Załącznik 2a. Autoreferat

AUTOREFERAT

opisujący dorobek i osiągnięcia naukowe

w szczególności przedstawione w monografii habilitacyjnej

Sławomir Winiarski

Wrocław, 18 maja 2018

- 2 -

SPIS TREŚCI

Spis treści ...................................................................................................................................... - 2 -

1 Posiadane dyplomy, stopnie naukowe (Wykształcenie) ........................................................... - 3 -

2 Informacje o dotychczasowym zatrudnieniu w jednostkach naukowych.................................. - 3 -

3 Wskazanie osiągnięcia naukowego .......................................................................................... - 4 -

3.1 Informacje dotyczące publikacji ...................................................................................... - 4 -

3.2 Cel naukowy pracy .......................................................................................................... - 4 -

3.3 Omówienie wyników ...................................................................................................... - 7 -

3.4 Praktyczne zastosowanie wyników pracy ........................................................................ - 8 -

3.5 Wybrane piśmiennictwo ................................................................................................- 10 -

4 Pozostałe osiągnięcia naukowo - badawcze ............................................................................- 11 -

4.1 Projekty naukowe ..........................................................................................................- 11 -

4.1.1 Analiza chodu pacjentów po rekonstrukcji Więzadła krzyżowego przedniego.............- 11 -

4.1.2 Analiza chodu pacjentów w postępowaniu fizjoterapeutycznym ................................- 12 -

4.1.3 Analiza chodu po schodach ........................................................................................- 13 -

4.1.4 Analiza przeciążeń w ćwiczeniach aerobowych ..........................................................- 13 -

4.1.5 Aktywność bioelektryczna mięśni u osób z zespołem ciasnoty podbarkowej .............- 14 -

4.1.6 Analiza chodu dzieci, dorosłych i osób starszych ........................................................- 15 -

4.1.7 Analiza chodu pacjentów po wymianie stawu ............................................................- 15 -

4.1.8 Dopasowanie roweru do zawodnika (Bike fitting) ......................................................- 16 -

4.1.9 Symetria ruchów i dynamiczna funkcja asymetrii .......................................................- 17 -

4.1.10 Mikromorfologia ze zdjęć USG a parametry mechaniczne ścięgna ..........................- 18 -

4.1.11 Analiza chodu kobiet w butach na obcasach...........................................................- 18 -

4.1.12 Analiza zdolności motorycznych zawodników gier zespołowych .............................- 19 -

4.1.13 Doskonalenie techniki uderzenia w tenisie stołowym .............................................- 20 -

4.2 Analiza bibliometryczna .................................................................................................- 21 -

- 3 -

1. POSIADANE DYPLOMY, STOPNIE NAUKOWE (WYKSZTAŁCENIE)

1996–2001 Politechnika Wrocławska, Wrocław, Wydział Podstawowych Problemów

Techniki; Kierunek: Fizyka

Temat pracy magisterskiej: „Pomiar polaryzacyjnej dyspersji modowej we

włóknach światłowodowych” pod kierunkiem prof. dr hab. Wacława

Urbańczyka;

06.2001: Dyplom magistra inżyniera Fizyki.

I - IX.2000 Kingston University, Faculty of Science, Kingston Upon Thames, London, UK

Stypendium naukowe Socrates-Erassmus na wydziale Applied Engineering;

Specjalizacja: Modern Mechanics, Stellar Structures, Nuclear Science,

Scientific Visualistion w tym programowanie obiektowe w języku IDL;

06.2000: Napisanie pracy dyplomowej w celu uzyskania tytułu Bachelor of

Science (BSc Honours, physics with electronics and computing degree);

praca pt. „A Gas of Composite Particles in a Tidal Field” pod kierunkiem prof.

Curta Koendersa, praca wyróżniona (First Class Degree).

1.XI.2001 – ob. Akademia Wychowania Fizycznego, Wrocław

Od XI.2001: asystent w Katedrze Biomechanicznych Podstaw Motoryki

Człowieka na Wydział Fizjoterapii, później w Katedrze Biomechaniki na

Wydziale Wychowania Fizycznego

27.09.2007: Publiczna obrona, temat pracy doktorskiej: „Biomechaniczne

parametry chodu człowieka po rekonstrukcji więzadła krzyżowego

przedniego” pod kier. dr hab. Alicji Rutkowskiej-Kucharskiej, prof.AWF,

praca wyróżniona

Uzyskanie tytułu Doktora Nauk o Kulturze Fizycznej 27.IX.2007.

2. INFORMACJE O DOTYCHCZASOWYM ZATRUDNIENIU W JEDNOSTKACH NAUKOWYCH

1.XI.2001 – ob. Akademia Wychowania Fizycznego, Wrocław

od XI. 2001 do VIII.2003 – asystent w Katedrze motoryczności, Wydział

Fizjoterapii;

od IX.2003 do XII.2007 – asystent w Katedrze Biomechaniki, Zespół Biofizyki

od I.2008 adiunkt w Katedrze Biomechaniki, Zespół Biomechaniki Sportu

Promocja prac licencjackich i magisterskich.

- 4 -

Prowadzenie zajęć w języku polskim dla kierunku Wychowanie Fizyczne,

Sport i Fizjoterapia z Biofizyki, Biomechaniki, Biomechaniki Sportu,

Biomechaniki Siły Mięśniowej, Komputerowej Analizy Ruchu, Technologii

Informatycznych.

Prowadzenie zajęć w języku angielskim dla studentów ERASMUS z przed-

miotów: Physics of Sport, Biomechanics, Biomechanics of Sport,

Introduction to Human Motion Analysis,

IX.2002 – X.2013 Wyższa Szkoła Fizjoterapii we Wrocławiu

prowadzenie ćwiczeń i wykładów z Biofizyki dla kierunku Fizjoterapia i Kos-

metologia, ćwiczeń i wykładów z Biomechaniki Ogólnej dla kierunku

Fizjoterapia, prowadzenie seminariów dyplomowych a także promocja prac

magisterskich.

2007 Wałbrzyska Wyższa Szkoła Zarządzania i Przedsiębiorczości, Wałbrzych

Prowadzenie ćwiczeń i wykładów z Biofizyki, Biomechaniki Ogólnej i Klinicz-

nej na kierunku Fizjoterapia.

3. WSKAZANIE OSIĄGNIĘCIA NAUKOWEGO

Zgodnie z art. 16 ust. 2 ustawy z dnia 14 marca 2003 r. o stopniach naukowych i tytule

naukowym oraz o stopniach i tytule w zakresie sztuki (Dz. U. 2016r. poz.882 ze zm. w Dz. U. z

2016 r. poz. 1311) jako osiągnięcie naukowe wskazuję monografię habilitacyjną pt.:

WSKAŹNIK JAKOŚCI RUCHU W OCENIE CHODU OSÓB O RÓŻNYM POZIOMIE

SPRAWNOŚCI RUCHOWEJ

3.1 INFORMACJE DOTYCZĄCE PUBLIKACJI

Studia i monografie Akademii Wychowania Fizycznego we Wrocławiu, Nr 127, Wydawnictwo

AWF Wrocław, 2018, ISBN: 0239-6009,

recenzent: dr hab. Jan Gajewski, prof. Akademii Wychowania Fizycznego im. Józefa

Piłsudskiego w Warszawie

3.2 CEL NAUKOWY PRACY

Praca, którą chciałbym w tym miejscu zaprezentować powstała, jako efekt współpracy

naukowej z Katedrą Fizjoterapii Uniwersytetu Medycznego im. Piastów Śląskich we Wrocławiu

przy projekcie pt. „Analiza chodu osób usprawnianych po alloplastyce stawu biodrowego”

prowadzonego ciągle w latach 2008-2015. W ramach projektu przebadałem łącznie 132 osoby,

spośród których 59 osób (30 kobiet i 29 mężczyzn) uczestniczyło w programie rehabilitacji po

- 5 -

zabiegu jednostronnej totalnej alloplastyki stawu biodrowego (THA). Chód pacjentów

rejestrowany był w pięciu okresach badawczych: w dzień przed planowanym zabiegiem

(bad.1) oraz w 6 tygodniu (bad.2), 3 miesiącu (bad.3), 6 miesiącu (bad.4) i 12 miesiącu po

zabiegu (bad.5). Biorąc pod uwagę średnią liczbę powtórzeń zadania ruchowego (4) oraz liczbę

cykli przypadającą na jedno powtórzenie (3) łączna, szacunkowa liczba analizowanych w tej

pracy cykli chodu wyniosła ponad 870 dla osób z grupy porównawczej oraz ponad 3540 dla

pacjentów po THA. Taka objętość materiału badawczego wymagała utworzenia autorskiej

procedury obliczeniowej opartej na metodach standaryzacyjnych i wielowymiarowych

metodach statystycznych.

We wskazanej pracy przedstawiam nowatorską metodę wyznaczania wskaźnika jakości ruchu

(wskaźnik WJR) w oparciu o zaawansowane techniki statystyczne i rzetelne, obiektywne

narzędzie diagnostyczne, jakim jest komputerowy system analizy ruchu. Jak dotąd, indeksy

charakteryzujące jakość ruchu nie były wykorzystane w przypadku badań ciągłych – analizy

pacjentów uczestniczących w procesie rehabilitacji po alloplastyce stawu biodrowego (THA).

