Quantifying force magnitude and loading rate from drop landings that induce osteogenesis

Landungen als Teil von Tiefsprüngen führen zu einer Zunahme der Knochenmasse bei Kindern. Allerdings sind die Kraftcharakteristika derartiger Landungen bisher nicht untersucht worden. Wir haben Bodenreaktionskräfte und Reaktionskräfte im Hüftgelenk untersucht wie auch durchschnittliche Belastungsfrequenzen und Veränderungen innerhalb von Mehrfachversuchen von Tiefsprüngen in Verbindung mit der Osteogenese von Kindern. 13 Kinder im präpuberalen Alter, die vorher an einem Knochenbelastungsprogramm teilgenommen hatten, beteiligten sich als Probanden. Alle Probanden führten 100 Tiefsprunglandungen auf eine Kraftmeßplattform aus. Aufgenommen wurden die Bodenreaktionskräfte (GRF) und zweidimensionale kinematische Daten. Die Reaktionskräfte im Hüftgelenk wurden mittels inverser Mechanik berechnet. Die Maximalwerte der GRF lagen beim 8.5 +/- 2.2-fachen des Körpergewichts (BW). Beim ersten Kontakt lagen die Werte für GRF beim 5.6 +/- 1.4-fachen des BW, während die Werte der Reaktionskräfte im Hüftgelenk beim 4.7 +/- 1.4-fachen des BW lagen. Die durchschnittliche Belastungsfrequenz lag bei 472+/-168 BW/s. Die Bodenreaktionskräfte veränderten sich im Verlauf der Versuche nicht signifikant. Bei fünf Probanden kam es allerdings zu Veränderungen im Laufe der Versuchsserie beim Wert der maximalen Bodenreaktionskraft. Unsere Daten weisen darauf hin, dass sich die GRF beim ersten Kontakt um 19% bis zur Hüfte verringern und beim zweiten Spitzenwert um 49%. Mit den jetzt vorliegenden Informationen zur Knochenreaktion auf Landungen bei Tiefsprüngen, der Testanordnung und der Analyse der damit verbundenen Kraftwerte sowie der durchschnittlichen Belastungsfrequenz gibt es jetzt Referenzwerte für weitere Untersuchungen mit veränderter Kraft, Frequenz und Wiederholungszahl zur Steigerung der Knochenmasse von Kindern. - übersetztes Autorreferat - Drop landings increase hip bone mass in children. However, force characteristics from these landings have not been studied. We evaluated ground and hip joint reaction forces, average loading rates, and changes across multiple trials from drop landings associated with osteogenesis in children. Thirteen prepubescent children who had previously participated in a bone loading program volunteered for testing. They performed 100 drop landings onto a force plate. Ground reaction forces (GRF) and two-dimensional kinematic data were recorded. Hip joint reaction forces were calculated using inverse dynamics. Maximum GRF were 8.5 ± 2.2 body weight (BW). At initial contact, GRF were 5.6 ± 1.4 BW while hip joint reactions were 4.7 ± 1.4 BW. Average loading rates for GRF were 472 ± 168 BW/s. Ground reaction forces did not change significantly across trials for the group. However, 5 individuals showed changes in max GRF across trials. Our data indicate that GRF are attenuated 19% to the hip at the first impact peak and 49% at the second impact peak. Given the skeletal response from the drop landing protocol and our analysis of the associated force magnitudes and average loading rates, we now have a data point on the response surface for future study of various combinations of force, rate, and number of load repetitions for increasing bone in children.
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Bibliographic Details
Subjects:
Notations:biological and medical sciences
Published in:Journal of Applied Biomechanics
Language:English
Published: 2001
Online Access:https://doi.org/10.1123/jab.17.2.142
Volume:17
Issue:2
Pages:142-152
Document types:article
Level:advanced