Mögliche biomechanische Risikofaktoren für die Entwicklung einer Blei-Knie-Arthrose beim Golfschwung

Wissenschaftliche Berichte Band 12, Artikelnummer: 22653 (2022) Diesen Artikel zitieren

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Die Belastung des vorderen Kniegelenks beim Golfschwung ist größer als beim Gehen. Allerdings gibt es derzeit nur begrenzte Belege zur Golfschwung-Biomechanik für Risiken im Zusammenhang mit Knie-Arthrose (OA). Daher untersuchte diese Studie Golfschwungstile, die mit Knieadduktions- und -abduktionsmomenten verbunden sind, die als entscheidende Belastungsbereiche des medialen bzw. lateralen Kompartiments der Knie-Arthrose gelten. Dreizehn professionelle männliche Golfer führten fünf Schläge mit einem 5-Eisen-Schläger aus und ihre Schwünge wurden mithilfe eines Motion-Capture-Systems mit zwei Kraftplattformen für die Füße aufgezeichnet. Eine Regressionsanalyse wurde durchgeführt, um die Korrelationskoeffizienten zwischen den maximalen Knieadduktions- und -abduktionsmomenten des Führungsbeins und dem Varus-/Valguswinkel, dem Zehenwinkel, der Standbreite, der Gewichtsverlagerung und der Schulterbewegung zu berechnen. Schwung mit einer engeren Standweite bei der Ansprache (r = − 0,62, p = 0,02) mit stärkerer Gewichtsverlagerung (r = 0,66, p = 0,014) und Schulterschwankung (r = 0,79, p = 0,001) in Richtung des Ziels während des Abschwungs war mit einem höheren Spitzenwert der Knieadduktion des Vorderbeins verbunden, wohingegen ein größerer Valguswinkel bei der Ansprache (r = 0,60, p = 0,03) mit einem höheren Spitzenwert der Knieabduktion des Vorderbeins verbunden war. Basierend auf diesen Erkenntnissen gehen wir davon aus, dass zukünftige Forschungen Haltungsänderungen unterstützen werden, insbesondere eine größere Standweite und eine eingeschränkte Schulterbewegung bei Golfern, bei denen ein hohes Risiko für die Entwicklung einer Arthrose im medialen Kompartiment des Kniegelenks sowie ein niedrigerer Valgus (tibiale mediale Neigung) besteht ) Ansprechwinkel für Personen, bei denen ein hohes Risiko für die Entwicklung einer Arthrose im lateralen Kompartiment des Kniegelenks besteht.

Multidisziplinäre biomechanische Untersuchungen zur Verringerung des Risikos einer Knie-Arthrose (OA) wurden in verschiedenen akademischen Bereichen durchgeführt, darunter Rehabilitationsmedizin1,2, Physiotherapie3, orthopädische Chirurgie4, Gesundheitswissenschaften5, Maschinenbau6 und Bioingenieurwesen7. Diese Studien, die hauptsächlich für das Gehen durchgeführt wurden, bestanden aus der Identifizierung biomechanischer Risikofaktoren5 sowie der Bewertung der Auswirkungen von Modifikationen auf die Reduzierung der Kniegelenkbelastung3. Einige Golfschwungmodifikationen wurden bewertet, da die Belastung der Kniegelenke größer ist als die Belastung beim Gehen und beim Treppensteigen8,9,10. Darüber hinaus gibt es zwar derzeit Bemühungen zur Entwicklung eines präventiven Trainings, das personalisierte Modifikationen11 und Sehtechnologie7 zur Behandlung des Gangs umfasst, diese fortschrittlichen Techniken sind jedoch für den Golfsport begrenzt. Die zunehmende Popularität des Golfsports, die während der COVID-19-Pandemie weltweit über 60 Millionen Menschen erreichte, legt die Entwicklung eines Präventionsmodells nahe, das nicht nur auf den Gang, sondern auch auf den Golfschwung anwendbar ist. Solche Trainingsgeräte maximieren möglicherweise die Lebensdauer der natürlichen Gelenke bei Personen, bei denen ein hohes Risiko für die Entwicklung einer Knie-Arthrose besteht.

Aktuelle Studien zu den biomechanischen Risikofaktoren von Knie-OA beim Golfsport identifizieren die Variablen nur beim Ansprechen (vor dem Schwung)9,13, wohingegen der Golfschwung aus mehreren Phasen besteht, vom Ansprechen, Rückschwung, Abschwung, Aufprall, Nachschwung bis zum Abschluss. Diese begrenzte Überlegung stellt eine Herausforderung für die Modellierung von Präventionsstrategien dar, da die Golfbiomechanik (im Schwung) von Golfer zu Golfer unterschiedlich sein kann14. Darüber hinaus sind die primären Kniebelastungen für die medialen und lateralen Kompartimente der Knie-Arthrose die Adduktions- bzw. Abduktionsmomente des Knies9,15; Nach unserem besten Wissen wurden keine Risikofaktoren für einen Knieabduktionsmoment beim Golfschwung identifiziert. Vielfältig identifizierte Risikofaktoren sowohl für die Adduktion als auch für die Abduktion des Knies, einschließlich In-Swing-Variablen, können daher Studien zur Entwicklung präventiver Strategien im Golfsport unterstützen.

