Three-dimensional kinematic analysis of upper and lower limb motion during gait of post-stroke patients

The aim of this study was to analyze the alterations of arm and leg movements of patients during stroke gait. Joint angles of upper and lower limbs and spatiotemporal variables were evaluated in two groups: hemiparetic group (HG, 14 hemiparetic men, 53 ± 10 years) and control group (CG, 7 able-bodied men, 50 ± 4 years). The statistical analysis was based on the following comparisons (P ≤ 0.05): 1) right versus left sides of CG; 2) affected (AF) versus unaffected (UF) sides of HG; 3) CG versus both the affected and unaffected sides of HG, and 4) an intracycle comparison of the kinematic continuous angular variables between HG and CG. This study showed that the affected upper limb motion in stroke gait was characterized by a decreased range of motion of the glenohumeral (HG: 6.3 ± 4.5, CG: 20.1 ± 8.2) and elbow joints (AF: 8.4 ± 4.4, UF: 15.6 ± 7.6) on the sagittal plane and elbow joint flexion throughout the cycle (AF: 68.2 ± 0.4, CG: 46.8 ± 2.7). The glenohumeral joint presented a higher abduction angle (AF: 14.2 ± 1.6, CG: 11.5 ± 4.0) and a lower external rotation throughout the cycle (AF: 4.6 ± 1.2, CG: 22.0 ± 3.0). The lower limbs showed typical alterations of the stroke gait patterns. Thus, the changes in upper and lower limb motion of stroke gait were identified. The description of upper limb motion in stroke gait is new and complements gait analysis.

Three-dimensional kinematic analysis of upper and lower limb motion during gait of post-stroke patients.

The aim of this study was to analyze the alterations of arm and leg movements of patients during stroke gait. Joint angles of upper and lower limbs and spatiotemporal variables were evaluated in two groups: hemiparetic group (HG, 14 hemiparetic men, 53 ± 10 years) and control group (CG, 7 able-bodied men, 50 ± 4 years). The statistical analysis was based on the following comparisons (P ≤ 0.05): 1) right versus left sides of CG; 2) affected (AF) versus unaffected (UF) sides of HG; 3) CG versus both the affected and unaffected sides of HG, and 4) an intracycle comparison of the kinematic continuous angular variables between HG and CG. This study showed that the affected upper limb motion in stroke gait was characterized by a decreased range of motion of the glenohumeral (HG: 6.3 ± 4.5, CG: 20.1 ± 8.2) and elbow joints (AF: 8.4 ± 4.4, UF: 15.6 ± 7.6) on the sagittal plane and elbow joint flexion throughout the cycle (AF: 68.2 ± 0.4, CG: 46.8 ± 2.7). The glenohumeral joint presented a higher abduction angle (AF: 14.2 ± 1.6, CG: 11.5 ± 4.0) and a lower external rotation throughout the cycle (AF: 4.6 ± 1.2, CG: 22.0 ± 3.0). The lower limbs showed typical alterations of the stroke gait patterns. Thus, the changes in upper and lower limb motion of stroke gait were identified. The description of upper limb motion in stroke gait is new and complements gait analysis.

Comparison of protocols for walking and running kinematics based on skin surface markers and rigid clusters of markers.

The purpose of this study was to compare the two main types of marker sets for human body representation based on rigid clusters of markers and skin surface markers for measuring kinematics during walking and running. Velocity, body segment, and joint angle were considered in the comparison of both protocols. Six male athletes were studied during treadmill gait at 1.4 and 5.5 m/s and recorded with 8 high speed video cameras. The subjects used simultaneously both protocols in the same walking and running cycles, in order to compare the variability in the determination of the joint centers' positions and the joint angles calculated from each protocol. The three-way ANOVA results showed that the variability of the inter-markers distance in the skin surface protocol was higher than that in the rigid clusters of markers, as reported in the literature. However, no statistical differences between the protocols were found in the variability of the determination of the joint centers' positions. Therefore no advantage was verified to rigid cluster protocols even for the upper body segments. Another conclusion is that increases in velocity produced increases in variability of the joint centers' distances and increases in the maximum differences between the joint angles.

Dois métodos diferentes para análise cinemática dos movimentos de cabeça durante a coordenação viso-cefálica de lactentes / Two different methods for kinematic analysis of head movements relating to eye-head coordination in infants

CONTEXTUALIZAÇÃO: A análise cinemática é um método de avaliação quantitativa empregada em diferentes áreas de estudo. Na área do desenvolvimento motor, essa análise pode proporcionar uma melhor compreensão da aquisição e do desenvolvimento das habilidades motoras. OBJETIVOS: Desenvolver e comparar dois arranjos experimentais para análise cinemática dos movimentos de cabeça durante a coordenação viso-cefálica (CVC) em lactentes. MATERIAIS E MÉTODOS: Foram testados dois arranjos experimentais (A e B) que diferiam quanto ao número e posicionamento das câmeras, bem como quanto ao volume do sistema de calibração. RESULTADOS: A acurácia dos dois arranjos experimentais foi de 2,47mm, indicando que ambos podem fornecer uma reconstrução verossímil do movimento. As três câmeras usadas no arranjo B favoreceram a visualização de toda a amplitude do movimento por pelo menos uma das câmeras. Isso levou à melhora da análise qualitativa e à redução do tempo de processamento dos dados quantitativos, reduzindo-o em 33 por cento quando comparado ao arranjo A. Além disso, o arranjo B apresentou melhor relação custo-benefício. CONCLUSÕES: Ambos os arranjos são adequados para a análise cinemática dos movimentos de cabeça durante a CVC de lactentes, entretanto, o arranjo B é mais vantajoso. A metodologia do arranjo B pode ser empregada em estudos que investigam o movimento de cabeça de lactentes, sejam eles típicos ou atípicos. Os resultados de tais estudos poderão ser empregados para complementar a avaliação de lactentes de risco e, conseqüentemente, auxiliar na intervenção precoce destes.

BACKGROUND: Kinematic analysis is a method for quantitative assessment applied in different fields of study. In the field of motor development, this analysis may promote better understanding of the acquisition and development of motor skills. OBJECTIVE: To develop and compare two experimental set-ups for kinematic analysis of head movements relating to eye-head coordination (EHC) in infants. METHODS: Two experimental set-ups (A and B) were tested. They differed from each other regarding the numbers and locations of the cameras, and regarding the volume of the calibration system. RESULTS: The accuracy of the two experimental set-ups was 2.47mm, thus indicating that both can provide realistic reconstructions of the movement. The three cameras used in set-up B made it possible to view the full range of motion with at least one of the cameras. This led to improvement of the qualitative analysis and reduction of the time taken to process quantitative data, which was 33 percent shorter than seen with set-up A. In addition, set-up B presented a better cost-benefit relationship. CONCLUSIONS: Although both set-ups were adequate for kinematic analysis of head movements relating to EHC in infants, set-up B is more advantageous. The methodology for set-up B can be used in studies investigating head movements in either typical or atypical infants. The results from such studies could be used to complement assessments on at-risk infants and consequently could assist in implementing early interventions.

VIDEOGRAPHIC KINEMATIC ANALYSIS OF LAME HINDLIMB EQUINE MOVEMENTS. / ANÁLISE CINEMÁTICA VIDEOGRÁFICA DOS MOVIMENTOS DE EQUINOS SUBMETIDOS À CLAUDICAÇÃO DO MEMBRO POSTERIOR.

Lameness is one of the most common and complex locomotor disorders which compromises the athletic horse. Qualitative gait analysis is an important tool for equine lameness evaluation, applied by most of veterinary clinicians. This method is used to assign the lameness grade, but like any subjective method, it demands the clinician experience. Videographic kinematic analysis is a quantitative method that offers great accuracy without the biases of a qualitative assessment. The aim of the present study was to quantify the effects of a lame and nonlame hindlimb on the horse movement using three dimensional kinematic analyses based on cinematography. Six sound Purebred Arabian horses were filmed on a treadmill, at walk and trot, before and after induction of lameness. Lameness was induced in the left hindlimb using a transient lameness model. On both gaits, the animals demonstrated two vertical head movements per stride and after the induction of lameness this movement showed greater amplitude. After inducing lameness, the animals increased the stance time for the non-lame limbs and a global reduction in the stride length was observed. Changes details in the horse movements, which are important in the diagnosis of lameness, were provided by videographic analyses. KEY-WORDS: Biomechanics. Cinematographic. Gait analysis. Lameness.  

