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Publicação
Biomechanical characterization of the gait pattern of healthy adults under different simulated hypogravity conditions
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Orientador(es)
Resumo(s)
Spatial flights harm astronauts' health, however, exploration programs are larger and closer than ever, with lunar and Martian habitats designed in the next decade. This study examines the impact of hypogravity on gait biomechanics, important for spatial exploration.
Students from the University of Lisbon, aged 18 to 35, walked in a AlterG treadmill. The data were obtained during sequential 3-minute simulations on Earth (1g), Mars (0.38g), Moon (0.2g) and Return to Earth (1g), with and without 5% tilt on the treadmill.
Substantial differences were found in the spatio-temporal and joint kinematics on the Moon and Mars in relation to the earth. On the moon, the length of stretching (+8.5%) as well as the balance time (+15.9%), the step frequency decreases (-7.7%), and the amplitude of movement of the hip and knee as well (+19.7 %), ankle dorsiflexion decreases contrasting with the increase in knee adduction (+33.4%), all these changes represent obstacles and may compromise astronauts. Similar adaptations are found in Mars, but to a lesser extent. Despite the changes in relation to Earth, there was no statistically significant difference in the conditions between Moon and Mars. Previous discharge levels did not affect the terrestrial march standard on the return.
By examining the standard of marching in hypogravity, we hope to identify effective countermeasures to minimize the impacts of long -term Lunar and Martian missions, improving human spatial exploration, adaptation to severe environments, terrestrial rehabilitation, and athletic performance.
Os voos espaciais prejudicam a saúde dos astronautas, no entanto os programas de exploração estão maiores e mais próximos do que nunca, com habitats Lunares e Marcianos pensados na próxima década. Este estudo examina o impacto da hipogravidade na biomecânica da marcha, importante para a exploração espacial. Estudantes da Universidade de Lisboa, com idades entre 18 e 35 anos, caminharam numa passadeira AlterG. Os dados foram obtidos durante simulações sequenciais de 3 minutos na Terra (1g), Marte (0.38g), Lua (0.2g) e retorno à Terra (1g), com e sem inclinação de 5% na passadeira. Foram encontradas diferenças substanciais na cinemática espácio-temporal e articular na Lua e Marte em relação à Terra. Na Lua, o comprimento de passada alonga (+8.5%) bem como o tempo de balanço (+15.9%), a frequência de passo diminui (-7.7%), e a amplitude de movimento da anca e do joelho também (+19.7%), a dorsiflexão do tornozelo decresce contrastando com o aumento da adução do joelho (+33.4%), todas estas alterações representam obstáculos, podendo comprometer os astronautas. Adaptações semelhantes são encontradas em Marte, mas em menor grau. Apesar das mudanças em relação à Terra, não houve diferença estatisticamente significativa nas condições entre a Lua e Marte. Níveis anteriores de descarga não afetaram o padrão de marcha terrestre no retorno. Ao examinar o padrão de marcha em hipogravidade, esperamos identificar contramedidas eficazes para minimizar os impactos de missões lunares e marcianas de longo prazo, melhorando a exploração espacial humana, a adaptação a ambientes severos, a recuperação e o desempenho atlético terrestres
Os voos espaciais prejudicam a saúde dos astronautas, no entanto os programas de exploração estão maiores e mais próximos do que nunca, com habitats Lunares e Marcianos pensados na próxima década. Este estudo examina o impacto da hipogravidade na biomecânica da marcha, importante para a exploração espacial. Estudantes da Universidade de Lisboa, com idades entre 18 e 35 anos, caminharam numa passadeira AlterG. Os dados foram obtidos durante simulações sequenciais de 3 minutos na Terra (1g), Marte (0.38g), Lua (0.2g) e retorno à Terra (1g), com e sem inclinação de 5% na passadeira. Foram encontradas diferenças substanciais na cinemática espácio-temporal e articular na Lua e Marte em relação à Terra. Na Lua, o comprimento de passada alonga (+8.5%) bem como o tempo de balanço (+15.9%), a frequência de passo diminui (-7.7%), e a amplitude de movimento da anca e do joelho também (+19.7%), a dorsiflexão do tornozelo decresce contrastando com o aumento da adução do joelho (+33.4%), todas estas alterações representam obstáculos, podendo comprometer os astronautas. Adaptações semelhantes são encontradas em Marte, mas em menor grau. Apesar das mudanças em relação à Terra, não houve diferença estatisticamente significativa nas condições entre a Lua e Marte. Níveis anteriores de descarga não afetaram o padrão de marcha terrestre no retorno. Ao examinar o padrão de marcha em hipogravidade, esperamos identificar contramedidas eficazes para minimizar os impactos de missões lunares e marcianas de longo prazo, melhorando a exploração espacial humana, a adaptação a ambientes severos, a recuperação e o desempenho atlético terrestres
Descrição
Palavras-chave
Hypogravity Gait Biomechanics LBBP treadmill Mars walk Moon walk Musculoskeletal adaptations Hipogravidade Biomecânica da Marcha Passadeira Antigravidade Marcha Marciana Marcha Lunar Adaptações Musculoesqueléticas