Nie napotkałem także żadnej pracy, której celem byłoby wyłonienie istotnych czynników

służących ocenie stopnia dysfunkcji narządu ruchu pacjentów po THA. Dlatego, mogę uznać,

że niniejsza praca przedstawia nową metodę oceny ruchu osób o różnym poziomie sprawności

fizycznej – zarówno osób zdrowych, jak i osób z dysfunkcją narządu ruchu. Przedstawione w

pracy wyniki oryginalnych badań dotyczą określenia charakteru zmian parametrów czasowo-

przestrzennych liniowych i kątowych oraz indeksów symetrii na przykładzie chodu osób o

różnym poziomie sprawności ruchowej. Przyjąłem, że metodami wielowymiarowej analizy

danych, możliwe jest wyodrębnienie obiektywnych i istotnych zmiennych (czynników), które

zróżnicują chód osób o różnym poziomie sprawności ruchowej monitorowanych przed i w

trakcie procesu rehabilitacji. Zmienne kinematyczne uzyskane w procesie rejestracji filmowej

powinny być obiektywne i pozbawione efektu prędkości. Na ich podstawie możliwe stanie się

zbudowanie modelu matematycznego, który posłuży do wyliczenia wskaźnika jakości ruchu

opisującego stan lokomocji w wielowymiarowej przestrzeni zmiennych znormalizowanych.

Dlatego celem naukowym mojej pracy jest identyfikacja zbioru zmiennych kinematycznych,

których liniowa kombinacja w najlepszy sposób odróżnia w ilościowy sposób chód prawidłowy

od patologicznego. Celem praktycznym pracy jest natomiast sformułowanie wskaźnika jakości

ruchu (WJR) poprzez zastosowanie metody analizy składowych głównych (PCA) dla grup osób

o różnym poziomie sprawności ruchowej. W nawiązaniu do głównego celu naukowego i

praktycznego wyróżniłem następujące cele szczegółowe oraz etapy pracy (Rycina 1):

C1. Modyfikacja protokołu wynikowego BTS i stworzenie metody (algorytmu komputero-

wego IJR® ) do obliczenia wskaźnika GGI oraz wskaźnika jakości ruchu (WJR) w oparciu o

metodę analizy PCA.

C2. Weryfikacja i walidacja stworzonego algorytmu komputerowego.

- 6 -

C3. Opracowanie zestawu równań regresji uwzględniających wpływ prędkości na zmienne

kinematyczne w grupie osób zdrowych oraz predykcja i późniejsze dopasowanie

zmiennych kinematycznych do średniej prędkości grupy o niskim poziomie sprawności

ruchowej.

C4. Zastosowanie procedur standaryzacyjnych (normalizacyjnych) dla zmiennych kinematy-

cznych chodu w grupach o różnym poziomie sprawności ruchowej (osoby zdrowe i

pacjenci uczestniczący w programie rehabilitacji).

C5. Budowa parametrycznego modelu czynnikowego (w oparciu o kinematyczne zmienne

znormalizowane) poprzez przeprowadzenie analizy korelacji wzajemnej oraz analizy

wieloczynnikowej (analiza dyskryminacyjna DFA) dla wyłonienia zbioru specyficznych

zmiennych (czynników o największym wpływie na współczynnik jakości ruchu) na

podstawie zmienności tych czynników pomiędzy rożnymi okresami badawczymi osób z

grupy o niższym poziomie sprawności ruchowej.

C6. Obliczenie wskaźnika jakości ruchu (WJR) dla grup badanych o różnej sprawności fizycznej

w oparciu o osobliwe zmienne.

C7. Walidacja metody i uzyskanych wyników poprzez przeprowadzenie analizy korelacji

wskaźnika jakości ruchu z wynikami innych testów dla grup osób o różnym poziomie

sprawności ruchowej.

Projekt realizowałem dwuetapowo (Rycina 1). Na etapie pierwszym zmodyfikowałem protokół

wynikowy systemu analizy ruchu, tak aby zawierał główne zmienne kinematyczne i umożliwiał

wyeksportowanie macierzy danych do pliku tekstowego. Następnie opracowałem algorytm

obliczeniowy w oparciu o metody analizy składowych głównych (PCA) oraz zweryfikowałem

metodę poprzez obliczenie wskaźnika Gillette Gait Index (Hillman i in., 2007; Romei i in., 2004;

Syczewska i in., 2012; Tulchin i in., 2009). Efektem praktycznym tego etapu badań było

stworzenie autorskiej aplikacji IJR® służącej automatyzacji obliczeń. Oprogramowanie IJR®

napisałem w środowisku programistycznym Labview z implementacją zewnętrznych skryptów

Matlab i wykorzystałem w obliczeniach wskaźnika jakości ruchu (WJR). Etap drugi pracy

dotyczył opracowania zestawu równań regresji uwzględniających wpływ prędkości na

zmienne kinematyczne chodu w populacji osób zdrowych (Lelas i in., 2003; Schwartz i in.,

2008; Stansfield i in., 2006). Równania regresji użyłem w celu wyeliminowania efektu

prędkości i, w związku z tym, lepszego dopasowania grupy osób zdrowych (porównawczej) do

grupy pacjentów po alloplastyce stawu biodrowego (THA). Skorygowane zmienne

wykorzystałem następnie w wielowymiarowej analizie dyskryminacyjnej w celu wyłonienia

istotnych czynników i wyliczenia wskaźnika WJR. Dane wejściowe (kinematyczne zmienne

chodu) podlegały jednak wcześniejszej standaryzacji oraz dopasowaniu przy wykorzystaniu

opracowanych wcześniej liniowych równań regresji liniowej (Hof i in., 2005, 2002; Munro i in.,

1987; Pierrynowski i Galea, 2001; Stacoff i in., 2007a, 2007b, 2005; Sutherland, 1996). Do

obliczenia wskaźnika WJR wykorzystałem autorską aplikację IJR®.

- 7 -

Rycina 1. Schemat algorytmu obliczeniowego w projekcie badań nad stworzeniem wskaźnika jakości ruchu na

tle celów i etapów badawczych. Metoda obliczeniowa wbudowana w aplikację IJR® została wykorzystana w

obliczeniach wskaźnika WJR. Wynikowe równania regresji posłużyły do precyzyjnego dopasowania grupy

porównawczej w modelu czynnikowym analizy dyskryminacyjnej.

3.3 OMÓWIENIE WYNIKÓW

Do jednych z najważniejszych osiągnięć i wyników pracy mogę zaliczyć stworzenie równań

regresji względem prędkości chodu dla zmiennych czasowo-przestrzennych i kątowych

charakteryzujących ruch w głównych stawach kończyn dolnych osób zdrowych (Tabela 18-22

oraz Rycina 19 i 20). Do każdego równania regresji podałem stopień dopasowania (R2) i

wielkość obserwowanej zależności (nachylenie linii regresji). Zmienne o istotnie statystycznej

zależności od prędkości i o zadowalającym dopasowaniu dopasowałem indywidualnie do

prędkości chodu pacjentów w różnym okresie rehabilitacji stosując metodę indywidualnej

regresji liniowej.

W procesie redukcji zmiennych, metodami analizy dyskryminacyjnej, wyłoniłem 16 zmiennych

(czynników) charakteryzujących się największą wariancją w obserwowanej w trakcie

rehabilitacji macierzy indywidualnych wyników (Tabela 34). W grupie osób po alloplastyce

stawu biodrowego były to: (1) minimalna wartość kąta pochylenia miednicy po stronie

operowanej, (2) minimalna wartość kąta rotacji miednicy po stronie operowanej,

(3) maksymalna wartość kąta odwiedzenia w stawie biodrowym po stronie operowanej,

(4) średnia wartość kąta odwiedzenia w stawie biodrowym po stronie operowanej,

- 8 -

(5) maksymalna wartość kąta rotacji w stawie biodrowym po stronie operowanej,

(6) maksymalna wartość kąta rotacji w stawie biodrowym po stronie nieoperowanej,

(7) maksymalna wartość kąta szpotawości-koślawości po stronie operowanej, (8) maksymalna

wartość kąta szpotawości-koślawości po stronie nieoperowanej, (9) maksymalna wartość kąta

rotacji w stawie kolanowym po stronie operowanej, (10) średnia wartość kąta rotacji w stawie

kolanowym po stronie nieoperowanej, (11) średnia wartość kąta zgięcia w stawie skokowym

po stronie operowanej, (12) średnia wartość prędkości, (13) średnia wartość częstotliwości

(tempa) kroczenia, (14) średnia wartość długości kroku pojedynczego po stronie operowanej,

(15) średnia wartość współczynnika asymetrii długości kroku podwójnego oraz (16) średnia

wartość współczynnika asymetrii długości kroku pojedynczego.