Claudicação é uma das mais complexas e comuns afecções do sistema locomotor que comprometem o cavalo atleta. A análise qualitativa de andamento é uma importante ferramenta na avaliação da claudicação, aplicada pela maioria dos clínicos veterinários. Este método é utilizado para avaliar o grau de claudicação, mas como qualquer método subjetivo, requer experiência por parte do clínico. A análise cinemática videográfica é um método quantitativo que oferece uma boa exatidão sem a variabilidade ligada a avaliação qualitativa. O objetivo deste estudo é quantificar os efeitos da claudicação em membros anteriores de um equino em movimento utilizando análise tridimensional baseada em cinematografia. Seis animais saudáveis da raça Puro Sangue Árabe foram filmados em uma esteira rolante, ao passo e ao trote, antes e após a indução da claudicação. A claudicação foi induzida no membro posterior esquerdo utilizando-se um modelo n&atild

Análise cinemática tridimensional do movimento de eqüinos em esteira rolante / Three-dimensional cinematic analysis of the horse movement in treadmill

Adaptou-se uma metodologia utilizada no estudo do movimento humano para analisar o movimento de eqüinos em esteira rolante de alto desempenho, construindo-se um sistema de calibração utilizando-se um teodolito eletrônico de alta precisão e calibradores que demarcavam o espaço ocupado pelo animal. Dessa forma, foram obtidas as coordenadas espaciais dos marcadores presentes nos calibradores, compondo o arquivo de calibração. Duas câmeras de vídeo (60Hz) foram posicionadas em vista lateral esquerda, distantes 5m da manta de rolagem da esteira a 1,8m de altura. As imagens foram enquadradas utilizando-se um monitor de vídeo. Para a validação do método, um membro da equipe movimentou, no espaço calibrado, uma haste rígida com marcadores fixados nas suas extremidades, distantes um do outro 43,8cm. Para a análise das imagens, utilizou-se o programa Dvideow, desenvolvido pelo Laboratório de Instrumentação para Biomecânica - UNICAMP. Após a reconstrução tridimensional das imagens utilizou-se um programa matemático para o cálculo do valor médio da distância entre os marcadores. Obteve-se, após a mensuração em 100 quadros, o valor médio de 43,7cm com coeficiente de variação de 0,8 por cento. Estes resultados mostram que a metodologia desenvolvida é precisa e adequada para o estudo da locomoção de eqüinos

A methodology used for the study of human movement was adapted to analyze the movement of equines in a high performance treadmill. An electronic high precision theodolite was used to construct a calibration system to demarcate the volume occupied by the animal. It was taken the three dimensions coordinates of each marker present in the calibrator, composing the calibration archive. Two video cameras (60 Hz) were located approximately 5m from the left lateral side of the treadmill at 1.8m height. The images had been fit using a video monitor. For the validation of the method, a member of the team moved into the calibrated space, a 43.8cm long rigid stick with markers settled in its extremities. For the analysis of the images, the Dvideow program developed by the Laboratório de Instrumentação para Biomecânica - UNICAMP was used. After the three-dimensional reconstruction of the images, the calculation of the distance between the markers of the stick was done in 100 frames. The mean was 43.7 cm with a variation coefficient of 0.8 percent. These results confirm that this methodology is precise and adequate for the study of the locomotion in horses

Análise cinemática tridimensional do movimento de eqüinos em esteira rolante / Three-dimensional cinematic analysis of the horse movement in treadmill

