perbedaan fasa antara panggul dan rotasi bahu (Pontzer et al.,
2009).
Gangguan koordinasi
normal antara dada dan pelvis rotasi selama hasil beban kereta di peningkatan
momentum sudut seluruh tubuh (Lafiandra et al., 2003) yang kemungkinan
meningkatkan permintaan otot melintang di pesawat. Mengingat perubahan
diketahui atau diasumsikan dalam mekanika kiprah terkait dengan beban kereta
dan tindakan otot individu selama diturunkan berjalan, orang mungkin mengharapkan
untuk melihat perbedaan dalam erector spinae, obliques eksternal dan aktivitas
gluteus medius. Sebuah studi tunggal (Cook & Neumann, 1987) mengevaluasi
efek dari penempatan beban pada aktivitas otot punggung bawah dan menemukan
peningkatan yang signifikan dalam aktivitas spinae lumbal erector ketika subjek
membawa kotak sama dengan 10% BW. Kegiatan penculik pinggul telah dilaporkan
meningkat dengan beban BW 10% dilakukan di belakang, diadakan terhadap dada
atau membagi bilateral antara tangan (Neumann & Cook, 1985; Neumann et al,
1992.). Namun, efek dari berbagai modus beban kereta pada aktivitas otot batang
lainnya selama berjalan belum dievaluasi.
Sementara efek
ransel dilakukan beban pada mekanik kiprah dan energetika telah dipelajari
secara ekstensif, pengaruh mode lain beban kereta belum. Biaya metabolik telah
ditemukan meningkat dengan pemuatan lebih distal atau pembatasan lengan ayun;
Namun, perubahan terkait dalam mekanika kiprah dan aktivitas otot tidak
dipahami dengan baik. Oleh karena itu, tujuan dari penelitian ini adalah untuk
mengevaluasi efek independen dan gabungan dari beban besarnya, lokasi beban dan
lengan ayun pada mekanik kiprah, energetika dan aktivitas otot selama berjalan.
Itu adalah hipotesis
bahwa tingkat metabolisme-massa tertentu akan meningkat dengan kereta tangan
beban dan / atau pembatasan lengan ayun. Penambahan beban dilakukan, pembatasan
lengan ayun dan kereta tangan beban diharapkan mengganggu melintang pesawat
batang-panggul koordinasi dan semakin meningkatkan aktivitas otot batang
kumulatif. Itu diantisipasi bahwa membawa beban di tangan dengan lengan dalam
posisi tetap akan mengakibatkan penurunan dalam waktu sikap dan peningkatan
frekuensi langkah, aktivitas otot punggung dan aktivitas penculik pinggul
sementara lebar langkah dan perjalanan lateral pusat massa akan terpengaruh.
Akhirnya, peningkatan rotasi panggul dan panjang langkah dan penurunan
frekuensi langkah yang diharapkan terjadi saat beban dilakukan di tangan dengan
berayun lengan.
Metode
Subyek. Sampel perhitungan
ukuran apriori dilakukan pada data tingkat metabolisme yang diperoleh selama
uji coba menggunakan kalkulator online untuk ukuran efek dan ukuran sampel
(http://danielsoper.com/statcalc3). Ukuran efek dari kenaikan 10% di tingkat
metabolisme bertekad untuk menjadi 0,96. Sebuah ukuran sampel minimal 13 mata
pelajaran dihitung untuk uji satu sisi dengan tingkat kekuatan statistik yang
diinginkan dari 0,8 dan a = 0,05. Data dikumpulkan selama lima belas laki-laki,
direkrut dari penduduk sipil dan militer di dalam dan sekitar Aberdeen Proving
Ground, MD (4 CIV / 11 MIL, usia: 28,9 ± 6,0 tahun, tinggi: 1,77 ± 0,07 m, dan
massa tubuh: 88,2 ± 14,5 kg). Semua mata pelajaran yang dilaporkan sendiri
bahwa mereka bebas dari kardiovaskular, muskuloskeletal atau ekstremitas
masalah yang mungkin mengganggu kemampuan mereka untuk menyelesaikan protokol
beban kereta dalam penelitian ini. Sebelum pengumpulan data, masing-masing
subjek membaca dan menandatangani formulir informed consent disetujui oleh
University of Delaware Manusia Subyek Review Board (Lampiran A). Subyek
mengenakan sepatu atletik mereka sendiri, t-shirt dan celana pendek.
Kondisi percobaan.
Dua tingkat beban besarnya (MAG: tidak ada beban, 8% massa tubuh), dua tingkat
lokasi beban (LOC: batang, tangan) dan dua tingkat lengan ayun (ARMS: ayun,
tetap) dievaluasi dalam penelitian ini, sehingga total enam kondisi percobaan
(Tabel 2.1). Urutan di mana kondisi eksperimental
disajikan untuk
masing-masing subjek secara acak dan diimbangi dengan menggunakan desain
persegi Latin.
Total beban yang
dibawa oleh masing-masing subjek dihitung berdasarkan massa tubuh diukur
mereka. Distribusi beban untuk setiap kondisi beban kereta ditunjukkan pada
Gambar 2.1. Selama kondisi batang kereta, bobot pasir secara merata dibagi
antara dua kantong, salah satunya melekat pada harness nilon di atas sistem K4B
di dada subjek dan yang lain untuk memanfaatkan nilon di atas sistem EMG di
punggung mereka. Selama kondisi kereta tangan di mana lengan diizinkan untuk
ayunan alami, subjek dilakukan satu kantong di masing-masing tangan. Untuk
pengangkutan tangan dengan lengan fiksasi percobaan, bobot pasir ditempatkan
dalam kantong dan aman melekat pada tengah tertimbang bar yang solid untuk
mencapai total beban yang diinginkan. Sebuah tabung busa yang sama panjang dan
diameter ke bar tertimbang dilakukan selama kereta diturunkan dan batang dengan
uji lengan fiksasi.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar