Can plantar pressure predict foot motion?

In zijn voortbewegen onderscheidt de mens zich van andere zoogdieren door het gebruik van slechts twee benen. De meest voorkomende vormen van voortbewegen van de mens zijn wandelen, lopen, en sprinten. Het menselijk voortbewegingssyteem is onderhevig aan blessures en afwijkingen die het patroon verstoren van zijn natuurlijke vorm naar een onnatuurlijk, pijnlijk of ine±cient patroon. Hierdoor belemmeren ze de mens in zijn voortbewegen en functioneren. Een verstoring van het voortbewegingssysteem heeft een grote invloed op het indi- vidu, in het bijzonder het beperken van zijn mobiliteit, als mede op de maatschappij, in de vorm van ziektekosten en vermindering van arbeidsproductiviteit. Het moge duidelijk zijn dat er een uitgebreide medische en wetenschappelijke gemeenschap ac- tief is op het gebied van de ganganalyse. Eerst genoemde is het aanspreekpunt voor individuen met letsels of afwijkingen en poogt met een behandelingsplan de verstorin- gen van het systeem op te lossen. Laatst genoemde gemeenschap poogt een beter zicht te krijgen op de gang van de mens door het uitvoeren van onderzoek en exper- imenten. De opgedane kennis wordt op zijn beurt terug gekoppeld naar de medische gemeenschap. Bij het menselijk voortbewegen is de voet de verbinding tussen de omgeving en de zich voortbewegende mens. De voet bestaat uit tenminste 26 botjes en uit een veelvoud aan ligamenten, pezen en spieren. Samen vormen ze ¶e¶en functionele struc- tuur die een aantal functies vervult tijdens de voortbeweging. Bij ¶e¶en voetafwikkeling onderscheiden we vier fases: hielcontact, voorvoet vorming, stand, en propulsie. Tij- dens de eerste fase maakt de voet het eerste contact met de grond en absorbeert het zachte weefsel rond de hiel een deel van de schokgolf die door het contact ontstaat. Deze absorptie is vereist omdat hoger gelegen organen, zoals bijvoorbeeld de hersenen, slecht bestand zijn tegen schokgolven. Tijdens de voetafwikkeling is de kinematica van de voet gericht op een e±cient gebruik van de beweging van de rest van het lichaam. De voet gedraagt zich als een stabiele basis tijdens het middelste gedeelte van voet- grond contact, stand. In de propulsie fase verandert de taak van de voet van een stabiliserend systeem naar een voortstuwingssyteem. Het onderzoek naar het mechanisch gedrag van de voet is een belangrijk onderdeel van de ganganalyse, dat echter pas de laatste decennia de voet als een drie-dimensional segment is gaan beschouwen. Daarv¶o¶or bestond de meetapparatuur die kwantitatieve metingen mogelijk maakte niet. In het onderzoek dat geleid heeft tot dit proefschrift is gebruik gemaakt van een meetopstelling waarin drie typen metingen zijn uitgevoerd: plantaire drukverdelingen, krachten en drie-dimensionale bewegingen van de voet. De doelstelling van het onderzoek is het ontwerpen van een mechanische voetmodel dat de voetbeweging simuleert. Input van het model is data van plantaire drukmetingen uitgevoerd met een drukplaat. Het ontwerp richt zich vooral op de structuren van de voet die het meest bijdragen aan de beweging tijdens voet-grond contact, zoals het hielcomplex, de metatarsale hoofden, en de grote teen. Het onderzoek is gebaseerd op een breed opgezet experiment waaraan 126 in- dividuen hun medewerking hebben verleend. In dit experiment uitgevoerd in het biomechanisch laboratorium van de Vrije Universiteit Brussel is gebruik gemaakt van een bewegingsanalysesysteem, een krachten platform en een drukplaat. Deze meetap- paraten zijn op elkaar afgestemd zowel in tijd als ruimte. Voor zover bekent, is er in het verleden slechts ¶e¶en experiment uitgevoerd en gerapporteerd waarin deze meetap- paraten op elkaar werden afgestemd. Validatie van tijd- en ruimteafstemming komen in ons onderzoek ruim aan