Rearfoot kinematics during initial takeoff of elite high jumpers: Estimation of spatial position and orientation of subtalar axis

(Die Kinematik des hinteren Fußabschnittes bei der Einleitung des Absprungs von Hochleistungs-Hochspringern: Bewertung der räumlichen Position und Orientierung der subtalaren Achse)

Ausgehend von der Hypothese, dass hohe Belastungen auf dem subtalaren Gelenk während sehr dynamischer Bewegungen dazu führen können, dass die betreffende Achse aus ihrer normalen anatomischen Positionierung gedrückt wird, wurden Untersuchungen zur räumlichen Position und Orientierung der subtalaren Gelenkachse durchgeführt. Dabei wurden die Absprungbewegungen von zwei Hochspringern mit hohem Leistungsniveau (C. Thränhardt; H. Henkel) untersucht. Mit Hilfe einer 3-D-Hochgeschwindigkeitscinematografie und einem dreiteiligen Gelenkmodel, das die subtalare Pronation ausdrückt, wurde die subtalare Bewegung des Fersenbeins nachempfunden. Die Ergebnisse zeigten, dass sich die subtalare Achse aus ihrer Eingangsorientierung und -position bei ersten Aufschlagen der Ferse wegbewegte, und das sowohl horizontal als auch lateral. Die Veränderung des Pronationswinkels und der Pronationsgeschwindigkeit erreichte bei der Berechnung aller Sprünge Maximalwerte von fast 30° bzw. 2000°/s. Es war überraschend, dass sie eine gute Übereinstimmung mit Werten erreichten, die bei einer Projektion über die Frontalebene mit einem konventionellen kinematogrfischen Ansatz ermittelt wurden. Werte, die zur subtalaren Achse bei einer konventionellen anatomischen Beschreibung gehören, lagen grundsätzlich bis zu 10° bei der Pronatuionsveränderung und bis zu 600°/s bei der Pronationsgeschwindigkeit entfernt. Letztlich erbrachten Vergleiche mit Ergebnissen, die aus schraubenförmigen Achsen ermittelt wurden, nahezu identische Ergebnisse, was auf eine gute Validität der Analysetechniken schließen lässt. As the spatial position and orientation of the subtalar ankle axis documented in biomechanical literature has mainly been estimated in unloaded conditions, it was hypothesized that high loads on the subtalar joint during very dynamic movements may force the respective axis away from its normal anatomical location. Therefore, high jump takeoffs of two elite athletes were selected to estimate and analyze the kinematic behavior of the subtalar axis during initial takeoff. The subtalar motion of the calcaneus was reconstructed using 3-D high-speed cinematography and a three-segment ankle model expressing subtalar pronation as the movement of the calcaneus around the talus. Results revealed that the subtalar axis moved away from its initial orientation and position at first heel impact, respectively more horizontally and laterally. The pronational angular displacement and velocity were calculated for all jumps and reached maximal values close to 30°, respectively 2000°/s. They compared surprisingly well with values obtained from frontal plane projections as used in a conventional cinematographical approach. But values corresponding to a subtalar axis fitting conventional anatomical descriptions showed consistently larger discrepancies, up to 10° for pronational displacement and close to 600°/s for pronational velocity. Finally, a comparison with results obtained from helical or screw axes produced nearly identical findings, suggesting good validity of the analytical techniques applied in this study for the 3-D reconstruction of the subtalar axis.
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Bibliographische Detailangaben
Schlagworte:
Notationen:Naturwissenschaften und Technik
Veröffentlicht in:Journal of Applied Biomechanics
Sprache:Englisch
Veröffentlicht: 2003
Online-Zugang:https://doi.org/10.1123/jab.19.1.13
Jahrgang:19
Heft:1
Seiten:13-27
Dokumentenarten:Artikel
Level:hoch