Resumé - projects.cs.ru.is · Anerkendelser Et forsøg som dette kan ikke lade sig gøre uden...

Resumé

Baggrund: Biomekanik og motorisk kontrol i menneskets gang, er tidligere ble-vet undersøgt. Få studier har beskæftiget sig med arveligheden i gangmønstret,disse har været tvillingestudier. Formålet med dette studie var at se, om derkvantitativt kunne bestemmes ligheder i gangmønstret på tværs af generation-erne inden for en familie.

Metode: En tredimensionel ganganalyse blev lavet på tre generationer i sam-me familie. I alt blev der analyseret 25 forsøgspersoner, fordelt på 9 familier.Invers dynamiske beregninger blev foretaget ved hjælp af Vicon og Matlab.Gangparametre, der beskrev gangmønstret, blev trukket ud og senere sammen-lignet vha. en statistisk model der byggede på mixed model metoden.

Resultater: I dette studie blev peakværdier for momenter og range of motion forankel-, knæ- og hofteled, kadence, standfase, svingfase og den normaliseredeskridtlængde undersøgt. Familieeffekten viste sig at være signifikant for tre afde udvalgte parametre. Disse var momentpeakværdien for højre knæ midt istandfasen (minimum), momentpeakværdien for højre og venstre hofte sidst istandfasen (maksimum) og range of motion for venstre ankel.

Konklusion: Det, at familieeffekten var signifikant på tre af de udvalgte para-metre i sådan et lille studie, giver indikationer i retning af at der findes dele afgangmønstret der er arveligt betinget.

i

Abstract

Background: Biomechanics and motor control in human gait have been studiedbefore. Few studies have focused on gait heredity, those have been twin stu-dies. The purpose of this study was to find out whether there is a quantativecorrelation between gait of different generations within the same family.

Method: A three dimentional gait analysis was conducted on three generationsin the same family. A total of 25 persons in 9 families were subjected to theanalysis. Inverse dynamic calculations were taken by using Vicon and Matlab.Parameters that could describe gait, were extracted and later compared with astatistical model based on the mixed model method.

Results: In this study, peak values of moments and range of motion for ankle,knee and hip joints, cadence, stance, swing and the normalized step length,were investigated. Correlation within families was significant for three of thechosen parameters. These were; peak moment for right knee in middle stance(minimum), peak moment for right and left hip in late stance (maximum) andrange of motion for left ankle.

Conclusion: The fact that the correlation within families was significant forthree of the chosen parameters in this minor study, indicates that parts of thehuman gait are hereditary.

iii

Anerkendelser

Et forsøg som dette kan ikke lade sig gøre uden frivillig deltagelse af forsøgsper-soner. Først og fremmest sendes der hjertelig tak til alle de gode forsøgspersonerder deltog med et smil og gjorde det hele muligt.

Tine Alkjær Eriksen, Lektor, Ph.D. takkes for hendes hjælp, vejledning og inspi-ration under hele forløbet. Jonathan Comins, på Sahva, får en stor tak for sinekspertise og hjælp med de forskellige tekniske problemer og undervisning imarkørpåsætning. Sahva takkes for brug af ganglaboratoriet og medarbejdernefor deres venlighed.

Erik B. Simonsen, Lektor, cand. scient. Ph.D og Peter Kastmand Larsen, cand.scient., Ph.d. får også tak for deres input. Professor Thomar Scheike, Institut forbiostatistik får mange tak for udvikling af den statistike model og venlige svarpå diverse spørgsmål.

v

Indholdsfortegnelse

Indledning 1

1 Tidligere studier om arvelighed i motorisk kontrol 3

2 Generelt om gang 52.1 Den normale gangcyklus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

2.1.1 Momentkurver under gangcyklus . . . . . . . . . . . . . . 92.2 Diverse gangparametre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

3 Ganglaboratoriet 153.1 Teknisk udstyr og opsætning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153.2 Infrarøde kameraer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163.3 Kraftplatforme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173.4 Kalibrering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183.5 Filtrering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

4 Metoder 214.1 Forsøgspersoner . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214.2 Protokol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224.3 Markørplacering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234.4 Antropometri . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254.5 Segmentmodel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

5 Invers dynamik 295.1 Kinematik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

5.1.1 Lineær kinematik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

vii

INDHOLDSFORTEGNELSE

5.1.2 Angulær kinematik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 305.1.3 Ledvinkler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 315.1.4 Ledcentre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

5.2 Kinetik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325.2.1 Kraftberegning i tre dimensioner . . . . . . . . . . . . . . . 325.2.2 Momentberegning i tre dimensioner . . . . . . . . . . . . . 33

6 Databehandling 356.1 Vicon og Matlab . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 356.2 Statistik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

7 Resultater 397.1 Momenter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 397.2 Ledvinkler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 407.3 Ganghastigheder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 407.4 Gangparametre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 477.5 Statistik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

8 Diskussion 538.1 Studiets reproducerbarhed . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 548.2 Momenter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 558.3 Ledvinkler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 558.4 Ganghastigheder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 578.5 Gangparametre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 588.6 Generelt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59

9 Konklusion 61

Referenceliste 63

A Information til forsøgspersoner 67

B Spørgeskema 71

C Skema til antropometrisk data 75

D Valgfri hastighed - Figurer 77

viii

Figurer

2.1 En hel gangcyklus samt de begivenheder der definerer den . . . . 62.2 Ankelledsvinkler under en hel gangcyklus . . . . . . . . . . . . . 72.3 Knæledsvinkler under en hel gangcyklus . . . . . . . . . . . . . . 82.4 Hofteledsvinkler under en hel gangcyklus . . . . . . . . . . . . . . 92.5 Viser normale momenter omkring ankel-, knæ- og hofteled, samt

placering af peakværdier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

3.1 Opstilling i ganglaboratorie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163.2 Kraftplatform . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183.3 Kalibreringsobjekter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

4.1 Anatomisk placering af markører . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

7.1 Sammenligning af de valgfrie hastigheder . . . . . . . . . . . . . . 417.2 Momenter for familie 1 til 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 427.3 Momenter for familie 6 til 9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 437.4 Ledvinkler for familie 1 til 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 447.5 Ledvinkler for familie 6 til 9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

8.1 Visuel observation af tre generationer i den samme familie . . . . 56

D.1 Valgfri hastighed, familie 1 til familie 6 . . . . . . . . . . . . . . . . 78D.2 Valgfri hastighed, familie 7 til familie 9 . . . . . . . . . . . . . . . . 79D.3 Valgfri hastighed, alle aldre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80

ix

Tabeller

4.1 Gennemsnitsværdier for forsøgspersonernes alder, højde og vægt 224.2 Liste over de anatomiske placeringer af markører . . . . . . . . . 254.3 Antropometriske data. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

7.1 Range of motion for ankel, knæ og hofte, begge ben . . . . . . . . . 467.2 Gennemsnitsværdier og standardafvigelser ved styret hastighed . 477.3 Værdier for standfase og svingfase . . . . . . . . . . . . . . . . . . 477.4 Værdier for kadence og skridtlængdefaktor . . . . . . . . . . . . . 487.5 Statistik for højre ben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 507.6 Statistik for venstre ben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

x

Indledning

Gang er den mest naturlige måde for mennesket at komme fra et sted til etandet. Den indlæres fra vi er helt små, men evnen til at gå er medfødt. Hvis derer noget der forhindrer os i at gå normalt, begrænser det os meget i hverdagen.

Selvom gang er en meget enkel måde at bevæge sig på, er der tale om et megetkomplekst bevægelsesmønster. Der er mange faktorer der har indflydelse påden måde man går på, og hver person har sit eget karakteristiske gangmønster.Alle er bekendt med at der er forskelle på personers gangmønster, og man kanofte genkende en person på gangmønsteret, selv fra lang afstand. Høje, slankepersoner går f.eks. på en anden måde end korte, tykke personer. [12]

Der er indikationer på at bestemte faktorer i gangmønstret er ens inden for fa-milier og derfor kunne være arveligt bestemte. Alment i befolkningen er der enformodning om, at det kan ses at folk er i familie, fordi de går på samme mådeog har kropssprog, der ligner hinanden. Men hvorvidt det kun er arvelige fak-torer der spiller ind, eller om miljøfaktorer også bidrager, vides ikke.

Der er blevet undersøgt en del om biomekanik og motorisk kontrol i menne-skets gang (Winter, 1991), men ingen studier har fokuseret på de arvelige aspek-ter. Hovedformålet i det nærværende studie er at undersøge om der, vha. para-metrisering af gang med biomekaniske metoder, kan siges noget om arvelighed-en i det menneskelige gangmønster. Hypotesen er, at arvelige komponenter er

1

af væsentlig betydning i gangmønstret. Denne påstand afprøves ved at kvanti-ficere gangmønstret hos tre forskellige generationer fra samme familie.

Her bliver der fokuseret på momentpeakværdier og range of motion for alle stør-re led i underekstremiteterne samt kadence, standfase, svingfase og normalise-ret skridtlængde. Disse bliver beregnet ved hjælp af Vicon og Matlab med inversdynamik og senere sammenlignet vha. statistiske værktøjer.

2

KAPITEL 1

Tidligere studier om arvelighed i motorisk kontrol

Mange studier har beskæftiget sig med biomekanik og motorisk kontrol i men-neskets gang, og der er også blevet undersøgt en del om arvelighed i mangeandre motoriske bevægelser. Men få studier har fokuseret på arvelige aspek-ter af det menneskelige gangmønster. Disse studier har fokuseret på tvillinger,hvor graden af arvelighed blev undersøgt imellem en- og tve-æggede tvillin-ger. Dette studie tager fat på en anden måde, hvor graden af arvelighed bliverundersøgt på tværs af generationer i samme familie.

Arvelighed i mange aspekter af neuromuskulære præstationer er målt til at væ-re moderat til høje. Missitzi et al. (2004) studerede arveligheden af en hurtig al-bue fleksion imellem en- og tveæggede tvillinger og fandt ud af, at præcisionenaf bevægelsen var meget ens imellem søskende. De konkluderede, at de fle-ste forskelle i neuromuskulær koordination under hurtige bevægelser, skyl-des arvelighed. Dette indebærer at bevægelsesstrategier, der er organiseret idet centrale nervesystem (CNS) og styrer hurtige bevægelser, også er arveligtbetingede.[11]

3

KAPITEL 1. TIDLIGERE STUDIER OM ARVELIGHED I MOTORISKKONTROL

Silventoinen et al. (2008) undersøgte højde, vægt, albuefleksion, håndgrebs-styrken og knæekstension hos unge svenske mænd. Det viste sig, at genetiskefaktorer påvirker muskelstyrke, og at en del af generne optrådte i forskelligestyrker, indikatorer og kropsstørrelser.[13] Williams og Gross (1980) studeredearvelighed i finmotorik (motorisk kontrol) mellem en- og tveæggede tvillin-ger. De fandt ud af, at interindividuelle forskelle var større for de tveæggedetvillinger, men at intraindividuel variabilitet ikke ændrede sig imellem de togrupper.[19]

Alonso et al. (2006) er én af de få der har studeret arvelighed i gang. Det blevundersøgt, ved et tvillingestudie, hvilken rolle genetiske og miljømæssige fak-torer i gangevnen spillede hos ældre kvinder. De konkluderede at en moderatdel af ganghastigheden og udholdenheden var arveligt betinget, men at delteog individuelle miljøfaktorer forklarede størstedelen af variationen.[1]

Af det ovenstående ses, at arvelige faktorer spiller en rolle i de forskellige mo-toriske bevægelser. Om det kan konkluderes, at de også spiller en rolle vedbestemmelse af gangmønster, er et spørgsmål denne opgave vil prøve at svarepå.

4

KAPITEL 2

Generelt om gang

Hjernen og det centrale nervesystem (CNS) er de overordnede og mest essen-tielle kontrolsystemer for gang. Det er i CNS at idéen om at gå tændes, ogderfra sendes der besked til nerver og muskler om at kroppen skal bevægesog begynde at gå.[17]

2.1 Den normale gangcyklus

Den normale gangcyklus er defineret ud fra to begivenheder; hælisæt og tåslip.Hælisæt defineres ved at hælen sættes i jorden, og tåslip defineres ved at tåenløftes fra jorden. En hel gangcyklus er defineret fra hælisæt på det ene ben tilhælisæt på det samme ben igen. Det første hælisæt svarer til 0% af gangcyklusog det andet til 100%. En gangcyklus har to faser: Standfasen, der varer ca. 60%,og svingfasen, der varer ca. 40%. Standfasen begynder når foden sættes i jordenog slutter ved tåslip, mens svingfasen er defineret ved at foden ikke er i kon-takt med underlaget. På figur 2.1 ses en hel gangcyklus fra højre ben rammerunderlaget til det rammer det igen.

5

KAPITEL 2. GENERELT OM GANG

Figur 2.1: Viser en hel gangcyklus samt de begivenheder der definerer den. Modificeretfra [24].

Standfasen kan deles op i tre dele: Støddæmpningsfasen (hælisæt på det eneben til tåslip på modsatte ben), kontaktfasen (tåslip på modsatte ben til hælisætpå modsatte ben) og afsætsfasen (hælisæt på modsatte ben til tåslip).[7] Som detses på figur 2.1 er begge ben i kontakt med underlaget i starten og slutningenaf standfasen. Dette kaldes dobbelt standfase. Den indledende standfase karak-teriseres af en hurtig belastning på det forreste ben, hvor stød absorberes, ogkroppens bevægelsesmængde fremad bremses. Den senere dobbelte standfaseforbereder benet til sving.