Przy wykorzystaniu analizy składowych głównych oraz autorskiej aplikacji komputerowej

wyliczyłem wskaźnik jakości ruchu (WJR) dla osób o różnym poziomie sprawności ruchowej –

osób zdrowych oraz pacjentów po THA w pięciu okresach badawczych w obserwacji rocznej

(Tabela 36). Wskaźnik WJR ma moc dyskryminacyjną i klasyfikacyjną – istotnie statystycznie

różnicuje chód osób o różnym poziomie sprawności ruchowej oraz zmiany w ogólnej jakości

ruchu pomiędzy okresami badawczymi. Dodatkowo, przeprowadzone przeze mnie testy

weryfikacyjne dla wskaźnika WJR obliczonego dla grupy kobiet i mężczyzn uczestniczących w

programie rehabilitacji wykazały, że jest on rzetelny i powtarzalny (Tabela 38).

Najważniejsze wnioski

Prędkość, parametry antropometryczne, płeć i wiek badanych osób są istotnymi

parametrami, które wpływają na kinematyczny wzorzec chodu i które powinno

uwzględniać się przy doborze grupy porównawczej.

Prędkość chodu wpływa istotnie na zmienne przestrzenne, czasowe i szybkościowe

natomiast nie wpływa istotnie na charakterystykę ruchu w głównych stawach kończyn

dolnych.

Prognozowane związki zmiennych kinematycznych z prędkością chodu mogą być użyte

jako odniesienie dla lepszego doboru zmiennych porównawczych w analizie chodu

patologicznego.

Wskaźniki asymetrii charakteryzujące izometryzm i izochronizm kroczenia zmieniają się

istotnie pomiędzy kolejnymi okresami badawczymi w grupie o niskiej sprawności

ruchowej. Dla grupy o wysokiej sprawności fizycznej nie zaobserwowano różnic istotnych

statystycznie pomiędzy stronami.

Metodami analizy dyskryminacyjnej wyodrębniono 16 zmiennych, które najistotniej

różnicują chód osób o niskiej sprawności ruchowej uczestniczących w programie

rehabilitacji.

Metoda oceny chodu, z wykorzystaniem wskaźnika WJR, jako modyfikacji indeksu GGI i

dostosowanego do charakteru danej patologii, jest wiarygodna i skuteczna w ocenie

procesu rehabilitacji.

Wskaźnik jakości ruchu ma charakter diagnostyczny i klasyfikacyjny.

- 9 -

Wskaźnik jakości ruchu może zostać zastosowany także do oceny ruchów sportowych z

powtarzalnym wzorcem ruchowym takich, jak np. bieg, chód sportowy, bieg narciarski,

pływanie, czy step aerobik.

3.4 PRAKTYCZNE ZASTOSOWANIE WYNIKÓW PRACY

Na podstawie oceny funkcjonalnej chodu pacjentów oraz oceny biomechanicznej podałem

metodę i opracowałem zestaw istotnych parametrów (wyznaczników) służących ocenie

stopnia dysfunkcji narządu ruchu osób po aloplastyce stawu biodrowego (THA). Następnie

wyodrębniłem grupę osób prowadzonych z dozorem indywidualnym oraz grupę porównawczą

nie uczestniczącą w programie rehabilitacji. Przeprowadziłem szczegółową ocenę lokomocji

pacjentów w trakcie procesu fizjoterapii. Znormalizowane parametry chodu, które

wykorzystałem w analizie, pozbawione są przy tym wpływu masy i długości ciała i dlatego

lepiej nadają się do opisu wyników zróżnicowanej grupy badawczej i do stworzenia stereotypu

chodu lub wskaźników opartych na zmianie w tym wzorcu. W wyniku zastosowania procedur

normalizacyjnych uzyskałem pozytywny efekt zmniejszenia wariancji tych parametrów –

wariancji charakteryzowanej przez odchylenie standardowe lub współczynnik zmienności.

Opracowane przez mnie równania regresji mogą posłużyć w badaniach chodu człowieka osób

o niskim poziomie sprawności ruchowej w celu lepszego dopasowania zmiennych

kinematycznych i wyeliminowania wpływu prędkości.

Uważam, że moja praca wpisuje się w nowy wątek badań nad stworzeniem obiektywnych

metod oceny jakości ruchu osób o różnym poziomie sprawności ruchowej. Komponenty

wskaźnika jakości ruchu mogą być wyselekcjonowane spośród zbioru dowolnych zmiennych

kinematycznych lub dynamicznych, przy zachowaniu odpowiednich założeń i wymagań analizy

głównych składowych (PCA). Dlatego wskaźnik jakości ruchu wraz z wyselekcjonowanymi

zmiennymi, może stać się miarą postępu w rehabilitacji pacjenta lub miarą doskonalenia

techniki sportowej zawodnika. Wskaźnik jakości ruchu, wyliczony w tej pracy, wraz z

wyodrębnionymi zmiennymi go budującymi, może stać się przydatnym narzędziem oceny

postępów rehabilitacji dla wszystkich klinicystów zajmujących się usprawnianiem chodu oraz

monitoringiem procesu rehabilitacji. Jak dotąd, indeksy jakości ruchu nie były wykorzystane w

przypadku analizy jakości ruchu pacjentów uczestniczących w procesie rehabilitacji po

alloplastyce stawu biodrowego (THA). W ostatnim czasie ukazały się wprawdzie prace zespołu

C. Jensen, S. Rosenlund i D.B. Nielsen, ale dotyczą one wykorzystania wskaźnika GDI

stworzonego na potrzeby chodu dzieci z mózgowym porażeniem dziecięcym i dotyczą analizy

porównawczej jakości chodu przed i po THA (Jensen i in., 2015a, 2015b, 2014).

Duże zainteresowanie projektem badań wykazały także różne ośrodki medyczne: (1) Katedra

Fizjoterapii Uniwersytetu Medycznego im. Piastów Śląskich we Wrocławiu oraz Specjalistyczny

Rehabilitacyjno-Ortopedyczny Zespół Opieki Zdrowotnej na ulicy Poświęckiej (2) Oddział

Ortopedyczny Szpitala Specjalistycznego z Przychodnią EuroMediCare we Wrocławiu oraz (3)

ośrodek fizykoterapii przy Wyższej Szkole Fizjoterapii we Wrocławiu, z którymi podejmowałem

już wcześniej współpracę naukową. Przy konsultacji z ortopedami i fizjoterapeutami z tych

- 10 -

ośrodków zauważono, że szczególnie ważna jest informacja o stanie lokomocji pacjentów oraz

archiwizacja postępów z ich leczenia. Scharakteryzowanie chodu badanych osób przy

uwzględnieniu ich parametrów kinematycznych i jakościowych ocenianych za pomocą

wielowymiarowego wskaźnika jakości ruchu może stanowić cenne źródło informacji dla

zoptymalizowania procesu fizjoterapii. Efektem praktycznym projektu jest opracowanie

wieloczynnikowych wzorców ruchu patologicznego w badanych grupach oraz

zautomatyzowanie badań poprzez użycie specjalistycznej aplikacji komputerowej IJR®. Wyniki

badań mogą posłużyć fizjoterapeutom do opracowania autorskich programów rehabilitacji

oraz osobom badanym jako szybka informacja zwrotna z przebytego badania. Doświadczenie

zdobyte podczas tworzenia wskaźnika jakości ruchu w rehabilitacji może się przyczynić do

podjęcia prac nad stworzeniem wskaźnika jakości wykonania zadania ruchowego w sporcie,

który może stać się globalną miarą odstępstwa od wzorca ruchu mistrzowskiego oraz

wskaźnikiem postępu treningu sportowego. Stworzony matematyczny algorytm obliczeniowy

oraz wyniki zostały poddane przy tym krytycznej analizie wiarygodności i rzetelności, co z

pewnością może przyczynić się do zaadoptowania na szerszą skalę i wykorzystania

opracowanej metody. Wskaźnik WJR ze względu na powyższe cechy może stać się przydatnym

narzędziem do stworzenia systemu klasyfikacyjnego dla osób o niższym poziomie sprawności

ruchowej tak, jak np. system GMFCS w rehabilitacji.

3.5 WYBRANE PIŚMIENNICTWO

Hillman, S.J., Hazlewood, M.E., Schwartz, M.H., van der Linden, M.L.M.L., Robb, J.E., 2007. Correlation of the Edinburgh Gait Score with the Gillette Gait Index, the Gillette Functional Assessment Questionnaire, and dimensionless speed. J. Pediatr. Orthop. 27, 7–11. doi:10.1097/BPO.0b013e31802b7104

Hof, A.L., Elzinga, H., Grimmius, W., Halbertsma, J.P.K., 2005. Detection of non-standard EMG profiles in walking. Gait Posture 21, 171–7. doi:10.1016/j.gaitpost.2004.01.015

Hof, A.L., Elzinga, H., Grimmius, W., Halbertsma, J.P.K., 2002. Speed dependence of averaged EMG profiles in walking. Gait Posture 16, 78–86.