In früheren Studien wurden ein geringerer Zehenwinkel des Vorderfußes (d. h. des linken Fußes bei Rechtshändern und umgekehrt) und eine geringere Standweite beim Golfansprechen als biomechanische Risikofaktoren für OA im medialen Kompartiment des Knies vorgeschlagen9,13. Die vorliegende Studie geht davon aus, dass der Varuswinkel und die Gewichtsverlagerung während des Golfschwungs zusätzliche biomechanische Risikofaktoren sein könnten. In Bezug auf den Varuswinkel ergab eine frühere Studie, dass das Gehen mit einem größeren Varuswinkel (maximale seitliche Neigung der Tibia relativ zum Labor während der Standphase) mit einem höheren maximalen Knieadduktionsmoment korreliert5. In den meisten Fällen wird eine neutrale Ausrichtung (0 ± 3°) als optimal für eine Knieendoprothetik angesehen, um eine neutrale Ausrichtung zu erreichen und Knieschmerzen zu reduzieren16. Darüber hinaus fanden Ball und Best (2007a) heraus, dass es zwei unterschiedliche Arten der Gewichtsverlagerung gab, nämlich die Vorder- und die Rückwärtsbewegung. Der vordere Fußstil setzt die Druckmittelpunktposition durch den Aufprall in Richtung des Ziels fort, wohingegen der umgekehrte Fußstil die Druckmittelpunktposition durch den Aufprall vom Ziel wegbewegt17. Dabei kann Ersteres zu einer größeren Kniebelastung des Vorderbeins führen als Letzteres, da die Gewichtsverlagerung eine größere Bodenreaktionskraft widerspiegelt, die über das Vorderbein ausgeübt wird. Allerdings wurden solche möglichen Beziehungen zwischen den Schwungvariablen und der Kniebelastung nicht eingehend untersucht.

In dieser Studie untersuchten wir verschiedene und potenzielle Risikofaktoren für die Entwicklung einer Knie-Arthrose aufgrund des Golfschwungs. Wir untersuchten zunächst, ob der Varus/Valgus-Winkel, der Zehen-Aus-Winkel, die Standweite und eine stärkere Gewichtsverlagerung auf das Ziel während des Abschwungs mit größeren Spitzenmomenten der Knieadduktion und -abduktion des Führungsbeins korrelieren. Darüber hinaus haben wir untersucht, ob eine stärkere Becken- und Schulterbewegung in Richtung des Ziels während des Abschwungs mit höheren Spitzenmomenten der Knieadduktion und -abduktion korreliert, um spezifische Anleitungsvorschläge anzubieten, falls Gewichtsverlagerung ein Risikofaktor sein sollte. Wir stellten die Hypothese auf, dass eine größere Spitzenadduktion und -abduktion des Vorderbeins mit dem Varus-/Valguswinkel, dem Zehen-Aus-Winkel, der Standweite und einer stärkeren Gewichtsverlagerung sowie einer stärkeren Becken- und Schulterbewegung in Richtung des Ziels während des Abschwungs korreliert.

An dieser Studie nahmen dreizehn gesunde professionelle männliche Golfer (Alter: 29,0 ± 4,7 Jahre; Größe: 177,4 ± 6,7 cm; Masse: 76,1 ± 8,1 kg) teil. Die Teilnehmer hatten in den letzten 6 Monaten keine Vorgeschichte von chronischen Schmerzen oder schweren Verletzungen. Diese Studie wurde vom Institutional Review Board der Yonsei University, Korea, genehmigt und alle Methoden wurden in Übereinstimmung mit den relevanten Richtlinien und Vorschriften durchgeführt. Alle Teilnehmer gaben eine schriftliche Einverständniserklärung ab.