Svingfasen kan også deles op i tre dele: Indledende sving, der varer fra tåsliptil foden passerer det understøttende ben (foot clearance), middel af svingfasen(mid-swing), der varer fra foden passerer det understøttende ben til når under-benet er lodret samt terminal sving, der varer fra når underbenet er lodret tilhælisæt.[12]

Ved tredimensionel analyse kan gangmønstret undersøges i tre forskellige pla-ner, nemlig i sagittalplanet, frontalplanet og transversalplanet. Målinger i sagit-

6

2.1. DEN NORMALE GANGCYKLUS

talplanet er de mest studerede og kan udføres med høj nøjagtighed. Her vilbevægelserne omkring anklen, knæet og hoften nu blive beskrevet.

Bevægelserne omkring anklen

Bevægelserne omkring anklen i sagittalplanet er mere kompliceret end for deandre to led. Hælen sættes i jorden ved en neutral position af anklen hvor vink-len mellem fod og underben er ret. Imellem hælisæt og tåslip på modsatte fodplantarflekteres der i anklen, og foden sættes flad i underlaget. Her er foden ikontaktfasen, kropsvægten føres over det støttende ben, og der dorsalflekteres ianklen. Der startes en plantarfleksion i anklen ved hælisæt på modsatte ben, ogdette fortsætter indtil tåslip, hvor anklen har nået maksimum værdi for plantar-fleksion (20-25 grader). Under svingfasen dorsalflekteres der hurtigt i ankelled-det. Anklen når sin neutrale position igen lige inden den rammer underlaget ien ny gangcyklus.[12] På figur 2.2 ses bevægelsen omkring anklen under en helgangcyklus.

Figur 2.2: Viser ankelledsvinkler under en hel gangcyklus. Der er procent af gangcykluspå x-aksen og grader på y-aksen. Modificeret fra [25].

7


Bevægelserne omkring knæet

Bevægelserne omkring knæet i sagittalplanet kan beskrives som to fleksions-bølger. De starter med at knæet er ekstenderet, derefter flekteres det og til sidstvender det tilbage til ekstension. Den første bølge finder sted under standfasen.Den virker stødabsorberende, og her støttes kroppen når vægten overførers fradet andet ben. Den excentriske kontraktion af quadriceps musklerne kontrol-lerer stødabsorptionen.[12]

Knæets fleksion i slutningen af standfasen styres af hasemusklernes koncen-triske kontraktion, som forårsager et løft af benet fra underlaget, og dermedstarter den anden fleksionsbølge. Når foden forlader jorden, flekteres der hur-tigt i knæet, og fleksionen fortsætter indtil maksimum værdi, hvor benet pas-serer det andet ben (foot clearence). Denne fleksion forkorter benet og sørger forat det kan svinge frem i så lav position som muligt uden unødig stor hofteflek-sion, og uden at foden trækkes hen ad jorden. Lige inden hælisæt ekstenderesder næsten helt i knæet. På figur 2.3 kan det ses, hvordan de to fleksionsbølgerhænger sammen med gangcyklus.

Figur 2.3: Viser knæledsvinkler under en hel gangcyklus. Der er procent af gangcykluspå x-aksen og grader på y-aksen. Modificeret fra [25].

8

2.1. DEN NORMALE GANGCYKLUS

Bevægelserne omkring hoften

Bevægelsen omkring hoften i sagittalplanet er relativt simpel og den kan betrag-tes som en enkel sinuskurve. Først bevæges det ene ben fremad med det formålat flytte kroppen, imens det andet ben støtter kroppen. Ved hælisæt er hoftenflekteret, derefter ekstenderes den helt til hælisæt på modsatte ben. Herefterføres vægten over på det modsatte ben, og benet, der sættes af med begynder atflektere omkring hofte og knæ. Her forbereder hofteekstensormusklerne benetpå at modtage kropsvægten ved at lårets hastighed aftager, og hoftefleksionenformindskes.[12] På figur 2.4 ses hoftevinklerne under en gangcyklus.

Figur 2.4: Viser hofteledsvinkler under en hel gangcyklus. Der er procent af gangcykluspå x-aksen og grader på y-aksen. Modificeret fra [25].

2.1.1 Momentkurver under gangcyklus

Summen af de strukturer, der passivt eller aktivt dominerer bevægelsen i etled, kaldes nettomomenter. Nettomomenter benævnes i forhold til den muskel-gruppe, der dominerende skaber og kontrollerer bevægelsen, via den kraft mus-klerne udvikler. Nettomomenter i sagittalplanet vil på denne måde være entenfleksor- eller ekstensormomenter. I ganganalyse er det ankelleddet, knæleddet

9


og hofteleddet der hovedsageligt deltager i bevægelsen, og det er derfor af be-tydning at se på momenterne omkring disse tre led. På figur 2.5 ses kurverne formomenterne omkring de tre led. Enheden på y-aksen er Nm/kg·100. Der skalgøres opmærksom på, at i denne opgave bruges efterfølgende enheden Nm/kgpå y-aksen.

Figur 2.5: Viser normale momenter omkring ankel-, knæ- og hofteled, samt placeringaf peakværdier. Enheden på y-aksen er Nm/kg*100. Modificeret fra [7].

Et positivt ankelmoment betyder dorsalfleksordominans, et positivt knæmo-ment betyder knæekstensordominans og et positivt hoftemoment betyder hofte-fleksordominans. Nettomomenter fortæller på ingen måde noget om den bevæ-gelse, der sker i leddet eller om musklernes kontraktionsform. De angiver kunhvilke muskler der er dominerende.[14] Selv om momenterne fortæller hvilkemuskler der styrer bevægelsen, kan andre muskler godt være aktive, og der erså tale om co-kontraktion.

Momenterne omkring anklen

Momenterne omkring anklen har den simpleste kurve. Det kan ses på figur 2.5at plantarfleksorerne er dominerende næsten igennem hele bevægelsen.

10

2.2. DIVERSE GANGPARAMETRE

Momenterne omkring knæet

Kurveforløbet for knæleddet er det mest komplicerede af de tre. Den første delviser negative momenter, og dette betyder at knæfleksorerne dominerer bevæ-gelsen. Den midterste del af kurven viser først positive momenter, hvor det erekstensorerne der er dominerende. Derefter får momenterne negative værdier,og fleksorerne overtager bevægelsen. I den sidste del passerer kurven nulpunk-tet, og ekstensorerne igen tager over.

Momenterne omkring hoften

På figur 2.5 ses at momenterne omkring hoften er negative i starten. Det viser atdet er ekstensorerne, der er dominerende i bevægelsen. Den senere del af kur-ven viser at momenterne er positive, hvilket giver anledning til at fleksorerneer dominerende. Kurven passerer nulpunktet ved ca. 50% af standfasen.

2.2 Diverse gangparametre

Effekt

Hvis man ønsker at vide om musklerne arbejder koncentrisk eller excentriskunder en bevægelse, kan man beregne musklernes mekaniske effekt Pm:

Pm = M×ω1 (2.1)

hvor M er nettomuskelmoment omkring et givet led, og ω1 er leddets vinkel-hastighed. Positiv effekt betyder at musklerne arbejder med koncentrisk kon-traktion, og negativ effekt betyder at de arbejder med excentrisk kontraktion.Beregning af effekt kan bidrage med nyttig information om, hvordan muskler-ne arbejder under bevægelser.[14]

David Winter (1988) har defineret peakværdier for effekten omkring ankel-,knæ- og hofteled under gang.[20] Disse peaks defineres som karakteristiske

11


minima og maksima på kurvene under forløbet, og ved hjælp af disse parame-tre er det muligt at sammenligne forskellige personers gang. På samme mådebliver der her defineret peakværdier for momenterne i standfasen. Som det sespå figur 2.5 er der to peaks for anklen, as1 og as2. Lige i starten af standfasenkommer der et maksimum med dorsalfleksordominans, as1. Under slutningenaf standfasen, lige inden hælen slipper underlaget, hvor der er plantarfleksor-dominans, fås et minimum, as2. For knæleddet findes der tre peaks: ks1, ks2og ks3. I starten af standfasen fås et maksimum, ks1, hvor ekstensorerne do-minerer. Det andet peak, ks2, er et minimum, hvor fleksorerne er dominerendeog til sidst fås et maksimum, ks3, igen. For hoften findes der to peaks, hs1 oghs2. Der fås et minimum i starten af standfasen, hs1. Her er hoften flekteret vedhælisæt, og hofteekstensorerne dominerer. Et maksimum, hs2, fås i slutningenaf standfasen, hvor fleksorerne styrer bevægelsen.

Kadence

Kadence er defineret som antal skridt per minut. Kadence er en måde hvormedgang kan parametriseres på. Gennemsnitsværdier for kadence er fra ca. 101 til122 skridt per minut, og det har været vist at kvinder har en lidt højere kadenceend mænd.[22]

Skridtlængdefaktor

Skridtlængde bliver defineret som afstanden imellem det samme punkt på hvertben under en gancyklus, dvs. f.eks. fra hælisæt på det ene ben til hælisæt påmodsatte ben. Her beregnes skridtlængdefaktor hvor skridtlængden normali-seres ud fra benlængde:

f = lskridt/lben (2.2)

hvor f er skridtlængdefaktor, lskridt er skridtlængde og lben er benlængde.På denne måde kan skridtlængden sammenlignes for forskellige personer. Skridt-længdefaktor for venstre ben findes f.eks. ved at dele afstanden fra hælisæt på

12

2.2. DIVERSE GANGPARAMETRE

venstre til hælisæt på højre med benlængden af venstre ben. Jo større værdiskridtlængdefaktoren har, desto større skridt tager personen i forhold til sinbenlængde.

13

KAPITEL 3

Ganglaboratoriet

3.1 Teknisk udstyr og opsætning

Sahvas ganglaboratorium var udstyret med Vicon 460 Systemet der bestod af[18]:

• 460 DATASTATION

• En PC hvorpå WORKSTATION er installeret

• Et 100 base T network link

• M1 infrarødt kameraenhed med tilhørende kabler

• Et 18 meter langt gangpodium indlejret med to kraftplatforme

• System og analyse software (BodyBuilder, Polygon)

• DynaCal Kalibrerings objekt

• Real Time Option

15

KAPITEL 3. GANGLABORATORIET

• Accessories kit

Der var også to videokameraer, der optog videobilleder af forsøgspersonernesgang på podiet. De blev kun brugt til visuel observation af gangmønstret, ikketil biomekanisk analyse. En tæller der var koblet til to fotoceller målte gang-hastigheden. På figur 3.1 ses opstillingen i ganglaboratoriet.

Figur 3.1: Opstilling i ganglaboratorie. Egen skitse.

Vicon optog i Y, Z, X koordinatsystem. Y, X var horisontalplanet, og Z var idet vertikale plan. Koordinatsystemets origo var placeret i den første platformsøverste højre hjørne.

3.2 Infrarøde kameraer

De positionelle oplysninger om markørernes beliggenhed i rummet blev re-gistreret med seks infrarøde kameraer. De var placeret rundt omkring i labo-ratoriet, og hver markør skulle altid være synlig for to eller flere kameraer.Kameraerne i Sahvas ganglaboratorium var af typen V-cam med billedopløs-ning 659×493 pixels og CMOS1 sensorer (med et 1:1 aspect ratio). En ring af

1CMOS = Complementary Metal Oxide Semiconductor

16

3.3. KRAFTPLATFORME

stroboskopiske lysdioder blev sat fast til kameralinsen via magneter. Dioder-ne udsendte lys med en frekvens, der passede sammen med kameraets spectralrespons. Dioderne genererede lys der reflecteredes i markørerne på forsøgsper-sonen. Lyset havde samme frekvens som shutter-åbningen på kameraerne. Lin-sen havde et indbygget optisk filter, der kun tillod lys med bølgelængde svaren-de til diodernes passere. Linsen samlede lyset og skabte et billede af markørernepå kameraets sensorplade. Brændvidden fra sensoren til linsen var 8,5 mm. Deinfrarøde kameraer optog med en frekvens på 100 Hz.[18]

3.3 Kraftplatforme

Ganglaboratoriet på Sahva brugte to AMTI Biomekaniske kraftplatforme til atmåle reaktionskræfter fra underlaget. De målte samtidig de tre kraft kompo-nenter langs X-, Y- og Z-aksen og de tre drejningsmomenter omkring X-, Y- ogZ-aksen. Kraftplatformene var af størrelsen 464×508 mm2, og de var placereti gangpodiet forskudt i forhold til hinanden passende til at venstre ben ramteførste plade. Kraftplatformene byggede på strain gauge teknologi. En kraft trans-ducer var monteret i hvert hjørne, og de formede seks Wheatstone broer, hvermed flere strain gauges. Det var muligt at indstille sampling frekvensen. Her blevvalgt at sample med 1000 Hz, som gav en passende mængde data. Den negativeY-akse repræsenterede gangretningen, X-aksen var vinkelret på Y-aksen, og deformede pladernes horisontale flade. Den positive Z-akse pegede opad. Koor-dinatsystemets origo lå i en afstand, Z0, under pladernes overflade.[2] På figur3.2 ses de kræfter og momenter, der virkede på pladerne.

