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Temporal and kinematic variability in backward walking on a treadmill

Markus Christian Kornfeld

Art der Arbeit

Diplomarbeit

Universität

Universität Wien

Fakultät

Zentrum für Sportwissenschaft und Universitätssport

Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)

Lehramtsstudium UF Bewegung und Sport UF Physik

Betreuer*in

Arnold Baca

Mitbetreuer*in

Savvas Stafylidis

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DOI

10.25365/thesis.61234

URN

urn:nbn:at:at-ubw:1-14730.88833.786168-2

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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)

Abstracts

Abstract

(Deutsch)

Die Zeit, die der Prozess der Gewöhnung an das Bewegen auf einem Laufband benötigt, um stabile kinematische und temporale Parameter zu erhalten, ist von großer Wichtigkeit. Die nicht Berücksichtigung einer Gewöhnungsphase kann zu verfälschten Ergebnissen führen (Matsas et al., 2000). Nach unserem besten Wissen ist uns keine Studie bekannt, die sich mit der Gewöhnung an das Rückwärtsgehen auf einem Laufband beschäftigt. Daher hat sich diese Studie das Ziel gesetzt der Frage nachzugehen, wie lang dieser Gewöhnungsprozess dauert, um stabile kinematische und temporale Parameter beim Rückwärtsgehen auf einem Laufband zu erhalten. Die untersuchten Parameter waren Hüft-, Knie- und Sprunggelenkswinkel und Analyse des Gangzyklusses. Diese Parameter wurden zu diskreten Zeitpunkten des Gangzyklusses gemessen, wie zum Beispiel bei initialem Bodenkontakt, Schwungphasenvorbereitung und wenn Maxima und Minima der Winkel auftreten. Um die gesamte Bewegung der Hüft-, Knie- und Sprunggelenkswinkel während der Standbeinphase zu analysieren, wurde die Procrustes Analyse verwendet. Studienteilnehmer mussten 12 Minuten lang mit zwei unterschiedlichen Gehgeschwindigkeiten auf dem Laufband rückwärtsgehen, da die Gehgeschwindigkeit einen Einfluss auf kinematische Messungen hat. (Stoquart et al., 2008). Eine Gehgeschwindigkeit (2.5km/h) wurde von den Autoren dieser Studie im Vorhinein bestimmt und festgelegt. Die zweite wurde von den Teilnehmern bestimmt und ist die individuelle angenehme Gehgeschwindigkeit (2.69±0.37km/h). 25 gesunde Personen nahmen an der Studie teil, wovon 20 Datensätze für die weitere Analyse verwendet wurden. Von diesen 20 Teilnehmern waren 12 männlich und 8 weiblich (Alter 24.9±3.5 Jahre, Größe 1.76±0.07cm, Masse 69.6±10.6kg). Um kinematische und temporale Daten zu ermitteln, wurde das Vicon Nexus V.2.8 Oxford Metrics System bestehend aus 12 Vicon Vantage Kameras, die mit einer Frequenz von 120Hz aufzeichnen, verwendet. Zusätzlich wurden pedar®-x Sohlen verwendet, um die verschiedenen Phasen des Gangzyklusses zu ermitteln. 98 der 102 untersuchten kinematischen und temporalen Parameter zeigten keine Form der Gewöhnung. Nur bei den Kontaktzeiten der weiblichen Population bei 2.5km/h, den Procrustes Distanzen des Hüftwinkels bei 2.5km/h, dem Kniewinkel der männlichen Population bei initialem Bodenkontakt bei selbstgewählter angenehmer Gehgeschwindigkeit und den Procrustes Distanzen des Kniewinkels, ebenfalls bei selbstgewählter angenehmer Gehgeschwindigkeit, konnten Anpassungsprozesse über die 12 Minuten festgestellt werden. Aus den Ergebnissen geht hervor, dass für 98 der 102 untersuchten Parameter eine Gewöhnungsphase von 5 Minuten auf dem Laufband ausreicht, um stabile spatio-temporale Parameter messen zu können. Für die zuvor genannten 4 Parameter sind zumindest 10 Minuten Gewöhnungszeit auf dem Laufband notwendig.

Abstract

(Englisch)

The familiarisation time while moving on treadmills to gain stable kinematic and temporal data is of great importance. Not considering the habituation process may lead to problematic results (Matsas et al., 2000). To the best of our knowledge for backward walking no study with the goal to determine familiarisation time on treadmills has yet been conducted. Therefore, this study chose to tackle this problem and determine the time needed to get familiarised with walking backward on a treadmill. The parameters investigated were hip, knee and ankle kinematics and temporal gait measurements. These parameters were assessed at certain discrete gait events like touch-down, take-off and when maxima and minima values occurred. Additionally, the whole motion of the ankle, knee and hip throughout the stance phase beginning at touch-down and ending at take-off was analysed with the Procrustes Analysis. After a 5 minute backward warm-up participants had to walk 12 minutes at two different walking speeds as walking speed has an impact on kinematic measurements (Stoquart et al., 2008). One was determined by the authors of the study prior to testing (2.5km/h) and the other was the individually self-selected comfortable walking speed (2.69±0.37km/h) 25 healthy subjects participated in the study of which 20 data sets could be used for further analysis. Among the population were 12 male and 8 female subjects. (age 24.9±3.5 years, height 1.76±0.07cm, mass 69.6±10.6kg). To gain kinematic and temporal data a Vicon Nexus V.2.8 Oxford Metrics system consisting of 12 Vicon Vantage cameras operating at 120Hz was used. Additionally, subjects had to wear pedar®-x insoles to determine the different gait phases. 98 of the 102 investigated kinematic and temporal parameters did not show any form of familiarisation. Only The contact times of the female population at fixed walking speed, the Procrustes distances of the hip angle at fixed walking speed, the knee angle at touch-down of the male population at voluntary walking speed and the Procrustes distances of the knee angle at voluntary walking speed of the whole population described forms of familiarisation. Therefore, we conclude that for 98 of the 102 investigated parameters 5 minutes of familiarisation time is needed to produce stable spatio-temporal data. For the other 4 previously described parameters at least 10 minutes of familiarisation time is needed.

Autor*innen

Markus Christian Kornfeld

Haupttitel (Englisch)

Temporal and kinematic variability in backward walking on a treadmill

Paralleltitel (Deutsch)

Temporale und kinematische Variabilität beim Rückwärtsgehen auf dem Laufband

Publikationsjahr

2020

Umfangsangabe

xii, 59 Seiten : Illustrationen, Diagramme

Sprache

Englisch

Beurteiler*in

Arnold Baca

Klassifikation

76 Sport > 76.12 Biomechanik, Bewegungslehre

AC Nummer

AC15602487

Utheses ID

54102

Studienkennzahl

UA | 190 | 482 | 412 |

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Schlagwörter