The purpose of this study was to investigate the effect of the stair heights on lower extremity joint moment in stair-ascent activity Data were collected by 3-D cinematography, force platform. six normal males were participated in this experiment. All subjects performed a stair-ascent in four different heights of stairs (10, 14, 18, 22cm) having a 5 step staircase. The moment of lower extremity joint was analyzed during stance phase. The results were as follows: First, the second increase of plantar flexion moment of ankle joint in the 'forward continuance' phase was not occurred for stair A and B. But it occurred for stair C and D. And the maximum plantar flexion moment increased as the stair height become higher. Second, it was shown that the maximum inversion moment of the ankle joint was the smallest at stair B and it increased significantly at stair C. Third, maximum extension moment appeared in the 'pull-up' phase. And it increased as the stair height become higher. Fourth, it was shown that the maximum abduction moment of the knee joint was the smallest at stair C and it increased significantly at stair C. Fifth, maximum extension moment of hip joint increased significantly at stair C. Sixth, remarkable value of adduction moment occurred at hip joints and maximum adduction moment increased at stair D.
The purpose of this study was to find the relationship between Achilles tendon angle, angular velocity from 2D cinematography utilized to easily analyze the functions of shoes, ankle joint moment, knee joint moment, and hip joint moment from 3D cinematography utilized to predict the injury. Also, this study was to provide the optimal standard to analyze the injury related to the shoes. Subjects in this study were 30 university male students and 18 conditions (2 types of running speed, 3 of midsole hardness, 3 of midsole height) were measured using cinematography and force platform. The results were as following. 1) Hip joint abduction moment was effected by many variables such as running speed, midsole height, maximum achilles tendon angle, ground reaction force. 2) Knee joint rotational moment in running was approximately 1/10 - 1/4 times of the injury critical value and eversion moment was approximately 1/4 - 1/2 times of the injury critical value. 3) Ankle joint pronation moment in running was 1/3 - 1/2 times of the injury critical value. 4) Knee joint rotational moment was found to be irrelevant with maximum achilles tendon angle or angular velocity. 5) Pronation from running was thought to be relevant to rather eversion moment activity than rotational moment activity of knee joint. 6) Plantar flexion abductor of ankle showed significant relationship with the ground reaction force variable. 7) When the loading rate for ground reaction force in passive region increased, extensor tended to be exposed to the injury. Main variables in biomechanical analysis of shoes were impact absorption and pronation. Among these variables, pronation factor was reported to be relevant with knee injury from long duration exercise. Achilles tendon angle factor was utilized frequently to evaluate this. However, as the results of this study showed, the relationship between these variables and injury relating variable of knee moment was so important. Studies without consideration on this finding should be reconsidered and reconfirmed.
Won, Jeong-Hun;Lee, Hyung Do;Choi, Myeong-Ki;Park, Man Cheol
Journal of the Korean Society of Safety
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v.33
no.4
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pp.46-53
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2018
This study examined the maximum resistant moment and nonlinear rotational stiffness of wedge joint between the vertical and horizontal members of system supports. To examine the maximum resistant moment and propose the nonlinear rotation stiffness of wedge joint, 6 specimens were tested and additional 3 specimens, where the horizontal member was welded to the vertical member, were tested to compare the moment capacity of wedge joints. The average maximum moment in the tested wedge joint was 1.183 kNm which represented about 70 % of the maximum moment developed in the welded specimens. And, as simulating nonlinear rotational stiffness of the wedge joint, a tri-linear model was suggested. The rotational stiffness was estimated as 23.095 kNm/rad in first stage, 7.945 kNm/rad in second stage, and 3.073 kNm/rad in third stage. For the failure mode, the specimen with the wedge joint showed the failure of joint between vertical and horizontal members. However, the specimen with welded joint represented the yielding of horizontal members.
Objective: The aim of this study was to analyze the net joint moment and joint power of the lower extremity during squat in female patients with genu varum. Method: Eight female patients with genu varum were asked to do regular squats, and their net joint moment and joint power were compared to those of another eight female participants with straight legs. Their video recordings and ground reaction force data were analyzed to be used as a theoretical evidence of squatting effectively for female patients with genu varum. Results: Squats had a higher impact on internal knee joint rotation and ankle joint flexion moments in the genu varum group than in the straight leg group due to their weak and short hip joint muscles. Conclusion: There is a need to develop a squat movement that is appropriate for women with genu varum in order to distribute overload efficiently among the hip, knee, and ankle joints and to strengthen the muscles in a balanced way.
The purpose of this study was to investigate the effect of changing the steps height on the joint moment of lower extremity in stair-descent activity of elderly persons. Data were collected by 3-D cinematography and force platform. 9 male elderly subjects in the 60s and 70s participated in this study. All subjects performed a stair-descent in four different heights of stairs (10, 14, 18, 22cm) having 5 step staircase. The results were as follows. 1. For the step height of 22cm the maximum. plantarflexion moment was the smallest and the largest for the step height of 14cm. 2. There was not a statistical difference shown for the extension moment of the knee joint for the different height of steps. 3. There was not a statistical difference shown for the flexion moment of the hip joint for the varying height of steps but on average for the 18cm step this increased rapidly. 4. The smallest maximum. value for inversion moment was revealed for the step height of 10cm and this increased significantly for the step height of 22cm. 5. The smallest maximum. value for abduction moment of the hip joint was revealed for the step height of 10cm and this increased significantly for the step height of 22cm. 6. There was no significant difference shown for the maximum. abduction moment for the hip joint. The main conclusion is that there is a huge difference in the moment of the lower extremities for the elderly while walking down a stairs with a step height above 18 cm and that this moment increased or decreased rapidly under a condition of step height being 22cm. With the results from this research and related research of elderly walking upstairs it can be shown that the step height has a large role in the safety for the elderly.