Momenterne beregnedes om de tilsvarende akser. Et positivt moment var defi-neret ifølge ”højrehåndsreglen”. Hvis der virkede en kraft på pladernes over-flade med placering i X, Y og en negativ Z0 værdi, kunne momenterne fås til:

Mx = Fx ·0−Fy ·Z0 +Fz ·Y +Tx

My = Fx ·Z0 +Fy ·0−Fz ·X +Ty

Mz = Fx ·Y +Fy ·Y +Fz ·0+Tz

(3.1)

17

KAPITEL 3. GANGLABORATORIET

Figur 3.2: Kraftplatform samt de tilhørende kræfter og momenter. Egen skitse.

hvor Tx, Ty og Tz var momenterne der virkede på pladens overflade. Det varkun muligt at anvende kraft i Z-retningen, og derfor blev Tx = Ty = 0. Som gav:

Mx = Fx ·0−Fy ·Z0 +Fz ·Y +Tx

My = Fx ·Z0 +Fy ·0−Fz ·X +Ty

Mz = Fx ·Y +Fy ·Y +Fz ·0+Tz

⇔

X =Fz·Z0+My

Fx

Y =Mx+Fy·Z0

Fz

Mz =−Fx ·Y +Fy ·X +Tz

(3.2)

Herefter kunne center of pressure (COP) beregnes.2[14] Vicon brugte viden ompladernes centrum i forhold til origo, deres indbyrdes forskydning og momen-tet i den pågældende retning delt med kraftplatformens vertikale kraft Fz, tildenne beregning.[2]

3.4 Kalibrering

Når anvendelige og pålidelige data skulle opsamles, var kalibreringen en af devigtigste ting i forberedelsen. Samme procedure anventes hver gang og bestodaf både statisk og dynamisk kalibrering. Inden kalibreringen begyndte, sikredesdet at der var ikke nogen uønskede lyskilder. Ved den statiske kalibrering place-redes der et statisk kalibreringsobjekt (se figur 3.3a) i et hjørne på den forreste

2COP var kraftvektorernes angrebspunkt på kraftplatformen

18

3.5. FILTRERING

(a) Statisk kalibrerings objekt (b) T-Cal reduced volumes wand

Figur 3.3: Kalibreringsobjekter.

plade. Det statiske kalibreringsobjekt blev sat til ligevægt, og herefter kunneden statiske kalibrering gennemføres. Den dynamiske del af kalibreringen blevudført af en person. En T-Cal reduced volumes wand (se figur 3.3b) førtes rundt ivolumen på en bestemt måde for at dække så meget af volumen som muligt.

3.5 Filtrering

I det målte signal var der overlejret uønsket støj. For at fjerne eller reduceredenne støj kunne der bruges forskellige filtre. I dette forsøg blev der brugt etWoltring quintic spline filter. Woltring filter er meget velegnet til at filtrere bio-mekanisk data. Støjfyldt data var tilpasset med en optimally regularized naturalquinted spline, og på den måde fremkom en glat sammenhængende accelerationaf hver markør, og alle markørudfald blev fyldt. Forskellen på Woltring filterog et almindeligt 4. ordens Butterworth filter er, at med splines er det muligtat behandle data med ujævne samplings intervaller, og at randbetingelserne ergodt defineret.[26]

19

KAPITEL 4

Metoder

4.1 Forsøgspersoner

I studiet deltog ni frivillige familier. Hver familie bestod af tre generationer ilige linje og helst af samme køn: Én familie bestående af mænd, fire familierbestående af kvinder, to familier, hvor de to yngste generationer var mænd,som delte den ældste generation, en kvinde, samt to familier bestående af toretninger af kvinder, hvor der deltes bedstemor. I tabel 4.1 ses et oversigt overforsøgspersonernes gennemsnitlige alder, højde og vægt.

Det var et kriterium, at forsøgspersonerne var raske og normalt fungerende. En-kelte fra den ældste generation havde let slidgigt. Hos dem var kriteriet, at deingen smerter havde. Forsøgspersonerne havde ingen større lidelser i bevæge-apparatet der kunne påvirke deres gang, og alle kunne komme op på den defi-nerede normalhastighed på 4,5 km/t.

21

KAPITEL 4. METODER

Aldersgruppe Alder [år] Højde [cm] Vægt [kg]

1 25±5,62(16-36)

171,7±8,30(159,3-187,5)

64,7±7,64(53,7-75,7)

2 52±3,99(46-60)

168,8±9,22(158,1-186,1)

70,7±10,92(55,6-92,1)

3 78,5±4,74(72-86)

162,4±7,40(153,7-178,4)

67,5±13,74(55,9-94)

Tabel 4.1: Oversigt over gennemsnitsværdier med standardafvigelse og range i paren-tes, for forsøgspersonernes alder, højde og vægt.

4.2 Protokol

Inden ankomst havde forsøgspersonerne modtaget en beskrivelse af forsøgetsforløb. De ankom til Sahvas ganglaboratorium, hvorefter de fik forsøgsinstruk-tion både mundtligt og skriftligt. I den mundtlige instruktion fik de forklaretkort, hvordan udstyret virkede, hvad de kunne forvente og en kort demonstra-tion på computerskærmen.

Forsøgspersonerne blev bedt om at iføre sig cykelshorts eller underbukser. Derblev efterfølgende foretaget en række antropometriske målinger (højde, vægt,sias-mål, benlængde, knæ- og ankelbredde). Herefter blev der påsat 15 småkugleformede refleksmarkører på personen (se figur 4.1). Markørerne blev satfast med toupétape på huden på anatomiske veldefinerede punkter.

Efter markørerne var korrekt påsat, blev der lavet en stationær optagelse, hvorforsøgspersonerne skulle stå på første platform med let bøjede ben og armeneud til siden. Efterfølgende blev forsøgspersonen bedt om at øve sig lidt i at gåså normalt som muligt ved en valgfri hastighed. Den rette afstand fra kraftplat-formene blev fundet, så den venstre fod kom til at ramme den første plade oghøjre den anden plade. Når denne afstand var fundet, blev optagelserne for denvalgfrie hastighed startet, og passértiden mellem to fotoceller, med en afstandpå 198 cm, noteret. Først blev der taget 3-5 optagelser, hvorefter disse blev kortberegnet og tjekket. Her kunne ses om markørerne var korrekt påsat. I dennelille pause blev forsøgspersonen bedt om at underskrive en samtykkeerklæring

22

4.3. MARKØRPLACERING

om at ville deltage (se Bilag A) samt udfylde et spørgeskema om den generellehelbredstilstand og aktivitetsniveau (se Bilag B).

Efter markørpåsætningen var bekræftet, blev der lavet 10 gode optagelser vedden valgfrie hastighed og tiderne noteret. En god optagelse var, når forsøgsper-sonen ramte begge plader. Herefter skulle forsøgspersonen gå med 4,5 km/t.Ved denne hastighed blev der optaget 10-15 optagelser af dobbeltskridt henoverde to kraftplatforme. Der blev kun optaget fra venstre mod højre, da det ellersikke var muligt for fotocellerne at måle passértiderne. Tiderne blev brugt tilat instruere forsøgspersonen, så hastigheden blev ramt tættest muligt med enmargin på ±10%.

Efter optagelserne ved 4,5 km/t var færdiggjort, skulle forsøgspersonerne holdeen lille pause på 10-15 minutter. Herefter skulle de til sidst gå med en valgfrihastighed, hvor tiderne igen blev noteret, for at se om den styrede hastighedhavde påvirket den valgfrie.

4.3 Markørplacering

Der blev placeret 15 refleksmarkører på huden. Disse var med til at definere etortogonalt anatomisk koordinatsystem, som var koblet til hvert kropssegmentog derved dets position i rummet. Til markørpåsætningen anvendte Vicon enmodificeret Helen Hayes konfigurations model sammen med en statisk optagel-se for hver person. På figur 4.1 ses placering af markører og i tabel 4.2 ses denanatomiske definition.

Markørpåsætning

Forsøgspersonen sad på en briks med fødderne placeret på en kasse og knæenebøjet i en vinkel på ca. 90°. Herefter blev de tre markører for hver af fodseg-menterne påsat. Ankelmarkøren blev sat i omdrejningsaksen, mens hælmarkø-ren skulle sidde i samme højde som markøren på forfoden.

23

KAPITEL 4. METODER

Figur 4.1: Viser anatomisk placering af markører. Modificeret fra [17].

Da de øvrige markører på benet skulle sættes på, blev forsøgspersonen bedtom at stille sig med fronten ind mod briksen og lægge hænderne på den. Efter-følgende blev forsøgspersonen bedt om at lægge vægten over på det ene ben,mens markørpåsætteren styrede det andet ben. Dette var for at finde knæetsomdrejningsakse. Mellem knæ og ankelmarkøren blev en stavmarkør1 sat påunderbenet. Stavmarkøren for hhv. det højre og venstre underben måtte ikkesidde i samme højde, da det kunne føre til krydskollision i Vicon. Der blev ogsåsat stavmarkører på låret, og disse skulle også placeres i forskellig højde på deto ben.

Underbensmarkørerne lineariseredes ved, at underbensmarkøren skulle danneen ret linje med ankel- og knæmarkørerne. Lårmarkøren liniariseredes ved atfinde trochanter major. Mellem denne og knæmarkøren skabtes en linje hvorlårmarkøren skulle placeres.

Markørfejl

Da markørerne var sat uden på huden og ikke på selve knoglen, kunne detføre til fejl. Det har ikke den store betydning i kinematiske studier, f.eks. undergang, men kan have en betydning i forhold til de kinetiske undersøgelser, derbeskæftiger sig med kræfter.[3]

1Stavmarkør er en almindelig markør sat på en lille pind.

24

4.4. ANTROPOMETRI

Markør nr. Placering1 Højre II metatarsal2 Højre calcaneus (hæl)3 Højre laterale malleol (ankel)4 Højre tibia (underben) - stav5 Højre femoral epicondyl (knæ)6 Højre femur (lår) - stav7 Højre spina iliaca anterior superior (SIAS)8 Venstre II metatarsal9 Venstre calcaneus (hæl)

10 Venstre laterale malleol (ankel)11 Venstre tibia (underben) - stav12 Venstre femoral epikondyl (knæ)13 Venstre femur (lår) - stav14 Venstre spina iliaca anterior superior (SIAS)15 Sacrum

Tabel 4.2: Liste over de anatomiske placeringer af markører.

En lille fejl i markørpåsætningen kunne give store udslag ved beregningerne.Der kunne også opstå fejl ved krydskollision, når markøren på låret eller under-benet for hhv. højre og venstre sad i samme højde. Dette kunne resultere i storeregnefejl.

4.4 Antropometri

Antropometri er studier af den menneskelige krops fysiske dimensioner, hvorman undersøger forskelle hos individer og grupper.[23] I biomekaniske mo-deller tildeles hvert segment nogle parametre. Disse parametre kan være seg-mentmasse, massemidtpunkts beliggenhed, segmentlængder og for tredimen-sionelle analyser ligeledes segmentets inertimoment.[14]

For at få en individuel model, blev der for hver forsøgsperson foretaget antropo-metriske målinger (se skema i Bilag C). I tabel 4.3 ses en beskrivelse, af hvordanmålingerne blev taget.

25

KAPITEL 4. METODER

Antropometriske data Beskrivelse

Højde Personens højde med bare fødder. Måles med et fast må-lebånd monteret på væggen.

Vægt Vægten af forsøgspersonen med shorts og kortærmetbluse. Måles på en digital vægt.

SIAS bredde Den horisontale afstand mellem højre og venstre SIAS.Måles med målebånd, mens forsøgspersonen ligger påryggen på en briks.

Benlængde Måles med et målebånd fra SIAS til den mediale malleol.

Knæbredde Den maksimale bredde af knæet over de femorale epi-condyler, parallelt med knævinkel aksen. Måles med enskydelære.

Ankelbredde Afstanden mellem den laterale og mediale malleol. Må-les med en skydelære parallelt med fodleds aksen ogmed neutral position i anklen.

Tabel 4.3: Antropometriske data.[16]

26

4.5. SEGMENTMODEL

Segmentmasse, massemidtpunkt og inertimoment

Bestemmelsen af de forskellige segmentparametre skete ved en kombinationaf de antropometriske målinger og referencemateriale fra andre studier. Viconbrugte værdier fra Dempster2 vha. Winter (2005) til bestemmelse af segment-massen, massemidtpunkter og inertimomenter. Segmentmassen blev fundet vedat multiplicere Dempstes værdi, som var en bestemt fraktion af legemsvægten,med legemsvægten:

msegment = Fsegment ·mlegeme (4.1)

hvor Fsegment var tabelværdien.

Massemidtpunktet fremkom ved at segmentlængden (llegeme) blev ganget påDempsters tabelværdi. Vicon regnede fra den distale ende.

massemidt punktsegment = Fsegment · llegeme (4.2)

Inertimomentet om massemidtpunktet blev beregnet ved multiplication af seg-mentmassen og gyrationsradiusen (k) i anden.

I = msegment · k2 (4.3)

Gyrationsradiusen var en af Dempsters tabelværdier. Den repræsenterede denafstand en masse af et stift legeme ville være fra en omdrejningsakse, hvis mas-sen sad i et punkt.[14] Da Vicon brugte Dempsters værdier, var der kun inertii sagittalplanet. Det havde ikke den store betydning i dette studie, da der kunobserveredes i sagittalplanet.

4.5 Segmentmodel

Den biomekaniske model i tre dimensioner fremkom ud fra markørernes posi-tioner i rummet. Markørerne var med til at danne en segmentmodel, i dette

2Studie med få gamle mænd af samme race.

