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On the relationship between tibia torsional deformation and regional muscle contractions in habitual human exercises in vivo

Yang, Pengfei und Kriechbaumer, Andreas und Albracht, Kirsten und Sanno, Maximilian und Ganse, Bergita und Koy, Timmo und Shang, Peng und Brüggemann, Gert-Peter und Müller, Lars Peter und Rittweger, Jörn (2015) On the relationship between tibia torsional deformation and regional muscle contractions in habitual human exercises in vivo. Journal of Biomechanics, Seiten 456-464. Elsevier. doi: 10.1016/j.jbiomech.2014.12.031. ISSN 0021-9290.

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Offizielle URL: http://dx.doi.org/10.1016/j.jbiomech.2014.12.031

Kurzfassung

The mechanical relationship between bone and muscle has been long recognized. However, it still remains unclear how muscles exactly load on bone. In this study, utilizing an optical segment tracking technique, the in vivo tibia loading regimes in terms of tibia segment deformation in humans were investigated during walking, forefoot and rear foot stair ascent and running and isometric plantar flexion. Results suggested that the proximal tibia primarily bends to the posterior aspect and twists to the external aspect with respect to the distal tibia. During walking, peak posterior bending and peak torsion occurred in the first half (22%) and second half (76%) of the stance phase, respectively. During stair ascent, two noticeable peaks of torsion were found with forefoot strike (38% and 82% of stance phase), but only one peak of torsion was found with rear foot strike (78% of stance phase). The torsional deformation angle during both stair ascent and running was larger with forefoot strike than rear foot strike. During isometric plantar flexion, the tibia deformation regimes were characterized more by torsion (maximum 1.35°) than bending (maximum 0.52°). To conclude, bending and torsion predominated the tibia loading regimes during the investigated activities. Tibia torsional deformation is closely related to calf muscle contractions, which further confirm the notion of the muscle-bone mechanical link and shift the focus from loading magnitude to loading regimes in bone mechanobiology. It thus is speculated that torsion is another, yet under-rated factor, besides the compression and tension, to drive long bone mechano-adaptation.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/95581/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:On the relationship between tibia torsional deformation and regional muscle contractions in habitual human exercises in vivo
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Yang, PengfeiPengfei.Yang (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kriechbaumer, AndreasAndreas.Kriechbaumer (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-7481-6000NICHT SPEZIFIZIERT
Albracht, KirstenGerman Sport University CologneNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sanno, MaximilianInstitute of Biomechanics and Orthopaedics, German Sport University Cologne, Cologne, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ganse, BergitaDivision Space Physiology, Institute of Aerospace Medicine, German Aerospace Center, Cologne, bergita.ganse (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Koy, TimmoDepartment of Orthopedic and Trauma Surgery, University of Cologne, Cologne, Germany, timmo.koy (at) uk-koeln.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Shang, PengNorthwestern Polytechnical University,Xi'an, ChinaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Brüggemann, Gert-PeterDeutsche SporthhochschuleNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Müller, Lars PeterDepartment of Orthopedic and Trauma Surgery, University of Cologne, Cologne, lars.mueller (at) uk-koeln.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Rittweger, JörnInstitute of Aerospace Medicine, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, DLR e.V., Cologne, Germany and Medical Faculty, University of Cologne, Cologne, Germany; joern.rittweger (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2015
Erschienen in:Journal of Biomechanics
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1016/j.jbiomech.2014.12.031
Seitenbereich:Seiten 456-464
Verlag:Elsevier
ISSN:0021-9290
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Bone–muscle interactions, Tibia deformation, Torsion, Optical approach, In vivo
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R FR - Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Vorhaben Integrative Studien (alt)
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin > Weltraumphysiologie
Hinterlegt von: Becker, Christine
Hinterlegt am:12 Mär 2015 11:33
Letzte Änderung:28 Mär 2023 23:43

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