Normaalin kävelyn viitemalli gyroskooppiin perustuvaan kävelyanalyysijärjestelmään

Abstract

Gyroskooppiin perustuvat kävelyanalyysijärjestelmät mittaavat alaraajan kolmiulotteista kulmanopeutta. Niiden etuna on kohtuullinen kustannustaso, helppokäyttöisyys ja tarkat mittaustulokset. Liikkeen hahmottaminen kulmanopeuden avulla on kuitenkin haastavaa, eikä tuloksille ole saatavilla vertailukohtaa. Opinnäytetyön tarkoituksena oli määritellä normaalin kävelyn viitemalli tällaisille järjestelmille sekä ottaa huomioon iän, pituuden, painon ja kävelynopeuden vaikutukset viitemalliin.

Opinnäytetyön tutkimukseen osallistui 60 tervettä koehenkilöä, joiden kävelyä mitattiin Fujitsun KIDUKU Walking Monitoring -kävelyanalyysijärjestelmällä. Mittaustulosten avulla muodostettiin normaalin kävelyn viitemalli. Yksilöllisten tekijöiden vaikutuksia tutkittaessa saatiin useita tilastollisesti erittäin merkitseviä tuloksia. Kävelynopeuden todettiin vaikuttavan mallin muotoon eniten. Sen vaikutus näkyi yleisesti kulmanopeuden lisääntymisenä syklin eri kohdissa. Pituudella ja painolla oli vastakkaissuuntainen vaikutus kulmanopeuteen. Kävelynopeus myös lisäsi heilahdusvaiheen suhteellista kestoa. Painoindeksiluvun vaikutus näkyi kaksoistukivaiheen osuuden lisääntymisenä. Nämä vaikutukset huomioitiin viitemallissa. Viitemallia testattiin vertaamalla siihen koehenkilöiden tuloksia. Myös symmetriaa mitattiin vertaamalla vasemman ja oikean alaraajan tuloksia toisiinsa. Analyysit antoivat tulokseksi viitearvot normaalin kävelyn varioinnin sekä epäsymmetrian keskimääräisestä tasosta.

Normaalin kävelyn malli toimii referenssinä vastaavalla mittausmenetelmällä toteutettaville tutkimuksille normaalista tai patologisesta kävelystä. Malli helpottaa terveydenhuollon ammattilaisia gyroskooppiin perustuvien kävelyanalyysijärjestelmien tulosten tulkinnassa. Jatkotutkimuksen avulla on tarpeellista lisätä vastaavalla mittaustavalla saatavaa tutkimusaineistoa, jolloin viitemallia voidaan edelleen tarkentaa ja vahvistaa sen kliinistä validiteettia.

Gyroscope-based gait analysis systems measure three-dimensional lower limb angular velocity. Understanding the movement from angular velocity measurements is challenging and there is no reference base for the measurements. The purpose was to define a normal walking reference model for these kinds of systems and consider the effect of age, height, weight and walking velocity to the reference model.

Gait measurements for 60 healthy persons were conducted with Fujitsu KIDUKU Walking Monitoring gait analysis system. A normal gait reference model was formed from the measurement results with linear length normalisation method. Statistical analysis was used to measure the correlation between the individual factors and key points of the reference model. Several very significant results were found. Walking velocity affected the most to the reference model shape. The effect of walking velocity, height and weight need to be considered in the normal gait reference model.

The presented normal gait model can be used as a reference in gait studies that are conducted with similar measuring method. The model helps the interpretation of gyroscope-based gait analysis system results. Further studies with more test subjects are needed to specify the effect of individual factors on the reference model.