27

KAPITEL 4. METODER

tilfælde for underekstremiteterne bestående af fod-, underben-, lår- og hofte-segment. Modellen byggede på en række forudsætninger[23]:

• Markørerne var koblede i de anatomiske ledakser

• Knæ og ankel blev anset som hængselled

• Segmenterne var stive og havde konstant længde under bevægelsen

• Segmentmasser og inertimomenter var konstante under bevægelsen

I tre dimensioner skulle der være minimum tre markører på hvert segment tilat definere et lokalt ortogonalt koordinatsystem. Det lokale segmentkoordinat-system blev set i forhold til rummets referencekoordinatsystem.

I Helen Hayes modellen havde de lokale segmentkoordinatsystemer angrebs-punkt i segmenternes massemidtpunkter. Da Vicon brugte en modificeret HelenHayes model, gjaldt denne konvention kun for bækkenet. For de resterende seg-menter i benene (lår, underben, fod) var koordinatsystemet rykket til segmen-ternes distale ende. For foden var det metatarsalleddet, for underbenet var detanklen og for låret var det knæet. Der gøres opmærksom på at Vicon havde enanden X, Y, Z definition i rummets reference koordinatsystem.

Vicon kaldte gangretningen for y-aksen, mens den ifølge Helen Hayes blevbetegnet som x-retningen. [12]

28

KAPITEL 5

Invers dynamik

I denne rapport benyttes invers dynamik som bevægelsesanalyse. I invers dy-namik tages der udgangspunkt i en bevægelse, f.eks. gang, og derfra regnesder tilbage til estimerede resulterende kræfter og nettomomenter, der ligger tilgrund for bevægelsen.[14] Metoden benyttes til at konstruere en biomekaniskmodel for den del af kroppen man vil undersøge. Denne model består af enrække bevægelsesligninger for bl.a. kraft og moment, hvor Newtons 2. lov ercentral. På baggrund af kinematiske data, eksterne kræfter og antropometriskedata opstilles modellen.

De kinematiske data fremkommer på baggrund af optagelser af markørposition-er i bevægelser. Disse markører er placeret på veldefinerede anatomiske punk-ter og angiver lineære og angulære positioner samt hastigheder og accelera-tioner. Derudover benyttes underlagsreaktionskræfterne fra kraftplatformene,når personen passerer dem og de antropometriske data prædikteres ud fra tabel-værdier. Herudfra kan der regnes på nettomomenter og –kræfter. Invers dyna-mik benytter en række antagelser såsom stive segmentmodeller med konstantmasse, segmentlængde, massemidtpunkt og inerti.[23]

29

KAPITEL 5. INVERS DYNAMIK

5.1 Kinematik

Kinematik er den matematiske beskrivelse af bevægelse uden hensyn til det,der forårsager bevægelsen, dvs., kræfter. Kinematikken beskriver bevægelseni form af forskydning, hastighed og acceleration. En kinematisk analyse ta-ger udgangspunkt i et veldefineret koordinatsystem, hvori bevægelsen findersted.[14]

5.1.1 Lineær kinematik

Lineær kinematik er bevægelser uden rotation eller sagt på en anden måde:Translatoriske bevægelser. De er beskrevet ud fra distance, hastighed og acce-leration. Man kan sige, det er bevægelser der udspiller sig langs en linje. Defysiske definitioner for de lineære bevægelser er:

Distance (x): position xHastighed (v): ændring i position pr. tidsenhed v = x’ v = dx/dtAcceleration (a): ændring i hastighed pr. tidsenhed a = v’ = x” a = dv/dt

Dette viser at hastigheden fremkommer, hvis man differentierer positionen éngang mht. tiden, mens accelerationen fremkommer hvis positionen differentie-res to gange. I ganganalyser findes segmenternes hastigheder og accelerationerfor gangcyklus i massemidtpunkterne.

5.1.2 Angulær kinematik

Der findes to måder hvormed et segments orientering kan findes i en bevægel-sesanalyse i tre dimensioner. Den ene viser hvordan segmenter i rummet erorienteret i forhold til hinanden, ved hjælp af led. Den anden måde er Eulersvinkler, der siger noget om hvordan segmentets lokale koordinatsystem er orien-teret i forhold til det globale rum-koordinatsystem.[17]

30

5.1. KINEMATIK

Eulers vinkler

Eulers vinkler siger noget om hvordan segmentets lokale koordinatsystem erorienteret i forhold til det globale koordinatsystem. Vinklerne er nødvendige tilat finde vinkelhastigheden og vinkelaccelerationen for et segment.

Eulers vinkler består af tre rotationsvinkler som beskriver rotationen af seg-mentets massemidtpunkt. Vinklen φ siger noget om rotationen om den globaleZ-akse (vertikale). Vinklen θ beskriver rotationen om line of node, som er enlinje der står vinkelret på både segmentets lokale z-akse og det globale koor-dinatsystems Z-akse. Til sidst er der ψ som er en vinkel der fortæller nogetom rotationen omkring segmentets lokale z-akse. Disse konventioner er ba-seret på Synge og Griffith’s (1959) samt Goldstein’s (1965) tekst om klassiskmekanik.[17]

Eulers vinkler kan sammenlignes med positionskoordinaterne fra det transla-toriske system. Hvis man differentierer Eulers vinkler hhv. en og to gange, fåsvinkelhastigheden og vinkelaccelerationen om segmenterne. Disse bruges tilberegning af momenter i tre dimensioner.

5.1.3 Ledvinkler

Ledvinkler er relative vinkler. Det betyder at, der på ledvinkler i virkelighedenses på, hvordan to segmenter er orienteret i forhold til hinanden, altså rota-tionen imellem to segmenter.[14] Det betyder at der på ankel-, knæ- og hofte-leddet ses på vinklen mellem hhv. fod og underben, underben og lår og lår ogbækken. Det vides ikke hvordan Vicon beregner ledvinkler.

I denne opgave betegner 0 grader for anklen en ret vinkel. Positive værdier be-tyder dorsalfleksion og negative værdier plantarfleksion. For knæet og hoftensvarer 0 grader til et strakt ben og en strakt hofte. Positive værdier betyder flek-sion og negative værdier ekstension.

31


Range of motion

Range of motion (ROM) betegner det maksimale vinkeludslag for et led. Et ledsROM måles i grader ud fra et segments udgangsposition.[27] ROM for stand-fasen målt ud fra normalkurver (figurerne 2.2-2.4) er omkring 30 grader, 35grader og 40 grader for hhv. ankel-, knæ- og hofteleddet.

5.1.4 Ledcentre

I Vicon bruges Cord funktionen (en ukendt algoritme) til at finde ledcentre.Tre punkter bruges til at definere et plan. Et af disse punkter er markøren,som er placeret i en kendt afstand fra det ledcenter der skal findes. Model-len (Newington – Gage), der bruges til at finde hofteledcentret, bruger de tomarkører på hoften og afstanden imellem dem (SIAS) til at estimere ledcen-tret. Ledcentret for knæet beregnes ved hjælp af Cord funktionen. Den brugerden globale position af ledcentret for hoften, stavmarkøren på låret, knæmarkø-ren og de antropometriske data. Ledcentret for anklen beregnes på den sammemåde som for knæet. Cord funktionen bruger ledcentret for knæet, stavmarkø-ren på underbenet, ankelmarkøren og de antropometriske data til at beregneledcentret for anklen.[18]

5.2 Kinetik

Kinetik omhandler de kræfter, som forårsager bevægelse.Indenfor biomekaniker det som regel muskelkræfter.[14]

5.2.1 Kraftberegning i tre dimensioner

Der kan opstilles et frit-legeme-diagram for hvert segment. Et frit-legeme- dia-gram består af massemidtpunkt og alle de kræfter der påvirker segmentet. Det-te gøres, fordi et segment påvirkes af flere kræfter, men det er summen af dissekræfter, der bestemmer hvordan segmentet bevæges. Ifølge Newtons 2. lov vil

32

5.2. KINETIK

segmentet accelerere i samme retning som den resulterende kraft der påvirkerdet.[14]

∑ F = m · a (5.1)

I denne ligning er F og a vektorer, som består af x-, y- og z-komposanter.

Hvert segment påvirkes af tre kræfter; en i den proksimale ende, en i den distaleende og til sidst tyngdekraften, der har angrebspunkt i massemidtpunktet.

∑ F = Fdistal + Fproksimal +wsegment = msegment · a (5.2)

Der startes med at regne på fodsegmentet, da den proksimale kraft er den eneubekendte. Kraften fra den distale ende er underlagsreaktionskraften fra plat-formen, mens tyngdekraften er defineret som wsegment = msegment ·g.[8]

Newtons 3. lov siger at aktion er lig med reaktion. Det betyder, at ved videreberegninger for de resterende segmenter kan det udnyttes, at den proksimalekraft f.eks. for benet svarer til den distale kraft for anklen.

5.2.2 Momentberegning i tre dimensioner

Ligesom for kræfter spiller Newtons 2. lov en væsentlig rolle for momenter.Derfor kaldes de også for kraftmomenter og anvendes ved angulære bevægel-ser. Momentsummen, der påvirker et enkelt segments massemidtpunkt, er ligmed vinkelaccelerationen, α, multipliceret med segmentets inertimoment, I:

∑M = I ·α (5.3)

Generelt kan hvert af del-momenterne M også regnes som kraften, der påvirkerdet enkelte punkt ganget med afstanden til massemidtpunktet.

Hvis man tager udgangspunkt i et fodsegment, påvirkes det af et moment,Mproksimal , som stammer fra den proksimale kraft, et drejningsmoment fra under-laget dvs. i Z-retningen, Tz, og et delmoment, M. Hvis der var blevet set på etandet segment, ville drejningsmomentet blive erstattet af et moment fra den

33


distale kraft på segmentet.[17]

∑M = M+Tz +Mproskimal = I ·α (5.4)

Lige som for kræfter kan Newtons 3. lov også bruges for momenter:

Mproskimal, f od = Mdistale,underben (5.5)

Der skal gøres opmærksom på at momentet vil have samme størrelse, menmodsat fortegn.

34

KAPITEL 6

Databehandling

6.1 Vicon og Matlab

Data blev opsamlet i ganglaboratoriet ved hjælp af programmet Vicon. Der blevudført en statisk kalibrering af forsøgspersonerne, hvor alle markører fik navni overensstemmelse med deres placering. Ud fra denne kalibrering og de antro-pometriske data kunne Vicon udregne personens COP. Det statiske og de dyna-miske optagelser blev filtreret med Woltring filter. Ud fra information fra kraft-platformene kunne Vicon beregne momenter, ledvinkler og bestemme hælisætog tåslip. Derudover blev forskellige gangparametre såsom kadence og skridt-længde beregnet.

Data blev herefter eksporteret til Polygon, som er en softwaretilføjelse til Vi-con. Her blev data kontrolleret og de bedste trials valgt. Al videre behandling erforegået i Matlab. Alle ".c3d"filer fra Vicon blev konverteret til ".mat"filer for atgøre videre databehandling mulig. Peakværdier for momenter og range of mo-tion for alle led blev fundet og eksporteret til Excel til videre statistisk behand-ling. Blandt de beregninger, der blev udført i Matlab, var gennemsnitsværdier

35

KAPITEL 6. DATABEHANDLING

for ledvinkler og momenter i standfasen. Her kunne de forskellige generationer,familier og aldre også nemt sammenlignes ved at plotte de passende data.

6.2 Statistik

Den anvendte statistiske model kaldes en mixed-model. Programmet blev skre-vet til SAS af Thomas Scheike (Professor ved institut for biostatistik, Køben-havns Universitet). Denne model var et værktøj til analyse af de grupperededata, da den kunne tage højde for sammenhænge indenfor grupperne.

De statiske beregninger bygger på følgende ligning:

variable f amilie,person,trial = α+βx+n f amilie +nperson +ξ f amilie,person,trial (6.1)

hvor n f amilie er en normalfordelt variabel (N(0,σ2f am)) som fortæller noget om

variationen mellem familierne. At den er normalfordelt vil sige at den klokke-formede normalfordelingskurve udbreder sig omkring nul, med en spredningsvarende til spredningen mellem familierne. Jo større værdien er for denne,desto mindre ligner de enkelte i hver familie hinanden. På samme måde ernperson også normalfordelt (N(0,σ2

per)) og beskriver, hvor stor del af variationender skyldes den enkelte person. ξ f amilie,person,trial ∼ N(0,σ2

res) beskriver residualvariationen, som ikke altid kan forklares. Ved α+βx tages der højde for at f.eks.alder spiller ind. Dette består af en eller flere faste og tilfældige effekter.

Der blev også undersøgt hvor stor en del af variationen der skyldtes hhv. personog familie. Dette blev fundet udfra:

nperson

n f amilie +nperson +ξperson(6.2)

For at se om der var en sammenhæng indenfor familier, sammenlignedes en”-2 log-likelihood”- værdi. Der beregnedes ”-2 log-likelihood”- værdier for varia-tionen for hhv. med og uden familieeffekt. Hvis differensen mellem disse værdi-er var over 3.84 var det et tegn på at der var en signifikant effekt, dvs. at familiehavde en betydning for variationen. En differens over 3,84 gav ved opslag i chi-

36

6.2. STATISTIK

fordelingen en p-værdi under 5% (0,05), hvilket vil sige, at 95% af resultaternelå inden for fordelingen. Log-likelihood teststørrelsen blev beregnet i SAS. På denmåde kunne man få et overblik over, hvilken betydning familie havde for deenkelte parametre.