Jensen, C., Penny, J.Ø., Nielsen, D.B., Overgaard, S., Holsgaard-Larsen, A., 2015a. Quantifying Gait Quality in Patients with Large-Head and Conventional Total Hip Arthroplasty-A Prospective Cohort Study. J. Arthroplasty 30, 2343–2348.e1. doi:10.1016/j.arth.2015.06.049

Jensen, C., Rosenlund, S., Nielsen, D.B., Overgaard, S., Holsgaard-Larsen, A., 2015b. The use of the Gait Deviation Index for the evaluation of participants following total hip arthroplasty: An explorative randomized trial. Gait Posture 42, 36–41. doi:10.1016/j.gaitpost.2015.02.009

Jensen, C., Rosenlund, S., Nielsen, D.B., Overgaard, S., Holsgaard-Larsen, A., 2014. Can Gait Deviation Index be used effectively for the evaluation of gait pathology in total hip arthroplasty An explorative randomized trial. Osteoarthr. Cartil. 22.

Lelas, J.L., Merriman, G.J., Riley, P.O., Kerrigan, D.C., 2003. Predicting peak kinematic and kinetic parameters from gait speed. Gait Posture 17, 106–112. doi:10.1016/S0966-6362(02)00060-7

Munro, C.F., Miller, D.I., Fuglevand, A.J., 1987. Ground reaction forces in running: A reexamination. J. Biomech. 20, 147–155. doi:10.1016/0021-9290(87)90306-X

Pierrynowski, M.R., Galea, V., 2001. Enhancing the ability of gait analyses to differentiate between groups: Scaling gait data to body size. Gait Posture 13, 193–201. doi:10.1016/S0966-6362(01)00097-2

Romei, M., Galli, M., Motta, F., Schwartz, M., Crivellini, M., 2004. Use of the normalcy index for the evaluation of gait pathology. Gait Posture 19, 85–90. doi:10.1016/S0966-6362(03)00017-1

Schwartz, M.H., Rozumalski, A., Trost, J.P., 2008. The effect of walking speed on the gait of typically developing children. J. Biomech. 41, 1639–1650. doi:10.1016/j.jbiomech.2008.03.015

Stacoff, A., Diezi, C., Luder, G., Stüssi, E., Quervain, I.A., 2005. Ground reaction forces on stairs: Effects of stair

- 11 -

inclination and age. Gait Posture 21, 24–38. doi:10.1016/j.gaitpost.2003.11.003

Stacoff, A., Quervain, I.A.K. d, Luder, G., List, R., Stussi, E., 2007a. Ground reaction forces on stairs. Gait Posture 26, 48–58.

Stacoff, A., Quervain, I.A.K. de, Luder, G., List, R., Stüssi, E., 2007b. Ground reaction forces on stairs. Part II: Knee implant patients versus normals. Gait Posture 26, 48–58. doi:10.1016/j.gaitpost.2006.07.015

Stansfield, B.W., Hillman, S.J., Hazlewood, M.E., Robb, J.E., 2006. Regression analysis of gait parameters with speed in normal children walking at self-selected speeds. Gait Posture 23, 288–294. doi:10.1016/j.gaitpost.2005.03.005

Sutherland, D.H., 1996. Dimensionless gait measurements and gait maturity. Gait Posture 4, 209–211. doi:10.1016/0966-6362(95)01056-4

Syczewska, M., Kocel, K., Wasiewicz, P., 2012. Gait parameter set for Gillette Gait Index depends on disorder—Optimization of data set choice with data mining algorithms. Gait Posture 36, S42–S43. doi:10.1016/j.gaitpost.2011.10.252

Tulchin, K., Campbell, S., Browne, R., Orendurff, M., 2009. Effect of sample size and reduced number of principle components on the Gillette Gait Index. Gait Posture 29, 526–9. doi:10.1016/j.gaitpost.2009.01.004

4. POZOSTAŁE OSIĄGNIĘCIA NAUKOWO - BADAWCZE

4.1 PROJEKTY NAUKOWE

W tym dziale chciałbym w porządku tematycznym i chronologicznym omówić główne nurty

mojej działalności naukowej.

4.1.1 ANALIZA CHODU PACJENTÓW PO REKONSTRUKCJI WIĘZADŁA KRZYŻOWEGO

PRZEDNIEGO

Badania prowadziłem pomiędzy 2002 a 2007 rokiem, a ich tematyka związana była z podjętą

współpracą naukową z Wyższą Szkołą Fizjoterapii we Wrocławiu. Głównym celem badań było

stworzenie protokołu pomiarowego dla zastosowania optoelektronicznego systemu analizy

ruchu SIMI Motion® (Simi Reality Motion Systems GmbH, Germany) w kompleksowej analizie

lokomocji człowieka: chodu prawidłowego i patologicznego pacjentów po rekonstrukcji

więzadła krzyżowego przedniego (ACL). W badaniach wykorzystywany był system analizy

ruchu składający się z kamer pracujących w zakresie światła widzialnego oraz platform

dynamograficznych. Jednym z ważniejszych problemów badawczych, jakie podjąłem w pracy

była próba zaimplementowania do techniki pomiarowej metody szacowania siły reakcji

podłoża działającej na pojedynczą kończynę na podstawie kinematyki ruchu ogólnego środka

ciężkości (OSC). W badaniach podjąłem próbę wyznaczenia zmiennych, które w sposób istotny

statystycznie determinowały chód prawidłowy i patologiczny. Pośród tych zmiennych

wystąpiły między innymi wskaźniki asymetrii. W badaniach opisuję także sposób odtworzenia

siły reakcji podłoża z położenia i prędkości środka ciężkości człowieka. Położenia OSC

szacowane było przy tym na dwa sposoby. Pierwszy sposób polegał na wykorzystaniu

znacznika kości krzyżowej (markera sacrum). Metoda ta okazała się szybka i mało

pracochłonna, ale mniej dokładna. Drugi sposób, to wyliczenie położenia OSC metodą

współrzędnych. Wymagała ona wstępnego oszacowania mas oraz położeń środków ciężkości

poszczególnych części ciała i zastosowania protokołu znaczników dla całego ciała.

- 12 -

Dodatkowym, pionierskim elementem pracy jest próba oszacowania wydatku energetycznego

chodu na podstawie zmian w energii mechanicznej (liczonej przy wykorzystaniu amplitudy

wychyleń środka ciężkości) i zastosowanie go, jako jednego z istotnych wyznaczników postępu

fizjoterapii.

W projekcie podjąłem próbę teoretycznego wypracowania metody oceny dynamiki chodu bez

obecności platformy tensometrycznej (metoda „odzyskanej siły reakcji podłoża” i metoda

„amplitudy środka ciężkości” szacowania kosztu energetycznego). Opracowana metoda może

być wykorzystana w ośrodkach badawczych, które nie są wyposażone w specjalistyczną

aparaturę do pomiaru siły reakcji podłoża. Na podkreślenie zasługuje fakt, że praca pt.

„Estimated ground reaction force in normal and pathological gait” została zacytowana przez

ponad 60 autorów (według GoogleScholar). Ta część badań została zamknięta kilkoma

publikacjami, monografią doktorską oraz prestiżową publikacją w monografii „Wiodące prace

doktorskie z biomechaniki u progu XXI wieku” pod redakcją Prof. Andrzeja Wita.

Winiarski S. (2003) Human locomotion analysis technique with SIMI Motion. Acta of Bioengineering and

Biomechanics, vol.5; suppl.1; s.544-550. MNiSW=4

Winiarski S, Siemieński A (2006) Peak ground reaction force and loading rate from kinematics in the ACL

deficient patients. Zeszyty Naukowe Katedry Mechaniki Stosowanej; Z.26, 377-382. MNISW=5

Winiarski S (2007) Biomechaniczne parametry chodu człowieka po rekonstrukcji więzadła krzyżowego

przedniego (monografia doktorska). AWF Wrocław.

Winiarski S. (2008) Mechanical energy fluctuations during walking of healthy and ACL reconstructed

subjects. Acta of Bioengineering and Biomechanics 10(2), pp.57-63, 2008. MNISW=6

Winiarski S., Rutkowska-Kucharska A. (2009) Estimated ground reaction force in normal and pathological

gait. Acta of Bioengineering and Biomechanics 11(1), pp.53-60, 2009. MNISW=10

Winiarski S. (2014) Biomechaniczne parametry chodu po rekonstrukcji więzadła krzyżowego przedniego. w:

Wiodące prace doktorskie z biomechaniki u progu XXI wieku (red. Wit A.), Warszawa : Polskie Towarzystwo

Biomechaniki, s.67-80 2014. MNISW=4

4.1.2 ANALIZA CHODU PACJENTÓW W POSTĘPOWANIU F IZJOTERAPEUTYCZNYM

Równolegle prowadziłem inne badania także we współpracy z Wyższą Szkołą Fizjoterapii. Ich

celem była biomechaniczna ocena wybranych zmiennych kinematycznych chodu u pacjentów

poddanych postępowaniu fizjoterapeutycznemu po operacyjnym leczeniu wybranych obrażeń

w sporcie. Były to, między innymi, uszkodzenia powierzchni nośnej chrząstki stawowej (III i IV

stopień według klasyfikacji Quterbridge), złamania nasad kości podudzia i uda, zerwania lub

naderwania więzadła Achillesa. Główny mój udział w tych badaniach polegał na rejestracji

lokomocji pacjentów, przeprowadzeniu obliczeń i interpretacji wyników badań. Wyniki tych

badań, oprócz licznych doniesień naukowych, posłużyły fizjoterapeutom i ortopedom do

oceny programu rehabilitacji jako uzupełnienie oceny klinicznej oraz do archiwizacji procesu

usprawniania pacjentów w ,,Centrum Fizjoterapii” Wyższej Szkoły Fizjoterapii z siedzibą we

Wrocławiu.