bod. Er werd aangetoond dat de afstemming binnen de meetnauwkeurigheid valt van het minst nauwkeurige apparaat. Het bewegingsanalysesysteem heeft 3D-posities bepaald van markers die bevestigd werden op de voet. In totaal is gebruik gemaakt van 12 markers per voet: 4 op de hiel, 3 op de grote teen, en 5 op de metatarsalen. Door deze marker set-up ontstaat een vier segmenten voetmodel. Het krachten platform en de drukplaat leggen grootte en plaats van de drukverdeling tijdens voetafrol vast. Onze populatie van 126 individuen bestond uit 78 mannen en 48 vrouwen met een leeftijdsvariatie van 10jaar tot 72jaar en een gewichtsvariatie van 32kg tot 116.5kg. De leeftijdsgroep tussen 15 en 25 jaar domineerde de populatie. Een belangrijk re- sultaat van het onderzoek is de database waarin de resultaten van de metingen op een gestructureerde wijze zijn weergegeven. Deze database wordt samen met het proefschrift beschikbaar gesteld. Achtereenvolgens is deze database geanalyseerd met betrekking tot de hielbeweging tijdens hielcontact, de bewegingen van de metatarsale hoofden, en de bewegingen in het eerste metatarsofalangaal gewricht. De hiel voert aan het begin van contact tussen voet en grond een rolbeweging uit die stopt ergens tijdens volledig voet contact. Het hielcomplex werd gemodelleerd als een star lichaam met een convexe vorm. De gemeten plantaire drukverdeling onder de hiel beschrijft in het model het contact tussen het rollende stare lichaam en de grond. De rollende beweging van het starre lichaam wordt eenduidig vastgelegd door de hoeksnelheid van het starre lichaam en het contactpad. Voor validatie werd als star lichaam een bol gebruikt. Een bol met een vaste straal van 7cm leidde tot acceptabele resultaten, waarbij het model 75% van de gemeten hielbewegingen verklaart tijdens de initiÄele contact fase. Voor de metatarsale hoofden blijkt beweging in zijwaartse en voor-achterwaartse richting te bestaan. Deze bewegingen zijn klein met betrekking tot de totale voetbe- wegingen. De gebruikte drukplaat kan deze bewegingen van de metatarsale hoofden niet waarnemen omdat de grote van de bewegingen binnen de sensor grootte liggen. In het model is dus aangenomen dat de grootte van de beweging van de metatarsale hoofden verwaarloosbaar is tijdens het grootste deel van contact. Met behulp van de plantaire drukverdeling kan een kromme bepaald worden, de metatarsale boog, waarop de hoofden zich blijvend bevinden. Validatie van de bepaling van de metatarsale boog op basis van drukverdelingen vond plaats met behulp van dezelfde boog maar bepaald op grond van het bewegingsanalysesysteem. Het voorvoetmodel maakt dus gebruik van het concept metatarsale boog. De bewegingsbepalende component van dit model is een gekromde cilinder waarbij de contactkromme met de grond gelijk is aan de metatarsale boog. Rollen rond deze cilinder beschrijft de propulsie fase van voet- contact. Deze beweging kan echter niet rechtstreeks uit de drukverdeling onder de metatarsale hoofden worden afgeleid. Het proefschrift beschrijft enige suggesties hoe deze rolbeweging indirect uit deze drukverdeling zou kunnen worden afgeleid. Een suggestie is deze beweging te bepalen van uit de beweging van het eerste metatarsofalangaal gewricht. In het onderzoek is de relatie tussen 92 druk gerela- teerde variabelen en 30 variabelen van de beweging van het eerste metatarsofalangaal gewricht nagegaan. Met correlaties en regressievergelijkingen is aangetoond dat de °exie/extensie beweging in het gewricht druk gerelateerd is. Het onderzoek dat we met dit proefschrift afsluiten concentreert zich op de vraag of met plantaire drukverdeling het bewegingsverloop van de voet kan worden voorspeld. We menen een bevestigend antwoord te hebben gevonden op de vraag die als titel van dit proefschrift fungeert