Park, Ki-Sa;Shin, Sung-Hu;Kwon, Moon-Seok;Kim, Tae-Hwan;Lee, Hung-Na
Korean Journal of Applied Biomechanics
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v.14
no.1
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pp.133-144
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2004
The purpose of this study was to analyze the joint moment on lower extremity during a developpe devant. Data were collected by Kwon3D, KwonGRF program. Two professional modem female dancers were participated in this experiment. Subjects performed a developpe devant in meddle heights. On the axes of X, Y, Z, it was shown that the maximum joint moment was occurred in hip joint. The moments are plotted during developpe devant. The ankle muscles generate a plantar flexion moment and the knee muscles generate a flexion moment and The hip muscles generate a extension moment. So these muscles of joint muscles were known to play a key role in keeping the body balance while doing developpe devant. In addition adduction moment occurred at hip, knee, an ankle in the order of amount, we could assume from this data that him out motion started from the hip joint. There was small active turn out possible below the hip joint. A small amount of extra turn out could be obtained when standing because of flexion between the foot and floor, which could be used to give a passive external rotation force to the whole leg and this could produce a rotation between the knee and foot. This passive external rotation could produce very damaging results. Therefore, lower extremity joint muscles such as hip, knee, and ankle muscle should be trained to keep the body balance and prevent injury during developpe devant performance. And for the safe and perfect turn ort performance, hip joint abduction, the most important external rotating muscle for him out is needed to train and full stretching should be done in advance.
A relation between the movement range of arms and arising moment has been studied to find out efficient movement range to minimize impact concerning arm landing in sports aerobics. Four male athletes who won top three in national-level sports aerobics competition were chosen for the experiment. They were allowed to jump in between two force platform so that the right hand and the right leg could land onto the front and rear force platform, respectively. The sampling frequency was 200 Hz. The main conclusions based on the analysis of the angle and joint moment parameters of wrist, elbow, and shoulder are as follows: 1. The wrist moment was small when its angle was small, indicating that the dorsi-flexion of the wrist joint offered a positive influence to reduce wrist moment. 2. The elbow angle increased as wrist angle decreased and vice versa. This means that the movement range of the wrist joint affects that of the elbow joint. The darsi-flexion of the wrist is the position to absorb the impact of the elbow effectively rather than to absorb the impact of the wrist itself. The impact is absorbed by the flexion of wrist joint rather than the wrist. 3. The degree of moment transfer of the shoulder joint, having absorbed the impact from the elbow and elbow joint, became dependent on the efficiency of the fore-joints impact absorption.
This paper introduces a method of estimating the knee joint moment developed during MVC. By combining the Hill-type muscle model and analytic results on moment arm and musculotendon length change as a function of hip and knee joint angle, the knee joint moment at a specific knee joint angle during MVC is determined. Many differences between the estimated results and the experimental data are noted. It is believed that these differences originate from inaccurate information on the muscle-tendon parameters. The establishment of exact values for the subject's muscle parameters is almost impossible task. However, sensitivity analysis shows that the tendon slack length is the most critical parameter when applying the Hill-type muscle model. The effect of a change of this parameter on the muscle length force relationship is analyzed in detail.
The purpose of this study was to evaluate the correlation between joint moment and joint position angle according to the different walking speeds. According to the different walking speeds(1.5m/s, 1.8m/s, 2.1m/s), experiments were terminated by 8 male subjects. In conclusion, 1. The peak extensor moment of knee joint increased by increasing walking speed, however, walking speed didn't have an effect on peak flexor and abductor moment of knee joint. 2. The position angle of knee joint increased movement of flexion, but other position angles of knee joint didn't have difference when the peak extensor moment generated. 3. The peak joint moment of hip significantly increased in extension, flexion and abduction by increased walking speed. 4. The hip position angle showed more flexible at the hip peak flexor/extensor moment generated. 5. The co-ordination pattern between peak knee joint moment and knee position angle were mathematically modeled by using a least square method. We could get the high level value of R2. We expect to apply this results for evaluating the physical faculty of knee joint.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.25
no.11
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pp.107-118
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2008
In this study, lower extremity joint kinematics and kinetics and lumbar lordosis were investigated for two different symmetrical lifting techniques(squat and stoop) using the three-dimensional motion analysis. Twenty-six male volunteers lifted boxes weighing 5, 10 and 15kg by both squat and stoop lifting techniques. There were not significant differences in maximum lumbar joint moments between the two techniques. The hip and ankle contributed the most part of the support moments during squat lifting, and the knee flexion moment played an important role in stoop lifting. The hip, ankle and lumbar joints generated power and only the khee joint absorbed power in the squat lifting. The knee and ankle joints absorbed power, the hip and lumbar joints generated power in the stoop lifting. The bi-articular antagonist muscles' co-contraction around the knee joint during the squat lifting and the eccentric co-contraction of the gastrocnemius and semitendinosus were found to be important for straightening up during the stoop lifting. At the time of lordotic curvature appearance in the squat lifting, there were significant correlations in all three lower extremity joint moments with the lumbar joint. Differently, only the hip moment had significant correlation with the lumbar joint in the stoop lifting. In conclusion, the knee extension which is prominent kinematics during the squat tilling was produced by the contributions of the kinetic factors from the hip and ankle joints(extensor moment and power generation) and the lumbar extension which is prominent kinematics during the stoop lifting could be produced by the contributions of the knee joint kinetic factors(flexor moment, power absorption, bi-articular muscle function).
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[게시일 2004년 10월 1일]
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