Die Teilnehmer wurden einer 3D-Golfanalyse mit 35 reflektierenden Markierungen unterzogen, die gemäß dem Vicon Plug-in-Gait-Ganzkörpermodell (Oxford Metrics, Oxford, UK)18 an den anatomischen Orientierungspunkten angebracht wurden. Zusätzlich wurden vier reflektierende Klebebänder am 5-Eisen-Schläger angebracht (oben am Schlägerkopf, am Hosel, in der Mitte des Schafts und unmittelbar unter dem Griff) und ein reflektierendes Klebeband zur Definition auf dem Golfball angebracht die Swing-Ereignisse (Abb. 1). Das Vicon-Bewegungsanalysesystem wurde zur Erfassung der Golfkinematik mithilfe von acht MX-Kameras verwendet, die bei 250 Hz aufzeichneten und in zwei im Laborboden eingebettete Kraftplattformen (AMTI, Watertown, MA, USA) integriert waren, um Daten zur Bodenreaktionskraft bei 2000 Hz zu erfassen . Die Teilnehmer wurden angewiesen, ihr eigenes typisches Aufwärmtraining durchzuführen, bevor sie aufgefordert wurden, fünf gerade Golfschläge mit ihrem 5er-Eisenschläger von einer künstlichen Golfmatte in einen Vorhang auszuführen, der 5 m von der Teilnehmerposition entfernt angebracht war. Unter den verschiedenen Schlägern wurde der 5-Eisen-Schläger ausgewählt, weil seine Schwungmechanik irgendwo zwischen denen der Eisen- und Driver-Schläge liegt, sagen Golftrainer, was im Allgemeinen die Schwünge sowohl für die Eisen- als auch für die Driver-Schläge darstellen kann. Das Koordinatensystem bestand aus der X-Achse in der Richtung von vorne nach hinten, der Y-Achse in der Richtung von Seite zu Seite und der Z-Achse in vertikaler Richtung (Abb. 1).

Vierzehn aufeinanderfolgende Abschwungereignisse, maximales Knieadduktionsmoment des Führungsbeins um den Aufprall herum und Schulterposition in Bezug auf die Mitte der Zehenmarkierungen während des Abschwungs. Die horizontalen Achsen zeigen 14 aufeinanderfolgende Abschwungereignisse: Übergang des Beckens (TP), Abschwung 225° (D225), Abschwung 202° (D202), Abschwung 180° (D180), Abschwung 157° (D157), Abschwung 135° (D135). ), Abschwung 112° (D112), Abschwung 90° (D90), Abschwung 67° (D67), Abschwung 45° (D45), Abschwung 22° (D22), Aufprall (I), Durchschwung 22° (F22) und Durchlauf 45° (F45). X-, Y- und Z-Achse von vorne nach hinten, von Seite zu Seite bzw. vertikale Achsen. Die Richtung des Knieadduktionsmoments des Führungsbeins (das Schienbeinsegment in Bezug auf das Oberschenkelsegment) und in Richtung der Zielschulterposition (der Mittelpunkt der Akromionmarkierungen in Bezug auf den Mittelpunkt der Zehenmarkierungen) zeigen eine positive Richtung.

Die erfassten Rohdaten wurden mit einer Woltring-Filterroutine mit einem mittleren quadratischen Fehlerwert von 10 mm2 geglättet19, die den Methoden einer früheren Golfstudie folgte, in der Experimente mit einem 5-Eisen-Schläger20 vorgestellt wurden. Die Vicon Nexus-Software wurde verwendet, um Knieadduktions- und -abduktionsmomente mithilfe eines inversen Dynamikansatzes zu berechnen. Die Adduktions- und Abduktionsmomente des Knies wurden auf die Körpermasse der Teilnehmer8,9,21 normalisiert und an den ersten Spitzen berechnet. Im Allgemeinen gibt es zwei Spitzenwerte für die Knieadduktion während des Golfschwungs, und der erste Spitzenwert wurde in dieser Studie für ein konsistentes Timing ausgewählt; Ein weiterer Grund für diese Wahl war, dass der Zeitpunkt der Schmerzen bei Golfspielern Berichten zufolge um die Zeit des Aufpralls herum lag21 und der erste Höhepunkt um die Zeit des Aufpralls herum auftritt, während der zweite Höhepunkt kurz vor dem Ziel auftritt8. Der erste Peak wurde auch in früheren Studien konsequent verwendet, um Modifikationen zur Reduzierung des Peak-Adduktionsmoments im Knie beim Golfschwung zu untersuchen9,13.

Die seitliche Neigung der Tibia-Frontalebene des Vorderbeins (Knie-Varus-Winkel), wobei die Tibia als die Linie definiert ist, die die Mittelpunkte der Knie- und Knöchelgelenke relativ zur vertikalen Laborachse verbindet, wurde an der Adresse und am ersten Peak5 berechnet. Die Außenrotation des Vorderfußes (Zehen-Out-Winkel), wobei der Fuß als die Linie definiert wurde, die die Fersen- und 2. Mittelfußknochenkopfmarkierungen relativ zur anteroposterioren Laborachse verbindet, wurde an der Adresse berechnet. Die Standbreite beim Ansprechen wurde auf zwei Arten berechnet: zum einen mithilfe von Zehenmarkierungen und zum anderen mithilfe von Fersenmarkierungen. In früheren Studien wurde die Standbreite anhand der Fersenmarkierungen identifiziert, da Golfer häufig unterschiedliche Zehenwinkel haben13. In der Praxis wird die Standweite jedoch von vorne betrachtet, wenn Trainer Golfspieler unterrichten. Darüber hinaus ist aus Sicht des Golfers die Standweite an der Spitze optisch auffälliger als an der Ferse. Daher wurde in dieser Studie die Standweite mithilfe von Zehenmarkierungen für die praktische Anwendung ergänzt.