Bonferroni korrektion blev anvendt til at løse problemet med multiple sammen-ligninger. P-værdien blev ganget med antallet af parametre, der skulle sammen-lignes. Hvis denne værdi stadig var under 0,05, blev effekten anset for at væresignifikant for den pågældende parameter.

37

KAPITEL 7

Resultater

7.1 Momenter

Momenterne er beregnet og plottet under standfasen. Her bliver der kun setpå momenterne i sagittalplanet. På y-aksen er momenterne angivet i newton-meter og normaliseret ud fra kropsvægten [Nm/kg], mens x-aksen viser pro-cent af standfasen. Det er valgt kun at se på standfasen, da der i svingfasen ikkeer særlig store momenter. Som også nævnt i afsnittet Generelt om gang betyderpositive ankelmomenter dorsalfleksordominans og negative plantarfleksordo-minans. Positive knæmomenter betegner ekstensordominans og negative flek-sordominans. For hoften er positive momenter et udtryk for fleksordominansog negative ekstensordominans.

Momenterne siger ikke noget om bevægelsen, kun om hvilke muskler der erdominerende. Figurerne (7.2 og 7.3) viser momenter for alle familiernes ankel-,knæ- og hofteled. Alle kurvene har det forventede forløb i forhold til "norma-le"kurveforløb (se figur 2.5) for momenter. Ved en visuel inspektion kan der

39

KAPITEL 7. RESULTATER

laves en kvalitativ sammenligning. Det kan f.eks. ses at kurverne for familie 1følger hinanden meget godt imens kurvene for familie 2 ligger meget spredt.

7.2 Ledvinkler

Ledvinkler blev beregnet og plottet i sagittalplanet under standfasen. Ledvin-klerne i grader er på y-aksen, mens procent af standfasen er på x-aksen. Herblev det besluttet kun at kigge på ledvinkler i standfasen, fordi benet er belastetder. Som nævnt i afsnittet Generelt om gang, betyder positive værdier for anklendorsalfleksion og negative plantarfleksion. Positive værdier for knæet og hoftenbetyder fleksion og negative ekstension.

På figurerne (7.4 og 7.5) vises ledvinklerne for alle familiernes ankel-, knæ- oghofteled. Også her har alle kurvene et forventet forløb i forhold til de "norma-le"kurveforløb (se figurerne 2.2-2.4) for ledvinkler i standfasen. Ved en visuelinspektion kan der laves en kvalitativ sammenligning som før. Det kan ses atknævinklerne for familie 2 spreder sig meget, hvor alder 1 næsten ingen flek-sion har i starten af standfasen, mens alder 2 til gengæld har en kraftig fleksion.For familie 7 har alle generationerne meget ens ankelvinkler.

Range of motion

Range of motion blev beregnet for hele standfasen for alle led på begge ben.Disse værdier kan ses i tabel 7.1 for hver forsøgsperson.

7.3 Ganghastigheder

Valgfri 1 - Valgfri 2

Forsøgspersonerne blev bedt om at gå med en valgfri hastighed i starten ogslutningen af forsøget. På figur 7.1 er de valgfrie hastigheder plottet ved siden afhinanden. Dette er for at se om der var kontinuitet i hastighedsudviklingen. Her

40

7.3. GANGHASTIGHEDER

kunne det evt. ses om forsøgspersonerne beholdt den samme valgfrie hastighedfør og efter de havde gået med styret hastighed på 4,5 km/t. På figuren har hverfamilie fået sin farve, og hver alder har fået sit symbol.

3.20

3.70

4.20

4.70

5.20

5.70

Valgfri 1 Valgfri 2

Has

tighe

d [k

m/t]

Valgfri ganghastighed Fam1 Ald1 Fam1 Ald2 Fam1 Ald3 Fam2 Ald1 Fam2 Ald2 Fam2 Ald3 Fam3 Ald1 Fam3 Ald2 Fam3 Ald3 Fam5 Ald1 Fam5 Ald2 Fam5 Ald3 Fam8 Ald1 Fam8 Ald2 Fam8 Ald3 Fam9 Ald1 Fam9 Ald2 Fam9 Ald3 Fam10 Ald1 Fam10 Ald2 Fam10 Ald3 Fam11 Ald1 Fam11 Ald2 Fam11 Ald3 Fam12 Ald1 Fam12 Ald2 Fam12 Ald3

Figur 7.1: Sammenligning af de valgfrie hastigheder.

Styret hastighed på 4,5 km/t

For at resultaterne bedre kunne sammenlignes, skulle forsøgspersonerne gåmed en fastsat hastighed på 4,5 km/t. I tabel 7.2 ses gennemsnitsværdien forden styrede hastighed for de seks bedste optagelser for hver forsøgsperson. Fa-milie 2 og 3 og familie 8 og 9 havde samme ældste generation.

Af tabellen ses at forsøgspersonerne har været gode til at ramme den fastsattehastighed, da standarafvigelsen er forholdsvis lille. Optagelserne blev kun ac-cepteret, hvis de lå indenfor ±10% margin.

41


0 20 40 60 80 100−2

−1.5

−1

−0.5

0

0.5Familie 1 − Momenter for anklen

Mom

ent [

Nm

/kg]

Alder 1Alder 2Alder 3

0 20 40 60 80 100−1

−0.5

0

0.5

1

1.5Familie 1 − Momenter for knæet


0 20 40 60 80 100−2

−1.5

−1

−0.5

0

0.5

1

1.5Familie 1 − Momenter for hoften


0 20 40 60 80 100−2

−1.5

−1

−0.5

0


Mom

ent [

Nm

/kg]


0 20 40 60 80 100−1

−0.5

0

0.5

1



0 20 40 60 80 100−2

−1.5

−1

−0.5

0

0.5

1



0 20 40 60 80 100−2

−1.5

−1

−0.5

0


Mom

ent [

Nm

/kg]


0 20 40 60 80 100−1

−0.5

0

0.5

1



0 20 40 60 80 100−2

−1.5

−1

−0.5

0

0.5

1



0 20 40 60 80 100−2

−1.5

−1

−0.5

0


Mom

ent [

Nm

/kg]


0 20 40 60 80 100−1

−0.5

0

0.5

1



0 20 40 60 80 100−2

−1.5

−1

−0.5

0

0.5

1



0 20 40 60 80 100−2

−1.5

−1

−0.5

0


Procent af standfase [%]

Mom

ent [

Nm

/kg]


0 20 40 60 80 100−1

−0.5

0

0.5

1




0 20 40 60 80 100−2

−1.5

−1

−0.5

0

0.5

1




Figur 7.2: Momenter for familie 1 til 5. Fra venstre til højre ses momenter for ankel-,knæ- of hofteleddet. 42


0 20 40 60 80 100−2

−1.5

−1

−0.5

0


Mom

ent [

Nm

/kg]


0 20 40 60 80 100−1

−0.5

0

0.5

1



0 20 40 60 80 100−2

−1.5

−1

−0.5

0

0.5

1



0 20 40 60 80 100−2

−1.5

−1

−0.5

0


Mom

ent [

Nm

/kg]


0 20 40 60 80 100−1

−0.5

0

0.5

1



0 20 40 60 80 100−2

−1.5

−1

−0.5

0

0.5

1



0 20 40 60 80 100−2

−1.5

−1

−0.5

0


Mom

ent [

Nm

/kg]


0 20 40 60 80 100−1

−0.5

0

0.5

1



0 20 40 60 80 100−2

−1.5

−1

−0.5

0

0.5

1



0 20 40 60 80 100−2

−1.5

−1

−0.5

0



Mom

ent [

Nm

/kg]


0 20 40 60 80 100−1

−0.5

0

0.5

1




0 20 40 60 80 100−2

−1.5

−1

−0.5

0

0.5

1




Figur 7.3: Momenter for familie 6 til 9. Fra venstre til højre ses momenter for ankel-,knæ- of hofteleddet.

43


0 20 40 60 80 100−30

−20

−10

0

10

20

30Familie 1 − Vinkler for anklen

Vin

kler

[°]


0 20 40 60 80 100−10

0

10

20

30

40

50

60Familie 1 − Vinkler for knæet


0 20 40 60 80 100−30

−20

−10

0

10

20

30

40

50Familie 1 − Vinkler for hoften


0 20 40 60 80 100−30

−20

−10

0

10

20


Vin

kler

[°]


0 20 40 60 80 100−10

0

10

20

30

40

50



0 20 40 60 80 100−30

−20

−10

0

10

20

30

40



0 20 40 60 80 100−30

−20

−10

0

10

20


Vin

kler

[°]


0 20 40 60 80 100−10

0

10

20

30

40

50



0 20 40 60 80 100−30

−20

−10

0

10

20

30

40



0 20 40 60 80 100−30

−20

−10

0

10

20


Vin

kler

[°]


0 20 40 60 80 100−10

0

10

20

30

40

50



0 20 40 60 80 100−30

−20

−10

0

10

20

30

40



0 20 40 60 80 100−30

−20

−10

0

10

20



Vin

kler

[°]


0 20 40 60 80 100−10

0

10

20

30

40

50




0 20 40 60 80 100−30

−20

−10

0

10

20

30

40




Figur 7.4: Ledvinkler for familie 1 til 5. Fra venstre til højre ses ledvinkler for ankel-,knæ- of hofteleddet. 44


0 20 40 60 80 100−30

−20

−10

0

10

20


Vin

kler

[°]


0 20 40 60 80 100−10

0

10

20

30

40

50



0 20 40 60 80 100−30

−20

−10

0

10

20

30

40



0 20 40 60 80 100−30

−20

−10

0

10

20

30Familie 7 − Vinkler for ankle

Vin

kler

[°]


0 20 40 60 80 100−10

0

10

20

30

40

50



0 20 40 60 80 100−30

−20

−10

0

10

20

30

40



0 20 40 60 80 100−30

−20

−10

0

10

20


Vin

kler

[°]


0 20 40 60 80 100−10

0

10

20

30

40

50



0 20 40 60 80 100−30

−20

−10

0

10

20

30

40



0 20 40 60 80 100−30

−20

−10

0

10

20



Vin

kler

[°]


0 20 40 60 80 100−10

0

10

20

30

40

50




0 20 40 60 80 100−30

−20

−10

0

10

20

30

40




Figur 7.5: Ledvinkler for familie 6 til 9. Fra venstre til højre ses ledvinkler for ankel-,knæ- of hofteleddet.

45


Ankel Knæ HofteHøjre[◦]

Venstre[◦]

Højre[◦]

Venstre[◦]

Højre[◦]

Venstre[◦]

Familie 1Alder 1 40,36 32,70 36,20 33,01 43,50 46,28Alder 2 26,42 26,09 43,60 34,47 45,55 42,86Alder 3 35,88 25,05 37,72 39,39 41,53 38,62


Familie 3Alder 1 25,89 27,66 35,46 37,80 43,64 40,48Alder 2 22,17 25,38 35,59 36,27 46,06 46,14Alder 3 - - - - - -






Familie 9Alder 1 29,42 26,82 32,80 33,03 43,36 45,88Alder 2 35,90 25,59 37,75 36,22 43,85 46,04Alder 3 - - - - - -

Tabel 7.1: Range of motion for ankel, knæ og hofte, begge ben, alle forsøgspersoner.

46

7.4. GANGPARAMETRE

4,5 km/t Alder 1 [km/t] Alder 2 [km/t] Alder 3 [km/t]Familie 1 4,51 ± 0,097 4,52 ± 0,156 4,48 ± 0.109Familie 2 4,59 ± 0,071 4,66 ± 0,207 4,52 ± 0.138Familie 3 4,47 ± 0,110 4,51 ± 0,072 -Familie 4 4,64 ± 0,077 4,61 ± 0,064 4,59 ± 0.185Familie 5 4,49 ± 0,041 4,52 ± 0,182 4,50 ± 0.073Familie 6 4,50 ± 0,072 4,64 ± 0,132 4,09 ± 0.069Familie 7 4,52 ± 0,167 4,39 ± 0,107 4,65 ± 0.093Familie 8 4,74 ± 0,175 4,55 ± 0,100 4,59 ± 0.183Familie 9 4,55 ± 0,131 4,56 ± 0.074 -Gennemsnit 4,56 ± 0,085 4,55 ± 0,083 4,50 ± 0,163

Tabel 7.2: Oversigt over gennemsnitsværdier og standardafvigelser for forsøgsper-sonerne ved styret hastighed.

Alder 1 Alder 2 Alder 3Standfase Svingfase Standfase Svingfase Standfase Svingfase

Familie 1 58,51% 41,49% 61,31% 38,69% 61,21% 38,79%Familie 2 61,78% 38,22% 61,10% 39,90% 59,67% 40,33%Familie 3 60,81% 39,19% 59,90% 40,10% - -Familie 4 60,04% 39,96% 58,60% 41,40% 60,01% 39,99%Familie 5 58,48% 41,52% 59,36% 40,64% 60,09% 39,91%Familie 6 63,73% 36,27% 59,96% 40,04% 61,23% 36,77%Familie 7 62,03% 37,97% 59,96% 40,04% 61,98% 38,02%Familie 8 60,55% 39,45% 61,25% 38,75% 61,37% 38,63%Familie 9 59,21% 40,79% 58,20% 41,80% - -Gennemsnit 60,57% 39,43% 59,96% 40,15% 61,08% 38,92%

Tabel 7.3: Værdier for standfase og svingfase.