- 13 -

Czamara A., Winiarski S., Kentel M., Andrzejewski T., Wodzisławski W. (2005) Analiza komputerowa chodu

w postępowaniu fizjoterapeutycznym po operacyjnym leczeniu wybranych obrażeń w sporcie. Medicina

Sportiva, vol.9; nr 2, supl.; s.S85.

Czamara A., Winiarski S., Jethon Z., Bugajski A., Szafraniec R., Zaleski A., Tomaszewski W. (2006) Ocena

kinematyki chodu u pacjentów w postępowaniu fizjoterapeutycznym po wybranych operacjach chrząstki

stawowej. Fizjoterapia Polska, 6(4): 304-309. MNISW=5

Szafraniec R., Czamara A., Jethon Z., Winiarski S., Bugajski A., Zaleski A. (2006) Changes of exercise

efficiency in physiotherapy after reconstruction of anterior cruciate ligament. Movement and health: 5th

International Conference : proceedings. Głuchołazy, 17-18 November 2006 / ed. Zbigniew Borysiuk: s.457-

463. MNISW=3

Czamara A., Winiarski S., Jethon Z., Bugajski A., Szafraniec R., Zaleski A., Tomaszewski W. (2006) Assessment

of kinematics of pathological gait after articular cartillage surgery. Fizjoterapia Polska, 7(1): 1-9. MNISW=5

4.1.3 ANALIZA CHODU PO SCHODACH

W latach 2004 – 2006 podjąłem próbę przeprowadzenia badania lokomocji osób zdrowych

podczas wchodzenia i schodzenia ze schodów. Badanie to dotyczyło opracowania protokołu

pomiarowego opartego o zmienne kinematyczne (liniowe i kątowe) i zmienne dynamiczne

(składowe siły reakcji podłoża) dla określenia biomechanicznego stereotypu ruchu. Na

podstawie analizy zarejestrowanego obrazu filmowego udało się odtworzyć charakterystyki

czasowe położeń markerów, wyznaczyć istotne fazy i cykle ruchu oraz stworzyć ruchomy

model osoby chodzącej po schodach. Wyniki eksperymentu pozwoliły na szczegółową analizę

techniki lokomocji po schodach i przydały się w ocenie nauki chodzenia po schodach osób

uczestniczących w rehabilitacji po urazach narządu ruchu.

Winiarski S. (2004) Metoda analizy chodu po schodach. Acta of Bioengineering and Biomechanics, 6

(supl.1): 361-364. MNISW=4

Winiarski S, Gawdziakowska S (2006) Biomechanical phase model during stair negotiation. Annales

Universitatis Mariae Curie-Skłodowska. Sectio D: Medicina; vol.60; supl.16, nr 8 (888): 278-282. MNISW=5

4.1.4 ANALIZA PRZECIĄŻEŃ W ĆWICZENIACH AEROBOWYCH

Na przestrzeni lat 2005 – 2017 wziąłem udział w badaniach lokomocji kobiet uczestniczących

w aerobiku w tym ćwiczeniach na stepie. Projekt realizowany był we współpracy z Katedrą

Gimnastyki AWF Wrocław. Przedmiotem tych badań była analiza aktywności ruchowej

człowieka i jej wpływ na zdrowie amatorek i instruktorek aerobiku. Celem badań było

dokonanie charakterystyki zmiennych kinematycznych oraz sił działających na układ ruchu

(określenie faz ruchu i analiza parametrów charakteryzujących składowe siły reakcji podłoża)

podczas wykonywania kroków zapoczątkowanych zarówno ze śródstopia jak i z pięty. Badałem

także wpływ wysokości stepu oraz częstotliwości stawania kroków (BPM) na wielkości

przeciążeń kończyn dolnych obserwowanych w analizowanych parametrach składowych siły

reakcji podłoża. Główny mój udział w tych badaniach polegał na pomocy w rejestracji filmowej

instruktorów aerobiku oraz osób uczestniczących w ćwiczeniach, rejestracji sił reakcji podłoża,

przeprowadzeniu obliczeń i interpretacji uzyskanych wyników. Jednym z praktycznych

wniosków dla osób uczestniczących w ćwiczeniach aerobowych było określenie czynników,

- 14 -

które mogą powodować wzrost wartości sił, a tym samym wzrost obciążeń układu ruchu,

takich jak technika wykonania ćwiczenia, tempo ćwiczenia, wysokość stepu, rodzaj podłoża,

na którym wykonuje się ćwiczenia oraz rodzaj obuwia. Niedostosowanie obciążeń działających

na układ ruchu wyrażonych wartością działającej siły zewnętrznej i czasem trwania obciążenia

doprowadza do przeciążeń, które są wynikiem przekroczenia wytrzymałości fizycznej tkanek,

zdolności adaptacyjnej oraz wydolności czynnościowej mięśni, więzadeł, stawów i kości.

Kierując się wynikami eksperymentu wskazałem na prawdopodobne przyczyny przeciążeń

stawu skokowego u instruktorek oraz na przyczyny uszkodzenia tego stawu w przypadku

amatorek.

Jagusz A., Rutkowska-Kucharska A., Winiarski S., Fujarczuk K., Sikora A. (2005) Health aspects of human

movement system loading during aerobic exercises in biomechanics investigations. Annales Universitatis

Mariae Curie-Skłodowska. Sectio D: Medicina; vol.60; supl.16, nr 2 (155): 202-207. MNISW=5

Fujarczuk K., Winiarski S., Rutkowska-Kucharska A. (2006) Ground reaction forces in step aerobics. Acta of

Bioengineering and Biomechanics, 8(2): 111-118. MNISW=4

Rutkowska-Kucharska A., Wysocka K., Winiarski S., Szpala A., Sobera M. (2017) An Investigation into the

relation between the technique of movement and overload in step aerobics. Applied Bionics and

Biomechanics 2017 (3), Article ID 3954907. MNISW=15, IF=0.943

4.1.5 AKTYWNOŚĆ BIOELEKTRYCZNA MIĘŚNI U OSÓB Z ZESPOŁEM CIASNOTY

PODBARKOWEJ

W latach 2006 – 2008 wziąłem udział w projekcie naukowym dotyczącym badania ruchomości

stawu barkowego u osób z rozpoznaniem zespołu ciasnoty podbarkowej (ZCP). Badaniom

poddano grupę pacjentów z Poradni Urazowo-Ortopedycznej Wojewódzkiego Szpitala

Specjalistycznego im. J. Iwaszkiewicza w Legnicy leczonych w okresie od 2004 do 2006 r. Celem

badań była ocena zmian w aktywności bioelektrycznej mięśni (EMG) i ich wpływu na

funkcjonowanie stawu barkowego. Mój udział w projekcie polegał na rejestracji wzorów

aktywności bioelektrycznej mięśnia naramiennego, nadgrzebieniowego, podgrzebieniowego,

najszerszego grzbietu, piersiowego większego i dwugłowego ramienia po stronie zdrowej i

chorej w trakcie wykonywania ruchów swobodnych: rotacji wewnętrznej i zewnętrznej,

odwiedzenia oraz zginania i prostowania ramienia; następnie rejestracji EMG w trakcie

maksymalnego skurczu izometrycznego mięśni przy próbie wykonania ruchu przeciw oporowi

w zamkniętym łańcuchu kinematycznym. W projekcie byłem także odpowiedzialny za cyfrowe

przetwarzanie zarejestrowanych sygnałów, obliczenia parametrów sygnałów EMG

(medianowa, minimalna i maksymalna wartość z RMS sygnału) oraz za interpretację

uzyskanych wyników. W oparciu o przedstawione wyniki badań został wysunięty wniosek

praktyczny, aby w postępowaniu leczniczym pacjentów z ZCP w okresie występowania ostrych

objawów bólowych nie koncentrować się na zwiększaniu zakresu ruchomości i siły mięśni lecz

na walce z bólem. Wyniki badań zostały wykorzystane przede wszystkim w praktyce lekarskiej

w Wojewódzkim Szpitalu Specjalistycznym w Legnicy oraz w Szpitalu EuroMediCare we

Wrocławiu specjalizujących się w artroskopowym leczeniu i fizjoterapii pacjentów z ZCP.