Die Position des Druckzentrums (Gewichtsverlagerung), dh der gewichtete Mittelwert des Druckzentrums des einzelnen Fußes, der parallel zur mediolateralen Laborachse liegt, wurde berechnet17,18,22; Sie wurde als Prozentsatz des Abstands zwischen dem Trail-Fuß (0 %) und dem Lead-Fuß (100 %) ausgedrückt17,22. Die Beckenposition, bei der das Becken durch den Mittelpunkt zwischen den rechten und linken Markierungen der vorderen oberen Beckenwirbelsäule definiert wird, und die Schulterposition, bei der die Schulter durch den Mittelpunkt zwischen den rechten und linken Markierungen des Akromions definiert wird, parallel zum Die mediolateralen Laborachsen (Sway) wurden in Bezug auf die Mittelpunkte der Zehenmarkierungen berechnet. Der Druckschwerpunkt sowie die Becken- und Schulterpositionen wurden bei 14 aufeinanderfolgenden Golf-Abschwungereignissen berechnet, um während der statistischen Analyse eine statistische parametrische Zuordnung (SPM) zu verwenden (siehe Abb. 1): Übergang des Beckens18,23; Schaftwinkel von 225°, 202°, ​​180°, 157°, 135°, 112°, 90°, 67°, 45° und 22°, wobei der Schaft oben parallel ist und in der Frontalebene während des Abschwungs 270° beträgt ( D225, D202, D180, D157, D135, D112, D90, D67, D45 bzw. D22); Auswirkung (I); und Schaftwinkel von 22° und 45° in der Frontalebene während des Follow-Through (F22 bzw. F45). SPM ermöglicht das Testen der Korrelation zwischen einer Variablen bei einem einzelnen Ereignis (höchste Adduktions- und Abduktionsmomente des Kniegelenks in dieser Studie) und einer eindimensionalen Zeitreihenvariable (14 aufeinanderfolgende Abschwungereignisse der Druckmittelpunktposition und des Beckens). Schulterpositionen in dieser Studie). Golfer verwenden unterschiedliche Schwungtempo24,25; Daher haben wir 14 aufeinanderfolgende Ereignisse anstelle von Zeittrajektorien verwendet. Der Übergang des Beckens wurde als Änderung seiner Rotationsrichtung in der horizontalen Ebene identifiziert. Der Aufprall wurde in einem Abstand definiert, der am nächsten zwischen dem Golfball und der Mitte des Schlägerkopfes entlang der mediolateralen Achse liegt. Die Kinematik und Kinetik der fünf Schüsse wurde für jeden Teilnehmer gemittelt.

Die Richtungen des seitlichen Neigungswinkels der Tibia und des Außenrotationswinkels des Bleifußes relativ zum Labor wurden als positiv bezeichnet. Die Richtung des Adduktionsmoments des vorderen Tibiasegments in Bezug auf das vordere Oberschenkelsegment wurde als positiv bezeichnet (Abb. 1). Schließlich wurden auch die Zielrichtungen der Becken- und Schulterpositionen in Bezug auf die Mittelpunkte der Zehenmarkierungen mit positiven Werten belegt (Abb. 1).

Um die Korrelationen zwischen den maximalen Knieadduktions- und -abduktionsmomenten des Führungsbeins und der seitlichen Neigung des Führungsbeins, dem Außenrotationswinkel des Führungsfußes und der Standweite zu untersuchen, führten wir entweder Pearson- oder Spearman-Korrelationstests durch. Spearman-Korrelationstests wurden durchgeführt, wenn mindestens eine der Annahmen des Pearson-Korrelationstests wie Normalität (in dieser Studie mithilfe der Shapiro-Wilk-, Schiefe- und Kurtosis-Beurteilung getestet) und gleiche Homoskedastizität nicht erfüllt waren. Darüber hinaus führten wir im Hinblick auf die Position des Druckzentrums sowie die Becken- und Schulterpositionen eine SPM26,27,28,29-Regressionsanalyse unter Verwendung der Open-Source-Software (http://www.spm1d.org) MATLAB (Mathworks Inc., Natick, USA-Code. Der Normalitätstest wurde auch für SPM-Reste durchgeführt. Wenn die Annahme nicht erfüllt war, wurde eine nichtparametrische SPM-Regressionsanalyse durchgeführt. Für eine bestimmte Ereignisreihe, bei der eine signifikante Korrelation in der SPM-Regression gefunden wurde, wurden entweder Pearson- oder Spearman-Korrelationstests durchgeführt (wenn die oben genannten Annahmen des Pearson-Korrelationstests nicht erfüllt waren), um die Beziehung zwischen der unabhängigen Variablen und dem Ereignis zu demonstrieren. Reihe der abhängigen Variablen. Das zweiseitige Niveau der kritischen Signifikanz wurde auf p < 0,05 festgelegt.