7.4 Gangparametre

Standfase - Svingfase

Der blev beregnet værdier for standfase og svingfase som procent af gang-cyklus, disse kan ses i tabel 7.3 for alle forsøgspersoner.

Værdierne passer godt med de definerede normalværdier på standfase og sving-fase på hhv. 60% og 40%.

47


Alder 1 Alder 2 Alder 3Kadence[skridt/min]

Skridtl.faktor

Kadence[skridt/min]

Skridtl.faktor

Kadence[skridt/min]

Skridtl.faktor

Familie 1 111,23 0,81 125,28 0,72 119,18 0,74Familie 2 111,06 0,74 106,65 0,74 112,41 0,81Familie 3 109,65 0,72 106,00 0,76 - -Familie 4 119,64 0,74 111,21 0,78 126,48 0,70Familie 5 101,89 0,82 119,04 0.74 130,35 0,65Familie 6 107,38 0,70 103,31 0,74 116,75 0,67Familie 7 110,42 0,74 119,69 0,73 130,94 0,66Familie 8 130,94 0,73 119,98 0,74 129,20 0.72Familie 9 125,85 0,74 118,13 0,75 - -Gennemsnit 114,23 0,75 114,37 0,74 123,62 0,71

Tabel 7.4: Værdier for kadence og skridtlængdefaktor.

Kadence og skridtlængdefaktor

Værdier for kadence og skridtlængdefaktor blev beregnet for alle forsøgsper-soner. Resultaterne kan ses i tabel 7.4.

Fra tabel 7.4 ses en tendens til at kadencen øges med alderen og skridtlængde-faktoren mindskes. For alder 1 og 2 er skridtlængdefaktoren meget ens og liggerpå omkring 0,74. Værdien for kadencen er mere varieret og afhænger af ben-længden. Værdien for kadencen for alder 3 ligger lidt højere end for de yngregenerationer, og skridtlængdefaktoren er lavere.

7.5 Statistik

Der blev valgt nogle parametre for at se om de arvelige faktorer spiller en rolle igangmønstret. Den statistiske model udregnede nperson, n f amilie og ξ f amilie,person,trial .Derudfra kunne det beregnes, hvor stor en del af variationen der skyldtes hhv.person, familie og den residuale variation. I tabellerne 7.5 og 7.6 fremkommerdisse udregnede værdier samt variationen i procent.

Statistik programmet korrigerede for alder og definerede to tilfælde. Der blevtaget hensyn til familievariationen i det ene tilfælde, mens den blev fjernet i det

48

7.5. STATISTIK

andet. Ved at sammenligne disse to tilfælde var det muligt at se, hvor stor en delaf variationen der skyldtes familie. Tabellerne 7.5 og 7.6 viser disse resultater.Længst til højre i tabellerne ses der værdier for familieeffekten. Som forklaret iStatistikafsnittet skal p-værdier være under 0,05 for at kunne sige om en effekter signifikant.

Af tabel 7.5, som viser statistikken for højre ben, ses det at to parametre har p-værdi under 0,05. Disse er ks2h, det andet momentpeak for knæet og hs2h, detandet momentpeak for hoften. Af tabel 7.6, som viser statistikken for venstreben, ses det, at to værdier har p-værdi under 0,05. Disse er hs2v og ROM foranklen. Heraf kan det udledes, at familieeffekten på disse parametre er signifi-kant.

49


Tabel7.5:Statistikfor

højreben

1.tilfælde,m

edfam

ilievarians

2.tilfælde,uden

familie

variansFam

ilieeffekt

nf

np

ξ%

nf

%n

p%

ξn

pξ

%n

p%

ξlog

l.diff.

p-værdi

Bonferronikorrektion

as1h0,000092

0,0010170,000196

7,077,9

15,00,001108

0,00019685,0

15,00,1

0,72910,94

as2h0,001153

0,0098960,001497

9,278,9

11,90,011000

0,00149788,0

12,00,1

0,75211,28

ks1h0,000000

0,0402700,017560

0,069,6

30,40,040280

0,01756069,6

30,40,0

1,00015,00

ks2h0,015670

0,0130200,003741

48,340,1

11,50,029480

0,00374188,7

11,36,0

0,0150,22

ks3h0,034250

0,0102000,000626

24,071,6

4,40,013670

0,00063635,6

4,41,2

0,2754,13

hs1h0,002359

0,0396000,020160

3,863,7

32,50,041930

0,02016067,5

32,50,0

0,84112,62

hs2h0,012010

0,0065490,002278

57,631,4

10,90,019329

0,00227889,5

10,58,9

0,0030,04

Knæ

maks

0,00000020,78050

1,3417000,0

93,96,1

20,780501,341700

93,96,1

0,00,920

13,81R

OM

ankel18,39660

21,444002,897500

43,050,2

6,838,99530

2,89750093,2

6,93,0

0,0841,26

RO

Mknae

0,00000013,11350

3,8841000,0

77,122,9

13,113703,884100

80,219,8

0,01,000

15,00R

OM

hofte

3,6779005,650300

1,70540033,3

51,215,5

9,5193001,705300

84,815,2

3,00,081

1,21K

adence20,28960

44,766606,746900

28,362,3

9,465,47610

6,74730090,7

9,31,8

0,1792,68

Standfase0,551000

1,3038000,634700

22,152,5

22,51,853500

0,63480074,5

25,51,6

0,2073,11

Svingfase0,551000

1,3038000,634700

22,152,5

22,51,853500

0,63480074,5

25,51,6

0,2073,11

f a0,000000

0,0051640,001335

0,079,5

20,50,005164

0,00133579,5

20,50,00

1,00015,00

aSkridtlængdefaktoren

erbetegnetved

f

50

7.5. STATISTIK

Tabe

l7.6

:Sta

tist

ikfo

rve

nstr

ebe

n

1.ti

lfæ

lde,

med

fam

ilie

vari

ans

2.ti

lfæ

lde,

uden

fam

ilie

vari

ans

Fam

ilie

effe

ktn

fn

pξ

%n

f%

np

%ξ

np

ξ%

np

%ξ

log

l.di

ff.

p- værd

iBo

nfer

roni

korr

ekti

onas

1v0,

0009

440,

0046

730,

0003

7215

,878

,06,

20,

0056

540,

0003

7293

,86,

20,

60,

424

6,36

as2v

0,00

0000

0,21

1400

0,00

2448

0,0

98,9

1,1

0,02

1140

0,00

2448

89,6

10,4

0,0

1,00

015

,00

ks1v

0,00

2448

0,06

2100

0,00

4767

3,5

89,6

6,9

0,06

4570

0,00

4766

93,1

6,9

0,0

0,86

212

,94

ks2v

0,01

4430

0,01

8650

0,00

2953

40,0

51,3

8,2

0,03

2800

0,00

2953

91,7

8,3

3,1

0,07

61,

15ks

3v0,

0000

000,

0070

220,

0013

370,

084

,016

,00,

0070

220,

0013

3784

,016

,00,

01,

000

15,0

0hs

1v0,

0008

840,

0200

300,

0225

102,

046

,151

,80,

0209

100,

0225

1048

,251

,80,

00,

888

13,3

1hs

2v0,

0063

390,

0063

540,

0033

4539

,539

,620

,90,

0127

600,

0033

4579

,220

,84,

30,

038

0,57

Knæ

mak

s0,

0000

0034

,615

900

2,45

9400

0,0

93,4

6,6

34,6

1780

02,

4594

0093

,46,

60,

01,

000

15,0

0R

OM

anke

l13

,468

505,

3806

02,

7324

0062

,424

,912

,717

,991

500

2,73

2400

86,8

13,2

9,2

0,00

20,

04R

OM

kn0,

0000

0013

,457

103,

3242

000,

080

,219

,813

,457

200

3,32

4200

80,2

19,8

0,0

1,00

015

,00

RO

Mho

fte

0,00

0000

14,0

0420

1,98

8400

0,0

87,6

12,4

14,0

0430

01,

9884

0087

,612

,40,

01,

000

15,0

0K

aden

ce23

,086

4038

,598

000

6,84

590

33,7

56,3

10,0

62,3

5560

06,

8462

0090

,19,

92,

60,

104

1,55

fa0,

0000

000,

0135

200,

0020

160,

087

,013

,00,

0135

200,

0020

1387

,013

,00,

001,

000

15,0

0

a Skri

dtlæ

ngde

fakt

oren

erbe

tegn

etve

df

51

KAPITEL 8

Diskussion

Ingen har beskæftiget sig med graden af arvelighed gennem generationer isamme familie. Hypotesen er, at arvelige komponenter i gangmønstret er afvæsentlig betydning. Denne påstand afprøves ved kvantificering af hvor megettilhørsforholdet i familien kunne forklare variationen af de forskellige udvalgtegangparametre. Det er klart, at der ikke på baggrund af dette kan gives enfuldstændig beskrivelse af kvantificeringen af den arvelige komponent i gang-mønstret, men det kunne give en idé om, at nogle arvelige faktorer eksisterer.Der kunne f.eks. ikke skelnes mellem, hvad der skyldes arv og hvad der skyldesmiljø. For at kunne undersøge dette, skulle man lave et tvillingestudie. Alonsoet al. (2006) fandt i et tvillingestudie på gamle damer frem til, at en moderat delaf ganghastigheden og udholdenheden var arveligt betinget.[1]

Flere studier har vist, at alder spiller en stor rolle i gangmønstret (Alonso et al.(2006), DeVita et al. (2000), Winter et al. (1990)). I dette studie blev der korrigeretfor alder, så alderseffekten blev fjernet, når familieeffekten skulle undersøgesved den statistiske analyse. På den måde var det muligt kun at fokusere på deneffekt familien spillede. Den aldersrelaterede effekt optrådte dog i de kvalitative

53

KAPITEL 8. DISKUSSION

data. På figurerne 7.2 og 7.3 kan det f.eks. ses at hoftemomenterne for alder 3generelt skiftede fra ekstensor- til fleksordominans tidligere end alder 1 og 2.Selvom data blev indsamlet fra 25 forsøgspersoner, er det her et lille studie,hvor antallet af familier er relativ få. Dette gør at vores data var følsomme overfor en enkel person med specielt gangmønster. I et større studie ville det ikkepåvirke resultaterne så meget.

8.1 Studiets reproducerbarhed

Opbygningen og pålideligheden af forsøget kan diskuteres. Der er mange fak-torer, der påvirker forsøgspersonernes gang og derfor kan påvirke resultaterne.Studier som dette har været udført verden over, og de giver reproducerbaredata (Winter et al. (1990), Kadaba et al. (1989), Charlton et al.(2004)). Det er der-for muligt at sammenligne resultater for de forskellige personer, selvom de eroptaget på forskellige dage.

Forsøget blev udført i så faste rammer som muligt. Alle forsøg foregik i Sahvasganglaboratorium, og for at sikre ensartet forløb og databehandling for samtligeforsøgspersoner blev der udarbejdet en udførlig manual.1 Det betød at forsøgetblev udført på samme måde hver eneste gang. Det var de studerende, der efteren instruktion fra en fysioterapeut udførte markørpåsætningen. Dette kunneføre til fejl i markørpåsætningen, som især ville komme til udtryk i ledvinkler-ne. For at mindske denne markørfejl var det den samme studerende, der sattemarkører på hver gang. For yderligere at sikre at markørerne sad rigtigt, blevvinklerne kontrolleret inden forsøgsstart.

I dette studie valgte vi at sammenligne familierne ved den samme fastsattehastighed. Denne fastsatte hastighed bevirkede at parametre som ledvinkler,skidtlængde og kadence kunne sammenlignes på tværs af familier og genera-tioner.

1Manualen ligger på den vedlagte CD-ROM.

54

8.2. MOMENTER

8.2 Momenter

Ved en kvalitativ observation af figurerne 7.2 og 7.3 er der svært at sige omfamiliefaktoren spillede en rolle i gangmønstret. For at kunne kvantificere fami-lieeffekten i de udvalgte parametre blev der brugt statistiske værktøjer.

Den statistiske analyse (tabel 7.5 og 7.6), som er en kvantitativ undersøgelses-måde, viste at familieeffekten var signifikant for to af de syv momentpeak-værdier der blev trukket ud. Disse var minimum i midten af standfasen forhøjre knæ (ks2) (p = 0,015) og maksimum i slutningen af standfasen for højreog venstre hofte (hs2) (hhv. p = 0,003 og p=0,038), (se figur 2.5). Derudover vi-ste Bonferroni korrektionen at familieeffekten for højre hofte var klart signifi-kant, da denne værdi også var under 0,05, mens effekten for venstre hofte oghøjre knæ mistede signifikansen ved korrektionen. Dette tyder på at graden affleksordominansen i knæet og hoften kunne være arveligt betinget. Dette stem-mer ovens med hvad Silventoinen et al. (2008) kom frem til i deres studie, nem-lig at muskelstyrke er moderat arveligt.[13]

Generelt kan det siges ud fra tabellerne 7.5 og 7.6, at størstedelen af variationenfor momenterne skyldes personerne.

8.3 Ledvinkler

Ved observation af de analoge optagelser for de tre generationer i familierneforventede vi, at ledvinklerne for de forskellige generationer i en familie varmeget ens. Nogen gange kunne det se ud som om to forskellige generationervar en og samme person. Kropsbygningen og ledvinklerne virkede meget ens.På figur 8.1 ses der et eksempel på tre generationer fra samme familie, og hvormeget de ligner hinanden. Denne kvalitative undersøgelsesmåde er til gengældikke god nok, og ved at studere figurerne for ledvinklerne (figurerne 7.4 og 7.5)kunne der tydeligt ses forskel på de enkelte generationer. Dette kunne give enindikation af, at invers dynamik var en god metode til at kvantificere forskelle igangmønstret.