Centrifuge modeling of earthquakes

The major problem in scale modeling of crustal tectonic processes, namely, the requirement for a brittle modeling material of extremely low strength (∼0.1 bar) can be overcome by doing model tests under artificial gravity in a centrifuge. When conditions of dynamic similarity are observed, scale modeling, because of its controlled nature, can be an important tool supplementing field investigation, theoretical study, and numerical simulation of crustal tectonic processes. Fracture events by simulated tectonic stress loading in a model thrust fault (model dimensions: 20 cm depth × 25 cm × 27 cm) have been generated when the model is subject to 50 g in a centrifuge of 1.53 m radius. Measurements obtained are: the total loading force, the stress change at one location inside the fault zone, and model seismic signals recorded on the model top surface. With use of a scaled brittle model material, the model scales up to a prototype approximately 2.2 km depth × 2.8 km × 3.0 km in dimensions

PERFORMANCE DETERMINING FACTORS IN ELITE SPRINTERS DURING SPRINT START AND TWO FOLLOWING SUCCESSIVE SUPPORTS

Sprint start out of the blocks and successive acceleration are technically challenging as the athlete goes from a bended to a forward leaning position. Therefore, the body center of mass (COM) has to be accelerated forward and upwards. Optimal sprinting performance relies on attaining maximal forward acceleration. However, adequate vertical acceleration must be generated to reach sufficient height to prepare for the following step (Weyand, 2000). Horizontal acceleration is mainly determined by the horizontal ground reaction force that will affect sprint velocity and therefore final sprint performance (Mero, 1988). Kinematics and kinetics of the start action and maximal sprinting were intensively studied; however little is known on the transition from the set position to the running position during the first two strides. This study aims to identify the factors in the start action as well as in the first and second contact after block clearance that determine sprinting performance in terms of speed and acceleration

Health and performance effects of 12 weeks of small-sided street football training compared to grass football training in habitually active young men

Purpose - The purpose of the present study was to investigate the health and exercise performance effects of street football training on very small pitches surrounded by boards in young habitually active men in comparison to small-sided football training on grass. Methods - Thirty-nine habitually active men (30.7 ± 6.7 years, 90.9 ± 16.6 kg, 183.8 ± 4.5 cm, 39.6 ± 6.0 mL/min/kg) were randomly assigned to a street football training group (ST) or grass football group (GR) playing small-sided games for 70 min, 1.5 and 1.7 times per week for 12 weeks, respectively, or an inactive control group (CO). Intensity during training was measured using heart rate (HR) and GPS units. Pre- and post-intervention, a test battery was completed. Results - Mean HR (87.1 ± 5.0 vs. 84.0 ± 5.3%HRmax; P > 0.05) and percentage of training time above 90%HRmax (44 ± 28 vs. 34 ± 24%; P > 0.05) were not different between ST and GR. VO2max increased (P  Conclusion - Small-sided street football training for 12 weeks with 1–2 weekly sessions led to improvements in submaximal exercise capacity only, whereas recreational grass football training confirmed previous positive effects on submaximal exercise capacity as well as cardiorespiratory fitness

Effects of 3 months of full-court and half-court street basketball training on health profile in untrained men

Purpose: The aim of the present study was to investigate whether street basketball organized as 3 v 3 on either a half court (HC) with 1 basket or a full court (FC) with 2 baskets could improve fitness and health profiles of untrained men after 3 months of supervised training. Methods: Thirty-five untrained men (aged 20–42 years) completed the pre- and post-intervention testing (FC: n = 13, HC: n = 12, CO (control): n = 10). The training attendance was 2.0 ± 0.4 and 1.9 ± 0.3 times per week in FC and HC, respectively. Mean heart rate (HR) was 83.8 ± 6.0 percent of maximal heart rate (%HRmax) and 84.5 ± 2.9 %HRmax in FC and HC, respectively. Results: The 3 months of street basketball training on an FC with 2 baskets increased maximal oxygen uptake (2.4 mL/min/kg (95% confidence interval (CI): 1.0–3.9)), time to exhaustion (47 s (95%CI: 26–67)), lean body mass (0.8 kg (95%CI: 0.1–1.5)), and bone mineral density (0.021 g/cm2 (95%CI: 0.011–0.031)), whereas mean arterial pressure (–5.6 mmHg (95%CI: –7.5 to 3.7)), body fat percentage (–1.6%, (95%CI: –2.5 to –0.7)), heart rate (–18 bpm (95%CI: –24 to –12)), and blood lactate (median: –1.4 mmol/L (interquartile range: –1.5 to –0.6)) during submaximal running were lowered. The changes were less pronounced after the training period when playing on an HC with 1 basket, but increases in maximal oxygen uptake (1.6 mL/min/kg (95%CI: –0.1 to 3.3)), time to exhaustion (28 s (95%CI: 9–47)), lean body mass (1.3 kg (95%CI: 0.3–2.4)), and lower body fat percentage (–0.9% (95%CI: –1.9 to –0.1)) were observed in this group. Conclusion: Three months of 3 v 3 street basketball training improved fitness and led to broad-spectrum improvements in variables related to overall health profile, with the most marked effects observed when playing on an FC with 2 baskets. Keywords: Blood pressure, Body composition, Cardiovascular fitness, Maximal oxygen uptake, Muscoloskeletal fitness, Physical demands, Small-sided games, Team spor

