トレッドミルランニング中の歩行の非線形分析における固定、自己選択、および解剖学的にスケーリングされた速度の動的類似性の評価

目的：この研究の目的は、速度が変動の非線形測定にどのように影響するかを評価することです。固定および自己選択の速度は、脚の長さに基づいて計算された解剖学的にスケーリングされた速度と比較して、被験者間でより再現可能な結果を​​提供した評価を評価しました。 方法：16人の被験者が、固定、スケーリング、自己選択の速度でトレッドミルで走行し、それぞれの場合は±10％でした。各試験では、250 Hzで2分間の運動データを収集しました。サンプルエントロピー（SAEN）および最大リアプノフ指数（LYE）を矢状膝と股関節角度から計算して、歩行と局所的な安定性の規則性を評価しました。これらの非線形測定値を比較して、それぞれの場合の動きの動的な類似性を評価し、非線形分析の交絡変数として速度を評価しました。 結果：解剖学的にスケーリングされた速度は、各測定値の変動係数が最も低い固定または自己選択の速度よりも動的な類似性を示します。これは、股関節の非線形測定の両方で統計的に有意であることがわかった（Saen P = 0.038; Lye P = 0.040）。速度は、健康な集団の実行歩行の非線形分析において交絡変数であることがわかりませんでした（η2<0.05）。 結論：速度の変化は、±10％の変化は、健康な参加者の歩行の安定性と変動性に大きな影響を与えず、最適な歩行変動を確保するために適応を行うことを示唆しています。解剖学的にスケーリングされた速度は、決定的なプロトコルを提供することにより、線形分析と非線形分析の両方に対してより信頼性の高い方法論を提供し、将来の研究で自己選択または固定速度を置き換えることができることを示唆しています。

OBJECTIVES: The aim of this study is to evaluate how speed affects non-linear measures of variability. Fixed and self-selected speeds were compared to an anatomically scaled speed calculated based on leg length to evaluate which provided a more reproducible result between subjects. METHODS: Sixteen subjects ran on a treadmill at a fixed, scaled and self-selected speed and at ±10% in each case. Kinematic data were collected for two minutes at 250 Hz for each trial. Sample entropy (SaEn) and maximum Lyapunov exponents (LyE) were calculated from the sagittal knee and hip joint angles to evaluate regularity of gait and local stability. These nonlinear measures were compared to evaluate the dynamic similarity of the movement in each case, and to evaluate speed as a confounding variable in non-linear analysis. RESULTS: An anatomically scaled speed shows more dynamic similarity than a fixed or self-selected speed with the lowest observed coefficient of variation for each measure. This was found to be statistically significant for both nonlinear measures of the hip (SaEn p = 0.038; LyE p = 0.040). Speed was not found to be a confounding variable in non-linear analysis of running gait of a healthy population (η2 < 0.05). CONCLUSIONS: Changes in speed by ±10% do not significantly affect stability and variability of gait for healthy participants, suggesting that they make adaptations to ensure optimal gait variability. Anatomically scaled speeds provide a more reliable methodology for both linear and non-linear analysis by providing a definitive protocol, suggesting it could replace self-selected or fixed speeds in future research.