55


(a) Alder 1 (b) Alder 2 (c) Alder 3

Figur 8.1: Tre generationer i den samme familie. Til visuel observation af ledvinkler.

Som tidligere nævnt i afsnittet Generelt om gang og som det ses på figurerne2.2-2.4, er normale værdier for ROM i standfasen for ankel-, knæ- og hofteledhhv. omkring 30 grader, 35 grader og 40 grader. Dette passede overens medvores resultater som viste, at gennemsnitsværdierne var omkring 30 grader foranklen, 35 grader for knæet og 40 grader for hoften. Der var dog nogle personer,der skilte sig ud med enten høje eller lave værdier. Ved hurtig observation afværdierne i tabel 7.1 så der ikke ud til at være nogen tydelig sammenhænginden for familier (ingen familie har kun lave eller høje værdier). Værdiernevarierer en del mellem personerne, f.eks. har familie 4 alder 1 og familie 5 alder1 høje værdier for hhv. ankel og hofte mens, familie 6 alder 3 har meget laveværdier for ankel. Stor ROM betyder at der er stor bevægelse i leddet.

Den statistiske analyse viste, at familieeffekten var signifikant for en parameterfor ledvinkler. Det var ROM for venstre ankel (p = 0,002), se tabel 7.6. Bonfer-roni korrektionen viste også signifikans. ROM for højre ankel og ROM for højrehofte havde p-værdier tæt på 0,05, hvilket kunne betyde at arveligheden spille-de en rolle, selv om effekten ikke var signifikant. For knæet viste der sig ingensammenhæng for ROM. Vinklerne i knæet under standfasen var overrasken-de nok karakteristisk for hver persons gang. Som for momenterne kunne detafgøres, at størstedelen af variationen for ledvinklerne skyldtes personen.

Som tidligere nævnt betød hver person meget for resultaterne. Når en enkelperson med et atypisk gangmønster blev fjernet fra datasættet, viste det sig atfamilieeffekten var signifikant for ROM for højre ankel og hofte. For denne per-son var der meget lidt fleksion i knæet i standfasen og dermed større eksten-sion i hoften og plantarfleksion i anklen. Derfor fremkom der ikke nogen ud-

56


talte peakværdier. Dette eksempel viser at hver person har et niveau i sådan etstudie, og datasættet skal øges for at der kan skabes et realistisk billede.

8.4 Ganghastigheder

På figur 7.1 over de valgfrie hastigheder ses det, at størstedelen af forsøgsper-sonerne har en højere foretruken hastighed end den fastsatte. Dette giver såovervejelser om, hvor meget det har påvirket personernes naturlige gangmøn-ster, at de skulle gå i en lavere hastighed, og om det evt. har fjernet nogle afde karakteristiske træk. Det kan så vurderes, om den valgfrie ganghastigheder destinkt, eller om den bare er udtryk for øjebliksindskydelse hos personensom kan variere afhængigt af situationen. Man kunne f.eks. forestille sig, at for-søgspersonerne ubevidst gik hurtigere, efter de havde iagttaget andre familie-medlemmer gå hurtigt. Nogle familier kom nemlig samlet, mens andre familierkom en eller to generationer ad gangen med nogle dages mellemrum.

Som tidligere nævnt blev forsøgspersonerne bedt om at gå med en valgfri ha-stighed. Hvad en valgfri hastighed er, kan diskuteres og også om et ganglabo-ratorium er et normalt miljø. Nogen studier har vist, at ganghastigheden af-hænger af størrelsen af rummet gangen forgår i, og ganganalyser lavet uden-dørs viser højere ganghastigheder og større skridtlængde, end hvis de er lavetindendørs.[10] Hastigheden afhænger derfor muligvis af miljøet det pågælden-de tidspunkt. Her er det svært at afgøre, om den fastsatte hastighed har påvirketden valgfrie. På figur 7.1 ses at de valgfrie hastigheder før og efter den styredeer uden et betydeligt mønster fordi linjerne går på tværs af hinanden, og derforser det ud som om den faste hastighed har påvirket forsøgspersonerne på for-skellig måde. I Bilag D kan lignende grafer ses for hver familie og alder. Detteblev anført for at kunne se evt. ligheder familiemedlemmer indbyrdes. Det hardog vist sig, at det heller ikke her er nogen tydelig sammenhæng.

På forhånd havde vi en idé om, at den valgfrie hastighed var arveligt betinget,men ud fra graferne for de forskellige familier i Bilag D ser det ikke ud til, at derer nogen sammenhæng mellem valgfri ganghastighed og hvilken familie mantilhører. Til gengæld ses det på de grafer, hvor de forskellige alders valgfrie

57


hastigheder er plottet, at alder spiller en rolle ved ganghastighed. Hastigheds-variationen for alder 3 er meget større, og derfor er der større spredning. Hastig-hederne for alder 1 ligger på et interval på 4,2-5,2 km/t, men for alder 3 liggerde på et interval på 3,2-5,7 km/t. DeVita et al. (2000) konkluderede, at ældremennesker vælger en langsommere ganghastighed[6], hvilket stemmer overensmed resultaterne fra dette studie (se figur D.3).

Den faste hastighed blev valgt for at undgå den store spredning, som kunneses ved en valgfri hastighed hos den ældste generation. Stor spredning i hastig-hed ville have uhensigtsmæssige påvirkninger på de kinetiske og kinematiskeresultater (her peak værdier) som beskrevet af Caravaggi et al. (2010).

8.5 Gangparametre

Når arveligheden skal bedømmes, skal der tages hensyn til at der kan værealdersbetingede forskelle. Winter et al. (1990) og DeVita et al. (2000) viste, at dervar en forskel på diverse gangparametre imellem ældre raske mennesker ogyngre mennesker. De ældre havde samme kadence, men kortere skridtlængde,en længere dobbelt standfase og dermed en længere standfase ved en valgfrihastighed.[21][6] Ovenfor fandt vi ud af at de ældre valgte en langsommerevalgfri hastighed, og det kunne være grunden til at de diverse gangparametreændrer sig med alderen. Disse ændringer bidrager alle til at forbedre balancensom kan forringes med alderen. Ved at alle forsøgspersonerne gik med en fast-sat hastighed på 4,5 km/t, i dette studie, kunne disse ændringer minimeres.

Som det fremgår i Resultatafsnittet (tabel 7.4), stiger kadencen, og skridtlængde-faktoren falder med alderen. Alder 1 og 2 har meget ens værdier for kadence ogskridtlængefaktor, hvor alder 3 skiller sig mere ud. Her kan den høje kadenceforklares ved, at alle forsøgspersonerne skulle gå med samme hastighed, ogfordi de ældre tog mindre skridt, skulle de tage flere skridt for at holde ha-stigheden. Som nævnt i afsnittet Generelt om gang fandt Winter (1988) ud af atmænd har en lidt lavere kadence end kvinder.[20] Her sås det også, at de mand-lige forsøgspersoner havde en lavere kadence. Dette mener vi kan skyldes, at

58

8.6. GENERELT

mænd generelt har længere ben end kvinder. Dette kan der tages højde for vedat normalisere kadencen ud fra benlængden.

Den statistiske analyse viste ikke nogen signifikans for familieeffekten på ka-dence og skridtlængefaktor. Dette kan skyldes, at disse er grundlæggende pa-rametre i gang. Medmindre man skiller sig meget ud i forhold til højde og ben-længde, har de fleste raske meget ens værdier for disse parametre ved sammehastighed (se tabel 7.4).

8.6 Generelt

Vi forventede at de samme parametre ville vise sig signifikante for højre ogvenstre ben, da vi i dette studie analyserede raske mennesker. Dette var stort settilfældet. Parameteren hs2 viste sig signifikant for begge ben, på højre ben varks2 også signifikant men den havde p-værdi = 0,076 for venstre ben. Desudenviste ROM for anklen sig at være signifikant på venstre ben men den havdep-værdi = 0,084 på højre ben. Denne lille forskel skyldtes formentlig naturligasymmetri i forsøgspersonernes kropsbygning og små fejl markørpåsætning.

Ved den statistiske analyse blev der trukket 15 parametre (peaks) ud, som skullebeskrive gangmønstret og bestemme om det var arveligt. Dette var en megetgrov behandling af data, da der filtreredes meget information væk. Det kunnetænkes, at de arvelige aspekter af gangmønstret lige præcis lå i de dele af gang-mønstret, som var filtreret væk. Det kunne vise sig, at der fandtes en sammen-hæng mellem kurveforløbene og familierne. I denne sammenhæng henvises dertil figur 7.5, hvor kurveforløbene for knævinklerne for familie 9 løber næsten pa-rallelt, men er forskudt i forhold til hinanden og derfor ikke har samme peak-værdier. I dette tilfælde reducerer modellen familieeffekten. Derimod ses påfigur 7.2 at kurveforløbene for ankelmomentet for alder 2 og 3 i familie 2 er for-skellige, men de har meget ens peakværdier for as1 og as2. Dette kunne give enfalsk indikation af arvelighed. I dette studie så vi på parametre enkeltvis, mendet kunne være, at de hang sammen på en bestemt måde og derved viste enstørre grad af arvelighed. Derfor var det muligt, at der inden for samme familieblev anvendt samme gangstrategi som er beskrevet ud fra kurveforløbet.[15]

59


Umiddelbart ser det ikke ud som om der er nogen stor sammenhæng mellemgang og arvelighed ud fra de parametre der her blev fokuseret på. Det er dogikke udelukket, at der findes andre parametre der bedre beskriver arvelighedi gangmønstret, for eksempel vinkelacceleration og vinkelhastighed. Det er ethelt andet studie. Hvis det i fremtiden viser sig, at der er en grad af arvelighedi gangmønstret, kunne det bruges til at forebygge arvelige lidelser i bevæge-apparatet, hvilket kunne give helt nye perspektiver for bekæmpelse af dissesygdomme.

60

KAPITEL 9

Konklusion

I denne ganganalyse blev det undersøgt om der var nogen sammenhæng mel-lem gangmønster og familie. Der blev fundet en mulig signifikant familieeffektpå tre af de udvalgte parametre ved hjælp af et statistikprogram. Dette var lidtoverraskende, da det var en meget grov analyse, som tog peakværdier ud framoment- og ledvinkelkurver.

Familieeffekten var signifikant for momentpeakværdien for højre knæ midt istandfasen (minimum), momentpeakværdien for højre hofte sidst i standfasen(minimum) og ROM for venstre ankel. Desuden var ROM for højre ankel oghofte tæt på at være signifikant. Ud fra dette studie ser det ud som om der bådeer arvelige aspekter i kinetikken og kinematikken under gang ved en fastsathastighed.

For de fleste parametre skyldtes den største del af variationen personerne, hvil-ket ikke var uforventet. Det var tydeligt at hvert individ havde et bestemt niveaui forhold til gang. Dette er f.eks. en nyttig viden for retsmedicinerne når de skalidentificere personer.

61

KAPITEL 9. KONKLUSION

Det er et lille studie, med 25 forsøgspersoner, og derfor kun 9 familier. Vedat øge datasættet og parametrisere gangmønstret på en anden måde, er dermed stor sandsynlighed en mulighed for at vise at arveligheden i mennesketsgang er signifikant. Dette studie har overraskende vist at der er nogle indi-kationer der peger i den retning. Arveligheden ligger muligvis andre steder igangmønstret end der her blev undersøgt, og eventuelt er det nødvendigt atundersøge flere familiemedlemmer for at kunne finde nogle flere signifikanteparametre.

62

Litteratur

[1] Alonso, Alfredo O. & Pedersen, Nancy L. & Kujala, Urho M. & Si-pilä, Sarianna & Törmäkangas, Timo & Kaprio, Jaakko & Koskenvuo,Markku & Rantanen, Taina. 2006. A twin study on the heritability of wal-king ability among older women. Journal of Gerentology: Medical Sciences.61A(10):1082-1085.

[2] Biomechanics platform set. Instruction manual. 2001. Advanced Me-chanical Technology, Inc. http://www3.uta.edu/faculty/ricard/

Grad\%20Biomech/AMTI\%20Manual/UTA\%20AMTI\%20Force\%20Plate\

%20Manual.pdf

[3] Bodybuilder for biomechanics. 2002. Oxford Metrics Ltd.

[4] Caravaggi, Paolo & Leardini, Alberto & Cromptin, Robin. 2010. Kine-matic correlates of walking cadence in the foot. Journal of Biomechanics,doi:10.1016/j.jbiomech.2010.04.015

[5] Charlton I.W., Tate, P., Smyth P, Roren, L. Repeatability of an optimisedlower body model. Gait and Posture 20 (2004), 213-221.

63

LITTERATUR

[6] DeVita, Paul & Hortobagyi, Tibor. 2000. Age causes a redistribution of jointtorques and powers during gait. Journal of Applied Physiology 88:1804-1811.

[7] Eriksen, Tine Alkjær & Simonsen, Erik B. Ganganalyse. 2008. Vejledningtil forsøg 3.

[8] Eriksen, Tine Alkjær. 1998. Kvantitativ biomekanisk analyse af gang. Speci-ale.