Systematic Analysis of Double-Ionization Dynamics Based on Four-Body Dalitz Plots

We report on an experimental and theoretical systematic study of double ionization of helium by ion impact in terms of four-particle Dalitz plots. Several collision systems covering abroad range of perturbation parameters η (projectile charge to speed ratio) were investigated. With increasing η we observe a systematic trend from features, characteristic to correlated double-ionization mechanisms, to signatures of higher-order processes not requiring electron-electron correlations [the mechanism called two-step-two projectile-electron interaction (TS-2)]. The data for the largest η can qualitatively be amazingly well described by a simple model only including the TS-2 mechanism

Blood lactate levels in 31 female dogs with pyometra

<p>Abstract</p> <p>Background</p> <p>Canine pyometra is a life-threatening disease common in countries where spaying of dogs is not routinely performed. The disease is associated with endotoxemia, sepsis, systemic inflammatory response syndrome (SIRS) and a 3–4% mortality rate. Blood lactate analysis is clinically valuable in predicting prognosis and survival, evaluating tissue perfusion and treatment response in human and veterinary critical care settings. The aims of the present study were to investigate 1) the blood lactate levels of female dogs with pyometra by a hand-held analyser and 2) if these levels are related with the clinical status or other biochemical or hematological disorders.</p> <p>Methods</p> <p>In total 31 female dogs with pyometra admitted for surgical ovariohysterectomy and 16 healthy female control dogs were included in the present study. A complete physical examination including SIRS-status determination was performed. Blood samples for lactate concentrations, hematological and biochemical parameters, acid-base and blood gas analysis and other laboratory parameters were collected and subsequently analysed. The diagnosis pyometra was verified with histopathological examination of the uterus and ovaries. Increased hospitalisation length and presence of SIRS were used as indicators of outcome.</p> <p>Results</p> <p>In the pyometra group the median blood lactate level was 1,6 mmol l^-1(range <0.8–2.7 mmol l^-1). In the control group the median lactate level was 1,2 mmol l^-1(range <0.8–2.1 mmol l^-1). Of the 31 bitches 19 (61%) fulfilled 2 or more criteria for SIRS at inclusion, 10 bitches (32%) fulfilled 3 of the SIRS criteria whereas none accomplished more than 3 criteria. Lactate levels did not differ significantly between the pyometra and control group, or between the SIRS positive and SIRS negative dogs with pyometra. Increased lactate concentration (>2.5 mmol l^-1) was demonstrated in one female dog with pyometra (3%), and was not associated with longer hospitalisation or presence of SIRS. Lactate measurement was not indicative of peritonitis. None of the bitches died during or within two months of the hospital stay. The measurements of temperature, heart rate, respiratory rate, percentage bandforms of neutrophilic granulocytes, α₂-globulins, creatinin, pvCO₂, TCO₂and base excess showed significant differences between the SIRS positive and the SIRS negative pyometra cases.</p> <p>Conclusion</p> <p>Increased blood lactate concentrations were demonstrated in 3% (1/31), and SIRS was present in 61% (19/31) of the female dogs with pyometra. Preoperative lactate levels were not related with presence of SIRS or prolonged hospitalisation. Lactate measurement was not indicative of peritonitis. The value of a single and repeated lactate analysis in more severely affected cases remains to be determined.</p

Robotics Platforms Incorporating Manipulators Having Common Joint Designs

Manipulators in accordance with various embodiments of the invention can be utilized to implement statically stable robots capable of both dexterous manipulation and versatile mobility. Manipulators in accordance with one embodiment of the invention include: an azimuth actuator; three elbow joints that each include two actuators that are offset to allow greater than 360 degree rotation of each joint; a first connecting structure that connects the azimuth actuator and a first of the three elbow joints; a second connecting structure that connects the first elbow joint and a second of the three elbow joints; a third connecting structure that connects the second elbow joint to a third of the three elbow joints; and an end-effector interface connected to the third of the three elbow joints