- 15 -

Skolimowski J., Demczuk-Włodarczyk E., Skolimowska B., Winiarski S., Barczyk K., Ackermann E. (2008)

Treatment proceeding persons with shoulder pain syndrome. Fizjoterapia (2008) 16 (1): s.27-40. MNISW=4

Skolimowski J., Winiarski S., Demczuk Włodarczyk E., Barczyk K., Skolimowska B., Dudek K. (2008) Principles

of physiotherapeutic management of shoulder impingement syndrome. Ortopedia Traumatologia

Rehabilitacja (2008) 10(5):503-14. MNISW=6

Skolimowski J., Skolimowska B., Demczuk-Włodarczyk E., Barczyk K., Winiarski S., Eckermann E. (2009)

Current concepts on biomechanics of the shoulder complex. Fizjoterapia 17(2), pp.64-73. MNISW=4

4.1.6 ANALIZA CHODU DZIECI, DOROSŁYCH I OSÓB STARSZYCH

Kolejną grupą moich zainteresowań była analiza chodu dzieci, dorosłych i osób starszych.

Głównym celem tych badań było stworzenie parametrycznego stereotypu (wzorca) chodu

osób zdrowych w różnym wieku rozwojowym, który został wykorzystany w innych projektach

badawczych: np. w ocenie lokomocji dzieci niepełnosprawnych (z mózgowym porażeniem

dziecięcym) oraz osób starszych leczonych operacyjnie (pacjenci po protezoplastyce stawu

kolanowego i biodrowego). Podjęcie badań nad opracowaniem stereotypu chodu osób w

różnym wieku na tle ich rozwoju ontogenetycznego umożliwiło wskazanie tych zmiennych,

które ulegają największym zmianom w czasie rozwoju lokomocji człowieka.

Wynikiem finalnym tych badań było powstanie prestiżowej publikacji w monograficznej serii

„Biomechanika i inżynieria rehabilitacyjna” pod redakcją Prof. Marka Gzika oraz publikacji,

która uznana została wyróżniona przez czasopismo Acta of Bioengineering and Biomechanics,

jako praca najwyżej cytowana w 2012 roku (36 cytowań według GoogleScholar).

Rutkowska-Kucharska A, Gawdziakowska S, Winiarski S (2006) Biomechanical methods of evaluation

healthy (normal) and disabled (pathological) children gait. Annales Universitatis Mariae Curie-Skłodowska.

Sectio D: Medicina; vol.60; supl.16, nr 6 (671): 414-418. MNISW=5

Winiarski S., Rutkowska-Kucharska A., Kebel A. Chód osób starszych. w: Biomechanika i inżynieria

rehabilitacyjna / red. Marek Gzik [et al.], Warszawa : Akademicka Oficyna Wydawnicza EXIT, 2015, s.507-

524; MNiSW=4.

Pietraszewski B., Winiarski S., Jaroszczuk S. (2012) Three-dimensional human gait pattern-reference data

for normal men. Acta of Bioengineering and Biomechanics, 2012, 14(3); pp.9-16. MNISW=15, IF=0.333

4.1.7 ANALIZA CHODU PACJENTÓW PO WYMIANIE STAWU

W roku 2008 podjąłem współpracę z Katedrą Fizjoterapii Uniwersytetu Medycznego im

Piastów Śląskich we Wrocławiu, która zaowocowała powstaniem projektu badawczego pt.

„Analiza chodu osób usprawnianych po alloplastyce stawu biodrowego” prowadzonego ciągle

w latach 2008-2015. W projekcie uczestniczyło łącznie 59 pacjentów po totalnej alloplastyce

stawu biodrowego (uTHR) oraz 42 pacjentów po endoprotezoplastyce stawu kolanowego

(uTKR). Ocena fizjoterapeutyczna obejmowała pomiar zakresu ruchu w stawach kończyn

dolnych, test „Up-And-Go” oraz ocenę dolegliwości bólowych. W celu oceny biomechanicznej

wykonano pomiar czasowo-przestrzennych parametrów chodu oraz dynamicznego zakresu

ruchu metodą filmową przy użyciu przestrzennego systemu analizy ruchu BTS Smart-E. Chód

osób badanych monitorowany był przeze mnie w dzień przed planowanym zabiegiem oraz w

6 tygodniu, 3 miesiącu, 6 miesiącu i 12 miesiącu po zabiegu. Celem moich badań była analiza

- 16 -

wzorców ruchowych w grupach badawczych oraz monitorowanie procesu fizjoterapii

pacjentów z dozorem indywidualnym (pod opieką ortopedy i fizjoterapeuty) oraz pacjentów

bez dozoru. Celem oceny lokomocji było także, aby wspomóc ocenę funkcjonalną pacjentów

w różnym czasie pooperacyjnym. Projekt badań prowadzony był wspólnie z ortopedami i

rehabilitantami ze Specjalistycznego Rehabilitacyjno-Ortopedycznego Zespołu Opieki

Zdrowotnej z ulicy Poświęckiej we Wrocławiu oraz rehabilitantami z Wydziału Fizjoterapii UM

we Wrocławiu. Dlatego informacja o stanie lokomocji pacjentów oraz archiwizacja postępów

z ich leczenia została w pierwszej kolejności wykorzystana w tych ośrodkach. Wyniki badań

posłużyły fizjoterapeutom do opracowania autorskich programów rehabilitacji oraz osobom

badanym jako informacja zwrotna o efektach przebytego leczenia. Część badań pacjentów

została także wykorzystana przy opracowaniu monografii habilitacyjnej oraz przy weryfikacji

dynamicznej funkcji asymetrii (DAF function). Wyniki badań zostały opublikowane w

czasopismach medycznych oraz zaprezentowane na sympozjach zagranicznych.

Aleksandrowicz K., Winiarski S., Jarząb S., Romaszkiewicz P., Pozowski A. (2010) Functional and

biomechanical assessment of motor organ of the patient after bilateral hip arthroplasty. Fizjoterapia

18(Supl), pp.58-59.

Winiarski S., Aleksandrowicz K., Jarząb S., Pozowski A., Rutkowska-Kucharska A. (2014) Assessment of gait

after bilateral hip replacement: case study. Ortopedia Traumatologia Rehabilitacja, 16 (2), s.197-208.

MNISW=9.

Winiarski S., Aleksandrowicz K. (2014) Dynamical asymmetry index in patients after unilateral total hip

replacement. Mat. konf.: 1st Clinical Movement Analysis World Conference, 29.09 – 4.10.2014, Rzym,

Włochy.

Winiarski S., Aleksandrowicz K. (2017) Development of the Dynamical Asymmetry Function for detection of

regions of asymmetry. Mat.konf.: ’26 Anual Meeting of ESMAC’, 6-9.09.2017, Trondheim, Norwegia, Gait

and Posture, 2017; vol.57; supl.1; pp.291-2.

4.1.8 DOPASOWANIE ROWERU DO ZAWODNIKA (BIKE FITTING)

Jednym z moich zainteresowań w latach 2009-2014 był dobór i dopasowanie komponentów

roweru do zawodnika (tzw. Bike fitting). W badaniach uczestniczyli młodzi mężczyźni

trenujących kolarstwo górskie (MTB) oraz kolarstwo szosowe. Celem tych badań było zbadanie

różnic pomiędzy profilem aktywności podczas jazdy na cykloergometrze w pozycji szosowej

(ROAD) a profilem aktywności w pozycji aerodynamicznej stosowanej w triathlonie typu

Ironman (TRI) oraz porównanie tej aktywności podczas jazdy przy różnych ustawieniach

roweru dla wybranych mięśni kończyny dolnej. Analiza aktywności dla wybranych mięśni

kończyny dolnej została wykonana przy zastosowaniu osprzętu, na którym trenuje i startuje

osoba badana. Mój udział w badaniu polegał na opracowaniu protokołu badawczego,

nadzorowaniu rejestracji filmowej, analizie i obróbce sygnału EMG oraz obliczeniach i

interpretacji wyników pomiaru. W badaniu skupiłem się na modyfikacjach wysokości,

pochylenia oraz wysunięcia siodełka. Wyniki projektu badań zostały w sposób praktyczny

wykorzystane m.in. przez zawodników Kadry Narodowej Polskiego Związku Kolarskiego lub

klubu kolarskiego UKS Peleton Nowa Sól. Optymalna pozycja na rowerze wpływa bowiem nie

- 17 -

tylko na mniejsze wydatkowanie energii, lepszą aerodynamikę, ale także na komfort i

bezpieczeństwo w trakcie jazdy.

Kusiak M., Winiarski S. (2009) Wpływ pozycji kolarza na obraz miograficzny głównych grup mięśniowych

kończyny dolnej wykorzystywanych podczas jazdy. A.Mastalerz, Cz. Urbanik (red) „Biomechanika sportu i

rehabilitacji : wybrane zagadnienia”, AWF Warszawa, 2009, s.125-137.

Drozdek R., Winiarski S., Siemieński A. (2014) Differences in the bioelectrical activity of the major muscle

groups of the lower limb using road or triathlon position. w: Selected problems of Biomechanics of Sport

and Rehabilitation Vol II, Urbanik C, Mastalerz A, Iwańska D (Ed.), AWF Warszawa, 2014, str.12-20. MNISW=5

4.1.9 SYMETRIA RUCHÓW I DYNAMICZNA FUNKCJA ASYMETRII

Odrębną grupą moich zainteresowań naukowych stanowiła symetria ruchów lokomocyjnych.