[9] Kadaba, M. P. & Ramakrishnan, H. K. & Wootten, M. E. & Gainey, J.& Gorton, G. &Cochran, G. V. B. 1989. Repeatability of kinematic, kinetic,and electromyographic data in normal adult gait. Journal of Orthopeadic Re-search 7:849-860.

[10] Kirtley, Chris. 2006. Clinical gait analysis. Theory and practice. ChurchillLivingstone Elsevier.

[11] Missitzi, Julia & Geladas, Nickos & Klissouras, Vassilis. 2004. Heritabilityin neuromuscular coordination: Implications for motor control strategies. Med.Sci. Sports Exerc., 36:233-240.

[12] Rose, Jessica & Gamble, James G. 2006. Human Walking. 3. udgave. Lip-pincott Williams & Wilkins.

[13] Silventoinen, Karri, & Magnusson, Patrik K. E. & Tynelius, Per & Kaprio,Jaakko & Rasmussen, Finn. 2008. Heritability of body size and musclestrength in young adulthood: a study of one million Swedish men. Genet Epi-demiol 32:341-349.

[14] Simonsen, Erik B.& Hansen, Lisbeth Kern. 2007. Lærebog i biomekanik.Munksgaard Danmark.

[15] Simonsen, Erik B.& Poulsen, Poul Dyhre & Alkjaer, Tine & Aagaard, Per& Magnusson, S.Peter. 2002. Interindividual differences in h reflex modula-tion during normal walking. Exp Brain Res 142:108-115.

64

LITTERATUR

[16] Subjekt measurements and marker placement. 2. udgave. 2004. Nordic Viconuser Group.

[17] Vaughan, Christopher L. & Davis, Brian L. & O’Connor, Jeremy C. 1999.Dynamics of human gait. 2. udgave. Kiboho Publishers.

[18] V460 Hardware user manual. 2002. Vicon Motion Systems Limited.

[19] Williams, LR & Gross, JB. 1980. Heritability of motor skill. Acta Genet MedGemellol (Roma). 29(2):127-36.

[20] Winter, David A. 1988. The biomechanics and motor control of human gait.University of Waterloo Press.

[21] Winter, David A. & Patla, Aftab E. & Frank, James S. & Walt, Sharon E.1990. Biomechanical walking pattern changes in the fit and healthy elderly..Physical Therapy 1990;340-347.

[22] Winter, David A. 1991. The biomechanics and motor control of human gait:Normal, elderly and pathological. 2. udgave. Waterloo Biomechanics.

[23] Winter, David A. 2005. Biomechanics and motor control of human movement.3. udgave. John Wiley & Sons, Inc.

[24] Web. http://orthoteers.com/images/uploaded/images7/gait4.jpg

[25] Web. http://www.univie.ac.at/cga/courses/be522/kinematics/

[26] Web. http://www.vicon.com/support/solution_view.php?id=1098

[27] Web. http://www.bsu.edu/web/ykwon/pep294/lab2/rom_lab.html

65

BILAG A

Information til forsøgspersoner

67

Arvelighed i menneskets gang.

Institut for Neurovidenskab og Farmakologi, Københavns Universitet og Ganglaboratoriet på Sahva A/S, København

Information til forsøgspersoner

Samtykkeerklæring

Vi henvender os til dig for at spørge, om du vil deltage i et forsøg, der foretages i

samarbejde mellem Institut for Neurovidenskab og Farmakologi, Københavns Universitet og

Ganglaboratoriet på Sahva A/S, København. Forsøgene skal afdække arvelige aspekter ved det

menneskelig gangmønster. For at deltage skal du være rask og mellem 18 og 95 år.

Forsøgene består i gang henover platforme, der måler underlagsreaktionskræfter.

Bevægelsen videofilmes. Herudover vil du blive bedt om at udfylde et spørgeskema. Forsøget

varer ca. 1½ time og foregår på Institut for Neurovidenskab og Farmakologi, Københavns

Universitet samt i Ganglaboratoriet på Sahva A/S, København. Deltagelse i forsøgene er helt

frivilligt, og du skal skrive under på, at du vil være med. Vi beder dig nøje overveje, om du vil

deltage i forsøgene, inden du giver dit tilsagn. Du kan når som helst trække dit tilsagn tilbage,

uden at du vil blive afkrævet nærmere forklaring. Du er velkommen til at medbringe en bisidder

på forsøgsdagen, hvor du vil modtage mundtlig information om forsøget og hvor

samtykkeerklæringen skal underskrives.

Du får udleveret skriftlig information om forsøgenes mål og midler.

Alle oplysninger med dine personlige data behandles med diskretion og vil blive destrueret

efter forsøget.

Forsøgsansvarlig og initiativtager til projektet er lektor Tine Alkjær Eriksen, Institut for

Neurovidenskab og Farmakologi, Københavns Universitet.

Jeg_____________________ bekræfter hermed, at jeg efter at have modtaget omstående

information såvel skriftligt som mundtligt, indvilliger i at deltage i de beskrevne forsøg. Jeg er

informeret om, at det er frivilligt at deltage, og at jeg når som helst kan trække mit tilsagn tilbage.

DATO:________________________________________________________________________

Underskrift

Jeg_____________________ bekræfter hermed som forsøgsansvarlig, at ovenstående

forsøgsdeltager har modtaget mundtlig og skriftlig information om forsøget og har haft mulighed

for at stille spørgsmål, og at der efter dennes udsagn er afgivet tilstrækkelig information til, at der

kan træffes beslutning om deltagelse i forsøget.

DATO:________________________________________________________________________

Underskrift

Arvelighed i menneskets gang.

Institut for Neurovidenskab og Farmakologi, Københavns Universitet og Ganglaboratoriet på Sahva A/S, København

Deltagerinformation

Vi henvender os til dig for at spørge om du vil deltage i et forsøg der foretages i samarbejde

mellem Institut for Neurovidenskab og Farmakologi, Københavns Universitet og Ganglaboratoriet

på Sahva A/S, København. Forsøgene skal afdække arvelige aspekter ved det menneskelig

gangmønster.

Vi ved, at mennesker går forskelligt og vi ved også, at det er muligt at genkende forskellige

gangmønstre. Vi ved imidlertid ikke i hvilken grad de individuelle gangmønstre er arveligt

betinget. Spørgsmålet er, om børn går som deres forældre og kan vi måle det? Formålet med

forsøgene er at undersøge, om gangmønstret er ens mellem tre medlemmer fra samme familie

fordelt på tre forskellige generationer.

Forsøgene foregår på hhv. Institut for Neurovidenskab og Farmakologi, Københavns

Universitet og Ganglaboratoriet på Sahva A/S. Forsøgene er enkle og består i gang henover

kraftplatforme, der måler reaktionskraften fra underlaget og samtidig videofilmes

gangbevægelsen. Gangmønstret måles ved forskellige hastigheder (langsom, middel og høj

hastighed (dog max (6 km/t)). Herudover måles balancen under gang ved gang på en markeret

linje på gulvet. Endelig beder vi dig udfylde et spørgeskema, der vedrører generelle spørgsmål om

helbred, uddannelse/job og dagligdags aktiviteter.

Du vil løbende blive orienteret om dine egne testresultater i det omfang, de er til at forstå.

På testdagen vil du få et indblik i den måde, du belaster din krop på under gang, dvs. hvilke led,

der er mest/mindst belastede. Nogle resultater kræver dog et større analysearbejde og oplysninger

om disse kan derfor først gives senere.

Forsøgene er enkle og uden risiko eller bivirkninger af nogen art ligesom alle metoder, der

anvendes er velkendte. Du skal dog oplyses om at, det i henhold til lov om klage og

erstatningsadgang inden for sundhedsvæsnet, er muligt at få erstatning i tilfælde af skader som

følge af forsøgene. Forsøgene forventes at vare omring 1½ time.

Eventuelle spørgsmål kan rettes til undertegnede som er forsøgsansvarlig og initiativtager

til projektet.

Med venlig hilsen

Helle Dalsgaard og Magdalena Rós Guðnadóttir (studerende)

Tine Alkjær Eriksen, lektor, cand. scient, ph.d.

Institut for Neurovidenskab og Farmakologi

Københavns Universitet

Blegdamsvej 3, 2200 København N.

Tlf.: 35 32 72 16, Email: [email protected]

BILAG B

Spørgeskema

71

Feb. 2010

Supplerende spørgsmål til personer der vil deltage i undersøgelsen om gang og arvelighed: Hvad er dit navn:____________________________________________ Hvor gammel er du:_______________________ Helbred Hvordan synes du dit helbred er alt i alt? (sæt kryds) fremragende vældig godt godt mindre godt dårligt Tidligere skader: Har du nogensinde haft en knæskade? eller været ude for et alvorligt uheld? (sæt kryds) 1. ja, hvilken:___________________ 2. nej Har du haft ondt i dit/dine knæ indenfor den sidste uge? (sæt kryds) 1. ja, hvilken:___________________ 2. nej Fysisk aktivitet: Dyrker du nogen form for sport? (sæt kryds) 1. ja, hvilken:___________________ 2. nej Hvis ja, er aktiviteten: (sæt kryds) ikke anstrengende let anstrengende noget anstrengende meget anstrengende Hvis ja, hvor mange timer/ugen?__________________ Hvis ja, på hvilket niveau (elite/motion)?___________________ Skovalg: Går du i højhælede sko? (sæt kryds) 1. nej 2. ja, hvor tit: Hver dag En gang om ugen En gang imellem

2

Job/uddannelse: Hvad laver du til daglig? (sæt kryds) 1. studerer 2. pensioneret 3. arbejder: aktivt stillesiddende varieret TAK FOR DIN BESVARELSE!

BILAG C

Skema til antropometrisk data

75

BILAG D

Valgfri hastighed - Figurer

Her ses det figurer for den valgfrie hastighed før og efter den styrede hastighed,for alle familier og alle aldre.

77

BILAG D. VALGFRI HASTIGHED - FIGURER

3.80

4.30

4.80

5.30

5.80

Valgfri 1 Valgfri 2

Has

tighe

d [k

m/t]

Familie 1

Fam1 Ald 1

Fam1 Ald2

Fam1 Ald3

3.80

4.30

4.80

5.30

5.80

Valgfri 1 Valgfri 2

Has

tighe

d [k

m/t]

Familie 2

Fam2 Ald1

Fam2 Ald2

Fam2 Ald3

3.80

4.30

4.80

5.30

5.80

Valgfri 1 Valgfri 2

Has

tighe

d [k

m/t]

Familie 3

Fam3 Ald1

Fam3 Ald2

Fam3 Ald3

3.80

4.30

4.80

5.30

5.80

Valgfri 1 Valgfri 2

Has

tighe

d [k

m/t]

Familie 4

Fam4 Ald1

Fam4 Ald2

Fam4 Ald3

3.80

4.30

4.80

5.30

5.80

Valgfri 1 Valgfri 2

Has

tighe

d [k

m/t]

Familie 5

Fam5 Ald1

Fam5 Ald2

Fam5 Ald3

3.20

3.70

4.20

4.70

5.20

5.70

Valgfri 1 Valgfri 2

Has

tighe

d [k

m/t]

Familie 6

Fam6 Ald1

Fam6 Ald2

Fam6 Ald3

Figur D.1: Valgfri hastighed, familie 1 til familie 6.

78

3.20

3.70

4.20

4.70

5.20

5.70

Valgfri 1 Valgfri 2

Has

tighe

d [k

m/t]

Familie 7

Fam7 Ald1

Fam7 Ald2

Fam7 Ald3

3.20

3.70

4.20

4.70

5.20

5.70

Valgfri 1 Valgfri 2

Has

tighe

d [k

m/t]

Familie 8

FAM8 ALD1

FAM8 ALD2

FAM8 ALD3

3.20

3.70

4.20

4.70

5.20

5.70

Valgfri 1 Valgfri 2

Has

tighe

d [k

m/t]

Familie 9

Fam9 Ald1

Fam9 Ald2

Fam9 Ald3

Figur D.2: Valgfri hastighed, familie 7 til familie 9.

79

BILAG D. VALGFRI HASTIGHED - FIGURER

3.20

3.70

4.20

4.70

5.20

5.70

Valgfri 1 Valgfri 2

Has

tighe

d [k

m/t]

Alder 1 Fam1 Ald1

Fam2 Ald1

Fam3 Ald1

Fam4 Ald1

Fam5 Ald1

Fam6 Ald1

Fam7 Ald1

Fam8 Ald1

Fam9 Ald1

3.20

3.70

4.20

4.70

5.20

5.70

Valgfri 1 Valgfri 2

Has

tighe

d [k

m/t]

Alder 2 Fam1 Ald2

Fam2 Ald2

Fam3 Ald2

Fam4 Ald2

Fam5 Ald2

Fam6 Ald2

Fam7 Ald2

Fam8 Ald2

Fam9 Ald2

3.20

3.70

4.20

4.70

5.20

5.70

Valgfri 1 Valgfri 2

Has

tighe

d [k

m/t]

Alder 3 Fam1 Ald3

Fam2 Ald3

Fam3 Ald3

Fam4 Ald3

Fam5 Ald3

Fam6 Ald3

Fam7 Ald3

Fam8 Ald3

Fam9 Ald3

Figur D.3: Valgfri hastighed, alle aldre.

80

Resumé - projects.cs.ru.is · Anerkendelser Et forsøg som dette kan ikke lade sig gøre uden...

Documents

Transcript of Resumé - projects.cs.ru.is · Anerkendelser Et forsøg som dette kan ikke lade sig gøre uden...