Abbildung 2 zeigt das Additions-/Abduktionsmoment des vorderen Knies und die mediale/laterale Neigung des vorderen Schienbeins während des Golfschwungs.

Knie-Add-/Abduktionsmoment in der Frontalebene und tibiale mediale/laterale Neigung des Führungsbeins während des Golfschwungs. Jede Linie stellt die mittlere Flugbahn jedes Teilnehmers über 5 Schüsse für (a) Kniehinzufügungs-/Abduktionsmoment und (b) tibiale mediale/laterale Neigung des Führungsbeins dar. Die Abstufung der Farben in warm und kalt stellt den hohen bzw. niedrigen Adduktionsmoment des Knies auf seinem Höhepunkt dar. Die Richtung des Knieadduktionsmoments (das Schienbeinsegment im Verhältnis zum Oberschenkelsegment) und die seitliche Neigung der Tibia (das Schienbeinsegment im Verhältnis zum Labor) des Führungsbeins stellen einen positiven Wert dar. A: Ansprechen, TP: Übergang des Beckens, I: Aufprall, F90: Durchführen 90°.

Die Spearman-Korrelationstests zeigten, dass mehrere Faktoren mit einem höheren maximalen Knieadduktionsmoment des Führungsbeins (0,85 ± 0,15 Nm/kg, das bei der Schlägerposition von F14,96 ± 29,82° auftrat) verbunden waren, einschließlich einer deutlich größeren seitlichen Neigung des Führungsbeins bei seine Spitze (5,91 ± 4,02°, die bei der Schlägerposition von D11,44 ± 87,16° auftrat) (r = 0,62, p = 0,03) (Abb. 3a) und eine schmalere Standbreite bei der Ansprache unter Verwendung von Zehenmarkierungen (49,22 ± 3,6 cm). ) (r = − 0,62, p = 0,02) (Abb. 3b). Im Gegensatz dazu waren die mediale Neigung der Bleitibiale bei der Ansprache, die Außenrotation des Bleifußes bei der Ansprache und die Standweite bei der Ansprache unter Verwendung von Fersenmarkierungen nicht signifikant korreliert (Tabelle 1). Der mittlere Unterschied zwischen den beiden Standweiten (an der Spitze und an der Ferse) betrug 8,93 ± 3,27 cm.

Spearman-Korrelationen zwischen dem maximalen Knie-Adduktionsmoment des Führungsbeins und (a) der seitlichen Neigung der Tibia der Elektrode an ihrem Höhepunkt und (b) der Standbreite bei der Ansprache unter Verwendung von Zehenmarkierungen und zwischen dem maximalen Knie-Abduktionsmoment des Führungsbeins und (c) der Führung Tibia-Seitenneigung bei Ansprechen und (d) auf ihrem Höhepunkt. Jeder Punkt stellt den Rang über dem Mittelwert jedes Teilnehmers über 5 Schüsse dar. Der Rang des maximalen Knieadduktionsmoments wird in aufsteigender Reihenfolge ausgedrückt (1: niedrig, 13: hoch), während der Rang der Abduktion aufgrund der negativen Bezeichnung absteigend ist (1: hoch, 13: niedrig). Die Farbabstufungen in warm und kalt repräsentieren die Momente des Hoch- bzw. Tiefknie-Addierens/Abduktionsmoments auf dem Höhepunkt. *signifikant bei p < 0,05.

Die SPM-Regressionsanalyse ergab, dass das maximale Knieadduktionsmoment des Führungsbeins mit der Position des Druckzentrums direkt nach dem Aufprall in der Folgephase (F45) zusammenhängt (p = 0,045) (Abb. 4a). Die Spearman-Korrelation zeigte, dass eine größere Position des Druckzentrums in Richtung des Ziels bei F45 (80,35 ± 10,31 %) mit einem höheren maximalen Knieadduktionsmoment des Führungsbeins verbunden war (r = 0,66, p = 0,014) (Abb. 4b und Tabelle 1). ).

Der Druckschwerpunkt und die Schulterpositionen während des Abschwungs werden in den Diagrammen (a) bzw. (c) angezeigt. Die grauen Bereiche stellen die Schwungereignisse dar, die in der SPM-Regressionsanalyse eine signifikante Korrelation mit dem maximalen Knieadduktionsmoment des Vorderbeins zeigten. Jede Linie stellt die mittlere Flugbahn jedes Teilnehmers über 5 Schüsse dar. Die Abstufung der Farben in warm und kalt stellt das hohe bzw. niedrige Knieadduktionsmoment des Führungsbeins auf seinem Höhepunkt dar. Die horizontalen Achsen zeigen 14 aufeinanderfolgende Abschwungereignisse (siehe Abb. 1). Diagramm (b) und (d) stellen die Spearman-Korrelationen zwischen dem Rang des maximalen Knieadduktionsmoments des Vorderbeins und dem Druckzentrum und den Schulterpositionen dar (der Rang des über die Ereignisse gemittelten Mittelwerts zeigte eine signifikante Korrelation in der SPM-Regression). jeweils. Die Richtung der Druckmittelpunktposition in Bezug auf den Nachlauffuß (0 %) weist einen positiven Wert des Maximums am Vorderfuß (100 %) auf. Richtungen der Schulterposition zum Ziel in Bezug auf die Mitte der Zehenmarkierungen haben einen positiven Wert. F45: Durchschwung 45°, D225: Abschwung 225°, D112: Abschwung 112°. *signifikant bei p < 0,05.