Obserwując chód pacjentów po jednostronnych obrażeniach kończyn dolnych doszedłem do

wniosku, że izometryzm i izochronizm kroczenia jest jednym z ważniejszych wyznaczników

chodu prawidłowego człowieka. W pierwszych badaniach poświęconych symetrii ruchów

człowieka (do ok. 2008 roku) wykorzystywałem najczęściej metody statystyczne (testy

istotności różnic lub testy korelacji). W pracy doktorskiej i pracach późniejszych do oceny

różnic pomiędzy stronami zacząłem wykorzystywać różne wskaźniki symetrii, między innymi

symmetry index i symmetry ratio. W 2013 roku wpadłem na pomysł wprowadzenia do analiz

nowej formuły matematycznej – dynamicznego wskaźnika asymetrii. Wskaźnik ten oparty był

na symmetry index, ale liczony był w całym czasie trwania cyklu zmienności ruchu i był funkcją

czasu. Formuła, która obliczała różnicę wartości między stronami względem średniej

arytmetycznej, bardzo dobrze sprawdzała się w analizie różnic pomiędzy stronami w analizie

przebiegu kąta w czasie (zakresu ruchu). Była jednak obarczona zasadniczym ograniczeniem:

nie nadawała się do ruchów acyklicznych oraz była wrażliwa na małe wartości kątów (gdy

średnia arytmetyczna była bliska zeru). W 2016 roku w formule dokonałem korekty i zmiany

nazwy na dynamiczną funkcję asymetrii (Dynamical Asymmetry Function). Zgodnie z definicją,

funkcja DAF określa różnice pomiędzy wartościami dwóch dowolnych funkcji lecz w

odniesieniu do sumy z wartości zakresu zmian dla strony prawej i lewej. Suma ta ma wartość

stałą w całym cyklu ruchu i w jednakowy sposób normalizuje funkcje w całym zakresie

zmienności. Funkcja DAF została zweryfikowana na przykładzie chodu osób zdrowych,

pacjentów po jednostronnej wymianie stawu biodrowego (uTHR) oraz osób po jednostronnej

amputacji powyżej stawu kolanowego (TFA). Została wykorzystana w celu lokalizacji obszarów

w cyklu chodu o zwiększonej asymetrii oraz wielkości odchyleń od wzorca chodu

prawidłowego.

Winiarski S. (2009) Are there asymmetry indices reliable indicator of gait performance?. Mat.konf.: 18th

ESMAC Anual Meeting, 14-19.09.2009, London, Gait & Posture, 30 (Supl.2), pp. S143–S144.

Winiarski S., Czamara A. (2012) Evaluation of gait kinematics and symmetry during the first two stages of

physiotherapy after anterior cruciate ligament reconstruction. Acta of Bioengineering and Biomechanics,

2012, 14(2); pp.91-100. MNISW=15, IF=0.333

Winiarski S., Rutkowska-Kucharska A., Dubiel-Wuchowicz K. (2013) Symmetry of support scull and vertical

position stability in synchronized swimming. Acta of Bioengineering and Biomechanics, 2013, 15(1), pp.113-

122. MNISW=15, IF=0.979

- 18 -

Winiarski S., Aleksandrowicz K. (2014) Dynamical asymmetry index in patients after unilateral total hip

replacement. Mat. konf.: 1st Clinical Movement Analysis World Conference, 29.09 – 4.10.2014, Rzym,

Włochy.

Winiarski S., Aleksandrowicz K. (2017) Development of the Dynamical Asymmetry Function for detection of

regions of asymmetry. Mat.konf.: ’26 Anual Meeting of ESMAC’, 6-9.09.2017, Trondheim, Norwegia, Gait

and Posture, 2017; vol.57; supl.1; pp.291-2.

Winiarski S., Rutkowska-Kucharska A., Kowal M. (2018) Dynamical Asymmetry Function in active

transfemoral amputees. Mat.konf.: ‘The 8th World Congress of Biomechanics’, 8-12.07.2018 Dublin, Irlandia.

Rutkowska-Kucharska A., Kowal M., Winiarski S. (2018) Relationship between asymmetry of gait and muscle

torque in patients after unilateral trans-femoral amputation. Applied Bionics and Biomechanics, Volume

2018, Article ID 5190816, 9 pages. MNISW=15, IF=0.943

4.1.10 MIKROMORFOLOGIA ZE ZDJĘĆ USG A PARAMETRY MECHANICZNE ŚCIĘGNA

W dniach 20.01-14.02.2015 odbyłem staż naukowy w University of Southern California,

Division of Biokinesiology and Physical Therapy w Los Angeles, w ramach którego brałem

aktywny udział w projekcie naukowym dotyczącym związku mikromorfologii ocenianej za

pomocą zdjęć ultrasonograficznych z wybranymi parametrami mechanicznymi ścięgien

Achillesa osób zdrowych i z tendinepatią. Efektem naukowym stażu było wzięcie udziału w

rejestracji i przetwarzaniu obrazów USG ścięgien Achillesa, napisanie algorytmu

obliczeniowego (aplikacji komputerowej) w Labview i Matlabie służącej do obliczeń

parametrów widma częstotliwościowego w przestrzeni 2D z implementacją skryptu filtru

górnoprzepustowego, konsultacje naukowe oraz współpraca z zespołem badawczym nad

opracowaniem wyników obliczeń, opracowaniem statystycznym oraz nad napisaniem

artykułu naukowego skierowanego do publikacji w Ultrasound in Medicine and Biology. Moje

badania przyczyniły się m.in. do opracowania aplikacji komputerowej Spatial frequency

analyzer (SpaFTA) wykorzystywanej w badaniach na Uniwersytecie Południowej Kalifornii oraz

Uniwersytecie w Nebraska-Lincoln.

Kulig K., Chang Y.J., Winiarski S., Bashford G., Ultrasound based tendon micromorphology predicts

mechanical characteristics of degenerated tendons. Ultrasound in medicine & biology, 42(3), 2015.

MNiSW=35, IF=2.298;

4.1.11 ANALIZA CHODU KOBIET W BUTACH NA OBCASACH

Efektem naukowym działalności Studenckiego Koła Naukowego SKN Kinesis, którego jestem

opiekunem, było powstanie projektu badań zmian w stereotypie chodu młodych kobiet, które

często chodzą w obuwiu na wysokim obcasie. Zagadnienie o tyle ciekawe, że większość takich

badań koncentruje się na badaniu mechaniki i obciążeń kończyny dolnej podczas analizy chodu

w butach na obcasie. W naszym badaniu postanowiliśmy zbadać skutki używania tego obuwia,

a samo badanie chodu kobiet było przeprowadzone boso. Początkowa inicjatywa studencka

przerodziła się w obszerny projekt, w którym drobiazgowo analizowałem determinanty chodu

prawidłowego na tle modelu fazowego chodu (który z kolei oparty był na „kołyskowym”

modelu przetaczania stopy). W badaniach analizowana była także wysokość łuku

poprzecznego stopy przy wykorzystaniu autorskiego modelu mechanicznego stopy oraz

- 19 -

parametry składowych siły reakcji podłoża. Do oceny zmian stereotypu chodu wykorzystałem

między innymi kąt w stawie śródstopno-paliczkowym. Został on obliczony jako kąt zawarty

pomiędzy paliczkiem dalszym palucha oraz I i V głową kości śródstopia od strony grzbietowej

stopy. Wysokość łuku poprzecznego została natomiast wyliczona jako długość rzutu

prostopadłego położenia znacznika II/III głowy kości śródstopia na płaszczyznę podparcia

stopy. Na podstawie wyników wysunąłem, wspólnie ze współautorami, kilka wniosków

praktycznych na temat zagrożeń dla młodych kobiet: długotrwałe chodzenie w obuwiu na

wysokim obcasie powoduje powstawanie utrwalonych zmian w stereotypie chodu, co ukazane

zostało poprzez zmniejszenie się kąta wyprostu w stawie śródstopno-paliczkowym oraz

zwiększenie się w stawie skokowym górnym. Zaburzenie mechanizmu przetaczania stopy,

przy statystycznie istotnie wyższych wartościach składowej pionowej siły reakcji podłoża i

krótszym czasie jej narastania może prowadzić do przeciążeń stawów kończyn dolnych.

Wykryte zmiany w dynamice chodu w środkowej i końcowej fazie podparcia mogą świadczyć

o wykryciu trwałych zmian w strukturze stopy i zaburzeniu jej funkcji.

Zostawa P., Uścinowicz N., Klich S., Winiarski S., Zostawa J. (2014) Kinematic assessment of women's gait in

high-heeled shoes. Przegląd Medyczny Uniwersytetu Rzeszowskiego i Narodowego Instytutu Leków w

Warszawie, 2014; nr 3; s. 216-223. MNISW=5

Winiarski S., Rutkowska-Kucharska A., Zostawa P., Klich S., Uścinowicz N. (2017) Foot mechanics in young

women is altered after walking in high heel shoes. Acta Bioeng Biomech, Vol. 19, no. 3, pp.107-13, 2017.