Adaptou-se uma metodologia utilizada no estudo do movimento humano para analisar o movimento de eqüinos em esteira rolante de alto desempenho, construindo-se um sistema de calibração utilizando-se um teodolito eletrônico de alta precisão e calibradores que demarcavam o espaço ocupado pelo animal. Dessa forma, foram obtidas as coordenadas espaciais dos marcadores presentes nos calibradores, compondo o arquivo de calibração. Duas câmeras de vídeo (60Hz) foram posicionadas em vista lateral esquerda, distantes 5m da manta de rolagem da esteira a 1,8m de altura. As imagens foram enquadradas utilizando-se um monitor de vídeo. Para a validação do método, um membro da equipe movimentou, no espaço calibrado, uma haste rígida com marcadores fixados nas suas extremidades, distantes um do outro 43,8cm. Para a análise das imagens, utilizou-se o programa Dvideow, desenvolvido pelo Laboratório de Instrumentação para Biomecânica - UNICAMP. Após a reconstrução tridimensional das imagens utilizou-se um programa matemático para o cálculo do valor médio da distância entre os marcadores. Obteve-se, após a mensuração em 100 quadros, o valor médio de 43,7cm com coeficiente de variação de 0,8 por cento. Estes resultados mostram que a metodologia desenvolvida é precisa e adequada para o estudo da locomoção de eqüinos(AU)

A methodology used for the study of human movement was adapted to analyze the movement of equines in a high performance treadmill. An electronic high precision theodolite was used to construct a calibration system to demarcate the volume occupied by the animal. It was taken the three dimensions coordinates of each marker present in the calibrator, composing the calibration archive. Two video cameras (60 Hz) were located approximately 5m from the left lateral side of the treadmill at 1.8m height. The images had been fit using a video monitor. For the validation of the method, a member of the team moved into the calibrated space, a 43.8cm long rigid stick with markers settled in its extremities. For the analysis of the images, the Dvideow program developed by the Laboratório de Instrumentação para Biomecânica - UNICAMP was used. After the three-dimensional reconstruction of the images, the calculation of the distance between the markers of the stick was done in 100 frames. The mean was 43.7 cm with a variation coefficient of 0.8 percent. These results confirm that this methodology is precise and adequate for the study of the locomotion in horses(AU)

Utilização do sistema Dvideow na analise cinematica do alcance manual de lactentes / Utilization of the Dvideow system in kinematic analysis of infants reaching movements

A analise cinematica tem sido utilizada como metodo de avaliacao para aumentar os conhecimentos sobre aquisicao e o desenvolvimento do alcance manual em lactentes. Metodos: quatro lactentes com idade de 4 a 6 meses (5+- 0,816) serviram como modelos para a adaptacao dessa metodologia. A condicao experimental consistiuna apresentacao de um brinquedo, na altura dos ombros dos lactentes. As avaliacoes foram filmadas e analisadas pelo sistema Dvideow. Foram testados o numero e a localizacao das cameras e dos iluminadores, alem do posicionamento e tamanho dos marcadores. Resultados: foi necessario utilizar, no minimo, 3 cameras digitais. A fim de possibilitar uma analise simultanea de ambos os membros superiores, uma das cameras foi posicionada atras e acima dos lactentes, enquanto duas outras foram colocadas nas laterais direita e esquerda. Para garantir a reflexao dos marcadores, foi necessario iluminar o lactente indiretamente, pois a luz direta interferia em seu comportamento. Marcadores esfericos de 0,5 cm proporcionaram maior precisao durante a analise. Os resultados obtidos foram apresentados de acordo com a trajetoria linear e angular de 10 alcances avaliados. Conclusao: Essa metodologia permite a analise cinematica do movimento de lactentes, a qual pode ser extremamente util para a compreensao do alcance de lactentes saudaveis

A influencia da estimulacao eletrica funcional associada ao treinamento em esteira com suporte parcial de peso na marcha de Hemipareticos / Influence on hemiparetic patients gait abilities from electrial functional stimulation during treadmill training with partial weight support

Avaliar os efeitos do treino em esteira eletrica com suporte parcial de peso associado a estimulacao eletrica funcional na marcha de sujeitos hemiplegicos por meio da analise de variaveis espaco-temporais. Metodo: para tal proposito foi utilizado o sistema A1-B-A2,no qual A1 e A2 correspondem ao treinamento em esteira eletrica com suporte parcial de peso e B, ao mesmo treinamento associado a estimulacao eletrica funcional. participaram deste estudo dois pacientes hemiparetcos cronicos que foram submetidos a treinamento durante 45 minutos, tres vezes por semana durante 9 semanas...