Die SPM-Regressionsanalyse ergab, dass das maximale Knieadduktionsmoment des Führungsbeins nicht mit der Beckenposition während des Abschwungs zusammenhing; am Übergang des Beckens (TP) erreichte es jedoch fast eine Signifikanz bei p = 0,05.

Eine nichtparametrische SPM-Regressionsanalyse ergab, dass das maximale Knieadduktionsmoment des Führungsbeins mit der Schulterposition während des Abschwungs (zwischen D225 und D112) zusammenhängt (p = 0,004) (Abb. 4c). Die Spearman-Korrelation zeigte, dass eine stärker zielgerichtete Schulterposition zwischen D225 und D112 (0,39 ± 2,0 cm, gemittelt über Ereignisse und Probanden) mit einem höheren maximalen Knieadduktionsmoment des Führungsbeins verbunden war (r = 0,79, p = 0,001) (Abb. 4d und Tabelle 1).

Die Spearman-Korrelationstests zeigten, dass mehrere Faktoren mit einem höheren maximalen Knieabduktionsmoment des Führungsbeins verbunden waren (− 0,28 ± 0,22 Nm/kg, das bei der Schlägerposition von D251,87 ± 10,40° auftrat), einschließlich einer deutlich geringeren seitlichen Neigung der Tibia der Führung an der Adresse (− 5,56 ± 2,41°) (r = 0,60, p = 0,03) (Abb. 3c) und an seinem Höhepunkt (5,91 ± 4,02°) (r = 0,56, p = 0,046) (Abb. 3d). Im Gegensatz dazu waren die Außenrotation des Vorderfußes beim Ansprechen (durchgeführte Pearson-Korrelation) und die Standweite beim Ansprechen unter Verwendung von Zehen- und Fersenmarkierungen nicht signifikant korreliert (Tabelle 1).

Die SPM-Regressionsanalyse ergab, dass das maximale Knieabduktionsmoment des Führungsbeins nicht mit der Druckmittelpunktposition und den Becken- und Schulterpositionen während des Abschwungs (nicht parametrisch für das Becken durchgeführt) verbunden war (Tabelle 1).

Diese Studie untersuchte die Beziehungen zwischen den maximalen Knieadduktions- und -abduktionsmomenten des Führungsbeins und des Varuswinkels (seitliche Neigung des Vorderbeins) bei der Ansprache und seinem Spitzenwert, dem Zehen-Aus-Winkel (Außenrotation des Vorderfußes) bei der Ansprache und der Standweite bei der Ansprache in Bezug auf Zehen und Ferse, Gewichtsverlagerung (gewichtetes Mittel des individuellen Druckzentrums) während des Abschwungs und Becken- und Schulterbewegung in Richtung des Ziels (Becken- und Schulterpositionen) während des Abschwungs, um die potenziellen biomechanischen Risikofaktoren für die Entwicklung einer Knie-Arthrose zu identifizieren der Golfschwung.

Wir fanden heraus, dass das maximale Knieadduktionsmoment des Führungsbeins, das um den Aufprall herum auftritt, positiv mit einem größeren Varuswinkel um den Aufprall herum, einer schmaleren Standbreite in Bezug auf die Zehe, einer stärkeren Gewichtsverlagerung um den Aufprall herum und einem stärkeren Schulterschwenken korreliert, wohingegen die Zehen- Außenwinkel und Standweite in Bezug auf die Ferse korrelierten nicht. Darüber hinaus korrelierte ein höheres maximales Knieabduktionsmoment des Vorderbeins, das unmittelbar nach dem Übergang des Beckens auftrat, mit geringeren Varuswinkeln bei der Ansprache und seinem Höhepunkt, während alle anderen Variablen nicht korrelierten.