MNISW=15, IF=0.914

4.1.12 ANALIZA ZDOLNOŚCI MOTORYCZNYCH ZAWODNIKÓW GIER ZESPOŁOWYCH

Kolejny projekt, to efekt współpracy z Katedrą Zespołowych Gier Sportowych AWF Wrocław

w latach 2014-2017. Badaniami została objęta młodzież kadr wojewódzkich Dolnego Śląska w

kategorii młodzik i junior, reprezentująca dyscypliny: koszykówka, siatkówka, piłka nożna,

piłka ręczna, hokej na trawie. W projekcie przebadanych zostało łącznie 198 młodych osób.

Pomiar czasu biegu na poszczególnych odcinkach wykonany został za pomocą Fusion Smart

Speed System, zmienne kinematyczne rejestrował natomiast system Noraxon MyoMotion.

Parametry skoczności rejestrowane były za pomocą platformy dynamometrycznej ACCU

POWER firmy AMTI. Głównym celem tych badań była ocena związków pomiędzy zmiennymi

charakteryzującymi skoczność w skoku pionowym CMJ a czasem biegu na 30 m po linii prostej

oraz ze zmianami kierunków ruchu. Kolejnym problemem naukowym podjętym w tym

projekcie było określenie związków pomiędzy czasem pokonania kolejnych odcinków biegu na

30 m po linii prostej a zmianami kąta oraz prędkości kątowej występującymi w stawach

kończyn dolnych. Szczególnej analizie poddano fazę przyspieszenia oraz fazę maksymalnej

prędkości biegu. Pośród zmiennych charakteryzujących skok znalazły się zmienne związane z

wysokością i mocą kończyn dolnych oraz z precyzją skoku na zadaną wysokość. Moim głównym

zadaniem w tym projekcie była pomoc przy rejestracji ruchu, analiza i przetwarzanie

zarejestrowanych zmiennych, obliczenia statystyczne oraz raportowanie i pomoc w

interpretacji wyników analizy. W wyniku przeprowadzonych testów statystycznych m.in.

wytypowałem zmienne, które istotnie i silnie korelowały z wysokością, mocą kończyn dolnych

- 20 -

podczas skoku, precyzją ich wykonania a zmiennymi testu biegowego. Wraz ze wzrostem

zadanej wysokości skoku zaobserwowałem także wzrost dokładności wykonania tego skoku.

Dlatego wysokość skoku pionowego CMJ z zamachem kończynami górnymi została uznana za

uniwersalną zmienną służącą do oceny poziomu zdolności motorycznych młodych

przedstawicieli zespołowych gier sportowych. Wyniki podjętych prac zostały opublikowane w

kilku prestiżowych czasopismach o tematyce sportowej.

Struzik A., Winiarski S., Popowczak M., Rokita A. (2015) Relationship between lower limbs kinematic

variables and effectiveness of sprint during maximum velocity phase. Acta Bioeng Biomech; 17(4), pp.131-

138. MNiSW=15, IF=0.767;

Struzik A., Winiarski S., Popowczak M., Rokita A. (2017) Relationships between variables describing the

vertical jump and sprint time. The South African Journal for Research in Sport, Physical Education and

Recreation 39(1). MNISW=15, IF=0.283

Struzik A., Konieczny G., Stawarz M., Grzesik K., Winiarski S., Rokita A. (2016) Relationship between lower

limb angular kinematic variables and the effectiveness of sprinting during the acceleration phase. Applied

Bionics and Biomechanics,vol.2016, art..ID 7480709. MNISW=15, IF=0.709

Struzik A., Kawczynski A., Winiarski S., Rokita A. (2017) Manifestations of proprioception during vertical

jumps to specific heights. Journal of Strength and Conditioning Research Acepted JSCR-08-6817R2.

MNISW=30, IF=2.06

4.1.13 DOSKONALENIE TECHNIKI UDERZENIA W TENISIE STOŁOWYM

Do moich zainteresowań naukowych zaliczyć mogę także badania, które przeprowadziłem we

współpracy z Katedrą Dydaktyki Sportu AWF Wrocław. Celem tych badań był pomiar

wybranych parametrów kinematycznych dla uderzeń topspinowych granych z forhendu lub

bekhendu oraz wskazanie różnic pomiędzy odmianami tych uderzeń. Badaniami objęto

dwanaście zawodniczek i 10 zawodników tenisa stołowego o wysokim poziomie sportowym.

Zmierzone parametry dotyczyły czasu całego cyklu i poszczególnych faz, trajektorii i prędkości

liniowej rakiety. Kolejny problemem była ocena przebiegu ruchu w poszczególnych

segmentach ciała w następujących po sobie fazach ruchu podczas wykonywania uderzeń

topspinowych oraz określenie istotnych różnic w przebiegu ruchu w poszczególnych stawach

kończyny górnej i tułowia. Ocenie podlegało określenie zakresu ruchu i prędkości kątowych w

wybranych stawach, wielkości kąta w określonych zdarzeniach (momentach) wykonywanych

uderzeń (początek, moment kontaktu rakietki z piłką, moment nawrotu – zmiany kierunku

ruchu) oraz skoordynowania poszczególnych segmentów ciała w następujących po sobie

fazach uderzenia. Mój udział w tych badaniach polegał na pomocy w zaprojektowaniu badania

i jego rejestracji, przeprowadzeniu obliczeń, na analizie statystycznej oraz na raportowaniu

wyników i pomocy w ich interpretacji. Niniejsze badania wykazały, ze parametry czasowe nie

różnicują uderzeń forhendowych i bekhendowych w stopniu istotnym statystycznie, choć

uderzenia forhendowe są nieznacznie dłużej trwające. Szczegółowa analiza kinematyczna

techniki gry w tenisa stołowego została wykorzystana w doskonaleniu treningu w tenisie

stołowym, zwłaszcza w zakresie wykonania i wykorzystania uderzeń topspinowych. Zawodnik

wykonujący uderzenie topspinowe powinien dążyć do uzyskania maksymalnej lub optymalnej

prędkości rakiety w skoordynowanym ruchu na zasadzie "od bliższego segmentu do dalszego"

- 21 -

(proximal-to-distal seguences) z wykorzystaniem rotacji tułowia, miednicy i barków oraz

rotacji ramienia i przedramienia. Takie skoordynowanie ruchu biczowego (whiplash)

umożliwia sumowanie się prędkości (i pędow) poszczególnych segmentów zaangażowanych

w ruch uderzeniowy w celu uzyskania możliwie największej prędkości wypadkowej rakiety w

momencie uderzenia. Ruch uderzeniowy powinien zostać poprzedzony bezpośrednio przez

ruch zamachowy (we wszystkich zaangażowanych w ruch stawach), którego celem jest

wstępne rozciągnięcie mięśni (stretch-shortening cycle) i zwiększenie efektywności uderzenia.

Bańkosz Z., Winiarski S., Jaroszczuk S. (2011) Możliwości wykorzystania systemu BTS Smart w tenisie

stołowym na przykładzie analizy uderzenia topspin forhend. W:Proces doskonalenia treningu i walki

sportowej. T.8 / red. Kuder A., Perkowski K., Śledziewski D.; Warszawa : Polskie Towarzystwo Naukowe

Kultury Fizycznej, 2011, s.141-151. MNISW=4

Bańkosz Z, Winiarski S. (2016) The kinematics of table tennis racquet. The differences between topspin

strokes. The Journal of Sports Medicine and Physical Fitness; 2017 March;57(3):202-13. MNISW=20, IF=1.215

Bańkosz Z., Winiarski S. (2018) The evaluation of changes of angles in selected joints during topspin forehand

in table tennis. Motor Control (w druku), s.1-24. MNISW=20, IF=0.750

Bańkosz Z., Winiarski S. (2018) Correlations between angular velocity in selected joints and velocity of table

tennis racket during topspin forehand and backhand. J Sport Sci & Med. 17 (January), s.330–338. MNISW=20,

IF=1.797.

4.2 ANALIZA BIBLIOMETRYCZNA

Jestem autorem lub współautorem 42 oryginalnych publikacji naukowych w tym: 14 znajduje

się w czasopismach z bazy InCites Journal Citation Reports (JCR) posiadających współczynnik

wpływu, 11 w czasopismach z listy A Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego, 1

monografia, 5 to rozdziały w monografiach, 6 publikacji pełnotekstowych w suplementach

czasopism i 5 publikacji punktowanych w monografiach konferencyjnych.

Sumaryczny współczynnik wpływu (IF) moich publikacji zgodnie z rokiem opublikowania

wynosi: 14,661 pkt.

Sumaryczna punktacja MNiSW: 413,0 pkt.

W tym do czasu obrony pracy doktorskiej (rok 2007) mój dorobek punktowy wynosił: wartość

Impact Factor: 0, punkty MNiSW: 50,0.

Liczba cytowań (bez autocytowań): 74 wg JCR Web of Science oraz 206 wg Google Scholar

Indeks Hirscha: 5 wg JCR Web of Science oraz 7 wg Google Scholar