Dies wurde von Levinger et al. dass das Gehen mit einem größeren Spitzenvaruswinkel die Belastung des medialen Kompartiments des Kniegelenks erhöht – das Knieadduktionsmoment5. In ähnlicher Weise deuten unsere Ergebnisse darauf hin, dass die Bewegung der seitlichen Neigung der Tibia um den Aufprall herum (D11,44 ± 87,16°, Tabelle 1) ein potenzieller biomechanischer Risikofaktor für die Entwicklung einer Arthrose im medialen Kompartiment des Knies sein könnte. Darüber hinaus wurden in vielen Ganganalysen radiologische Auswertungen vorgelegt, um die anatomischen Faktoren zu untersuchen, die die Belastung des Kniegelenks beeinflussen. Diese Studien haben ergeben, dass die Varusausrichtung mit dem maximalen Adduktionsmoment des Knies beim Gehen korreliert30,31. Daher müssen in Zukunft möglicherweise die Auswirkungen einzelner anatomischer Faktoren auf das Knieadduktionsmoment während des Golfschwungs untersucht werden.

Wie vermutet, war der Zusammenhang zwischen dem maximalen Knieadduktionsmoment des Vorderbeins und der Gewichtsverlagerung unmittelbar nach dem Aufprall signifikant. Dieses Ergebnis legt nahe, dass die Gewichtsverlagerung ein potenzieller biomechanischer Risikofaktor für die Entwicklung einer Arthrose im medialen Kompartiment des Knies beim Golfschwung sein könnte. Darüber hinaus scheinen sowohl die Länge des Momentarms (bewertet durch die Größe des Varuswinkels) als auch die Größe der Kraft (Gewichtsverlagerung) Mechanismen zu sein, die zum Knieadduktionsmoment beim Golfschwung beitragen, wohingegen dies beim Momentarm der Fall ist trägt hauptsächlich zum Knieadduktionsmoment im Gang bei5.

In einer früheren Studie schwankten Becken und Schulter während des Abschwungs stark in Richtung des Ziels (ungefähr 15 bzw. 7 cm)32. Wenn ein Zusammenhang zwischen dem maximalen Knieadduktionsmoment des Führungsbeins und der Gewichtsverlagerung während des Abschwungs besteht, kann es wichtig sein zu bestimmen, ob Becken- und Schulterbewegungen in Richtung des Ziels während des Abschwungs auch mit dem maximalen Knieadduktionsmoment des Bleibeins zusammenhängen Bein. Wie vermutet, korrelierte die Schulterbewegung in Richtung des Ziels (ungefähr 6 cm in unserer Studie) positiv, während die Beckenbewegung nicht signifikant mit dem maximalen Knieadduktionsmoment des Führungsbeins korrelierte. Unser Ergebnis deutet darauf hin, dass die Gewichtsverlagerung reduziert werden kann, indem die Schulterbewegung in Richtung des Ziels während des frühen Abschwungs eingeschränkt wird.

In Bezug auf die Variablen beim Ansprechen haben wir herausgefunden, dass eine geringere Standbreite in Bezug auf die Fußspitze beim Ansprechen mit einem höheren maximalen Knieadduktionsmoment des Vorderbeins korreliert, wohingegen der Zehenwinkel und die Standbreite an der Ferse dies bedeuten wurden zuvor als Risikofaktoren identifiziert9,13, korrelierten nicht mit dem maximalen Knieadduktionsmoment des Führungsbeins. Dies war wahrscheinlich auf die unterschiedliche Technik zur Messung der Standpositionen zurückzuführen. Die Standweite an der Spitze stellt im Allgemeinen die Kombination aus Zehenwinkel und Standweite an der Ferse dar. In der Praxis deuten unsere Ergebnisse darauf hin, dass die Standweite an der Spitze, unabhängig vom Zehenwinkel, möglicherweise besser anwendbar ist als die zuvor identifizierten Risikofaktoren, da weniger Anpassungen für die Fußpositionierung erforderlich sind und den Trainern die Sicht nach vorne ermöglicht wird der Golfer.

Schließlich war die geringere seitliche Neigung des Vorderbeins bei der Ansprache und an seinem Höhepunkt mit einem höheren Spitzenmoment der Knieabduktion verbunden. In der Praxis wird Golfern die mediale Neigung der Tibia beim Ansprechen empfohlen, um die Stabilität bei einer Schulterrotation von etwa 100° in beide Richtungen zu verbessern; Unsere Studie legt jedoch nahe, dass es nicht für Golfer empfohlen werden sollte, bei denen ein hohes Risiko für eine Arthrose im lateralen Kompartiment des Kniegelenks besteht. Darüber hinaus korrelierte die maximale seitliche Neigung der Tibia mit den maximalen Adduktions- und Abduktionsmomenten des Knies. Dieses Ergebnis legt nahe, dass die maximale seitliche Neigung der Ableitung des Schienbeins das primäre Merkmal (Eingabe) für die Modellierung des Rahmenwerks sein könnte, um die maximalen Adduktions- und Abduktionsmomente des Knies mithilfe bildbasierter Technologien vorherzusagen.

Es gibt mehrere Einschränkungen dieser Studie. Erstens deutet die in dieser Studie durchgeführte Regressionsanalyse lediglich auf einen kausalen Zusammenhang zwischen den Variablen hin. Daher sind weitere kontrollierte Experimente erforderlich, beispielsweise zur Bewertung der Auswirkungen der Modifikation auf die Reduzierung der maximalen Knieadduktions- und -abduktionsmomente des Führungsbeins. Zweitens nahmen nur Profigolfer an dieser Studie teil, für Freizeitgolfer sind jedoch weitere Untersuchungen erforderlich, da sich die Schwungtechniken zwischen Freizeitgolfern und Profigolfern unterscheiden33 und die Schwungkinematik zwischen Freizeitgolfern und Profigolfern stark variiert14. Drittens wird die Entwicklung einer Arthrose im medialen Kompartiment des Knies laut Gangstudien hauptsächlich durch die Varusausrichtung (als anatomischen Faktor) beeinflusst30,31. Daher sind Untersuchungen erforderlich, die Golfer rekrutieren, die über eine bestehende Varusausrichtung verfügen. Obwohl diese Studie die oben genannten Einschränkungen aufweist, können Schlussfolgerungen aus einer Korrelationsstudie abgeleitet werden.

Wir haben mehrere potenzielle biomechanische Risikofaktoren beim Golfschwung für die Adduktions- und Abduktionsmomente des Knies identifiziert. Basierend auf unseren Erkenntnissen empfehlen wir professionellen Golfspielern, bei denen ein hohes Risiko für die Entwicklung einer Arthrose im medialen Kompartiment des Kniegelenks besteht, möglicherweise eine größere Standweite an der Spitze und eine geringere Schulterbewegung in Richtung des Ziels während des frühen Abschwungs. Weitere Studien sind erforderlich, um die Auswirkungen einer breiteren Haltung und einer eingeschränkten Schulterbewegung auf die Reduzierung des maximalen Varuswinkels, der Gewichtsverlagerung beim Aufprall und des maximalen Knieadduktionsmoments zu bewerten. Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass Golfer, bei denen ein hohes Risiko für die Entwicklung einer Arthrose im lateralen Kompartiment des Kniegelenks besteht, von einer geringeren medialen Neigung der Tibia beim Ansprechen profitieren würden; Es sind jedoch weitere Untersuchungen zu den Auswirkungen eines erhöhten Varusspitzenwinkels und einer Verringerung des Knieabduktionsmoments erforderlich. Letztendlich können diese verschiedenen identifizierten potenziellen Risikofaktoren die Präventionsbemühungen von Knie-OA bei Golfern beeinflussen, indem sie Modifikationen und deren potenzielle positive präventive Wirkung vorschlagen.

Die während der aktuellen Studie generierten und/oder analysierten Datensätze sind aufgrund des vom Institutional Review Board genehmigten Versuchsprotokolls nicht öffentlich verfügbar, können aber auf begründete Anfrage beim entsprechenden Autor angefordert werden.

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Diese Forschung erhielt keine spezifischen Zuschüsse von Förderstellen aus dem öffentlichen, kommerziellen oder gemeinnützigen Sektor. Die Autoren möchten Jessica Rose für ihre Kommentare und Vorschläge danken, die zu einer deutlichen Verbesserung des Papiers geführt haben.

Abteilung für orthopädische Chirurgie, Stanford University, Stanford, CA, USA

Gesungen von Eun Kim, Nicole Segovia Pham und Amy Ladd

Labor für Bewegungs- und Ganganalyse, Lucile Packard Children's Hospital, Palo Alto, CA, USA

Sung Eun Kim

Abteilung für Rehabilitationsmedizin, Guri-Krankenhaus der Hanyang-Universität, Guri-Si, Gyeonggi-Do, Korea

Jae-Hyeon-Park

Abteilung für orthopädische Chirurgie, 6-01 Dongguk University Ilsan Hospital, 27 Dongguk Ro, Ilsandong-Gu, Goyang-Si, 10326, Gyeonggi-Do, Korea

Jangyun Lee

Abteilung für orthopädische Chirurgie, Seoul National University College of Medicine, Seoul, Korea

Jangyun Lee

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Studiendesign: SEK, JL, AL und JHP Datenerfassung: SEK und JL Datenverarbeitung und -analyse: SEK und JL Statistische Analyse: SEK und NSP Verfassen des Manuskripts: SEK, JL, AL, JHP und NSP Alle Autoren haben das Manuskript überprüft.

Korrespondenz mit Jangyun Lee.

Die Autoren geben an, dass keine Interessenkonflikte bestehen.

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Nachdrucke und Genehmigungen

Kim, SE, Pham, NS, Park, JH et al. Mögliche biomechanische Risikofaktoren für die Entwicklung einer Blei-Knie-Arthrose beim Golfschwung. Sci Rep 12, 22653 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-27160-4

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Eingegangen: 10. Januar 2022

Angenommen: 27. Dezember 2022

Veröffentlicht: 31. Dezember 2022

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-022-27160-4

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