“Basics in motion analysis “ Kinematics of GAIT …trama.deib.polimi.it/.../Galli_kinematics.pdf · 1 Course “Basics in Motion Analysis” TRAMA Project September 10 - 12 th

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Course “Basics in Motion Analysis” TRAMA Project

September 10 - 12 th 2007

““BasicsBasics in in motionmotion analysisanalysis ““

KinematicsKinematics of GAITof GAIT

MilanMilan, , SeptemberSeptember 1010--21 21 SeptSept 20072007

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Video

Gait Analysis

Scheletro

2

3



4



Fig.44

HEEL STRIKE HEEL STRIKETOE OFF

LEFT

3

5



The report analysis

6



The spatial and temporal parameters

4

7



8



The gait cycle

Stance phase : 60% Swing phase : 40%

Normal values

5

9



Stance o

appoggio Swing o

volo

10



The gait cycle

Stance phase o fase di

appoggio:

First double support

Single limb stance

Second double supportSwing phase

6

11



Fase di stance

FOOT-FLAT (LOADING RESPONSE): la pianta del piede ècompletamente in contatto con il

terreno

(NORMALI: 0% - 10% gait cycle)

MIDSTANCE: inizia con lo stacco del

piede controlaterale. Il COG è

direttamente sopra il piede e

raggiunge il suo punto più alto (NORMALI: 10% - 30% gait cycle)

HEEL-OFF (TERMINAL STANCE) : il tallone si solleva dal terreno e inizia la fase propulsiva

causata dai muscoli posteriori

della gamba che flettono la

caviglia


HEEL-STRIKE (INITIAL CONTACT): inizia il ciclo del

passo. Il COG

assume la posizione

più vicina al terreno

TOE-OFF (PRESWING): termina

la fase di stance e il piede si stacca dal terreno


12



INITIAL SWING: l’arto si sposta in avanti

appena dopo lo stacco del piede; viene impressa all’arto un’accelerazione nella

direzione dell’avanzamento

NORMALI: 60% - 70% gait cycle)

MIDSWING: l’arto passa sotto il corpo. L’arto

controlaterale è in midstance(NORMALI: 70% - 85% gait cycle)

TERMINAL SWING: l’arto continua il

movimento in avanti e subisce una

decelerazione per stabilizzarsi e prepararsi al successivo appoggio


Fase di swing

7

13



Other quantities

Stridelength = = = = StepStepStepStepRightRightRightRight + + + + StepStepStepStepLeftLeftLeftLeft

Left steplengthRight steplength[cm]

14



Nomalization on subject high.

8

15



Step width

Step width [mm]

16



Walking speed

Number of step per unit time

[step/min]

Cadence

Cadence *step lenght = Vel [m/s]

9

17



First sheet: Temporal parameters

18



10

19



20



Clinical example

11

21



Stance phase right: 65%

Swing phase dx: 35%

Step width 159 mm vs 130 mm norm

Vel:0.80 m/sec vs 1,15 m/sec

Stance phase left: 56%

Swing phase sx: 44%

Step lenght 846 mm a dx 852 mm a sx vs 1100 norm

H=123 cm

Right hemiplegia

22



Diplegia (1922)

12

23



Principali alterazioni dei parametri spazio/temporali

VIDEO Pdf

24



Senza tutori

13

25



Senza tutori

26



Con tutori

14

27



From marker…….

Flexion/estention abdo/adduzione

esternal internal rotation

2^ pag of REPORT

28



Marker “real” (on the patient)

Marker “Virtual” (Computed with a Mathematical computation)

Zg

15

29



30



PELVIS

HIP

KNEE

ANKLE

Frontal Sagittal Horizontal

16

31



Main alterations

32



PELVIS

POSTERIOR TILT

GLUTEUS ,ischiocrurali, LUBAR CIFOSIS

17

33



PELVIS

ANTERIOR PELVIC TILT

Tension of hip flexors

Weakness of hip extensors

Weakness of abdominals

Deficit in maintaining equilibrum

34



PELVIS: shape

SINGLE BUMP (EMIPLEGIA)

DOUBLE BUMP (DIPLEGIA)

18

35



Scheletro

36



Anca

Alterazioni della funzione flessoria/debolezza estensori

Gait pdf

19

37



Anca abdotta

Scheletro Video

38



KNE

INCREASED FLEXION AT INITIAL CONTACT

Co-contraction quads e ischiocrurali

Equinus

Increased hip joint flexion

20

39



KNEE JOINT

RIDUCED FLEXION IN SWING

Rectus femoris spasticity

40



Diplegia

Hemiplegia

Skeleton

21

41



ANKLE JOINT

INCREASED DORSIFLEXION IN STANCE

Triceps weakness

Over lengthening of Achille Tendos

42



ANKLE JOINT

Reduction of DORSIFLEXION IN STANCE

Triceps spasticity

22

43



Ankle joint

INCREASED PLANTAL FLEXION IN SWING

Triceps spasticity

Drop foot

44



Hemiplegia Gait Scheletro

Diplegia

23

45



Foot progression

Video Gait Scheletro

46



Valutazione dello standing

Gait Scheletro

24

47



WHITWHITOUT

Con e senza tutori

48



Thank you

25

49



Pelvic obliquity- obliquità pelvica

-10

-5

0

5

10

0 20 40 60 80 100

% Ciclo del Passo

Gra

di

Media Media+Dev.St Media-Dev.St

Up

Dw n

NORMALI

IC: 0°

LOADING RESPONSE: 5°

MIDSTANCE: 0°

TERMINAL-STANCE/PRE-

SWING: -5°

TERMINAL-SWING: 0°

50



-10

0

10

20

0 20 40 60 80 100

% Ciclo del Passo

Gra

di


Ant

Pos

Anterior Posterior Tilt- antiversione e retroversione pelvica

NORMALI

IC: 10°ROM: 5°

MEAN VALUE: 10°

26

51



-20

-10

0

10

20

0 20 40 60 80 100

% Ciclo del Passo

Gra

di

M edia M edia+Dev.St M edia-Dev.St

Int

Ext

Pelvic rotation – Rotazione pelvica

NORMALI

IC: 5°TERMINAL-STANCE/PRE-SWING: -5°TERMINAL-SWING: 5°

52



Hip Abd/adduction –abdo/adduzione dell’anca

-10

-5

0

5

10

0 20 40 60 80 100

% Ciclo del Passo

Gra

di


Add

Abd

NORMALIIC: 0°LOADING RESPONSE: 5°MIDSTANCE: 0°TERMINAL-STANCE/PRE-SWING: -5°TERMINAL-SWING: 0°

From Esmac/Siamoc course 2001

27

53



-20

-10

0

10

20

30

40

50

0 20 40 60 80 100

% Ciclo del Passo

Gra

di


Flx

Ext

Hip flexion extension- flesso estensione dell’anca

NORMALIIC: 35°TERMINAL-STANCE: -5°; -10°TOE-OFF: 0°MID-SWING/TERMINAL-SWING: 35°

54



HIP ROTATION

-30

-20

-10

0

10

20

30

% gait cycle

deg

rees

MEDIA MEDIA - DS MEDIA + DS

NORMALIROM <10°IC: -10°LOADING RESPONSE: 0°

28

55



-20

0

20

40

60

80

0 20 40 60 80 100

% Ciclo del Passo

Gra

di


Flx

Ext

Knee flexion estention – flesso estensione di ginocchio

NORMALIIC: 10°LOADING RESPONSE: 20°MIDSTANCE: 5°TOE-OFF: 40°- 50°EARLY-SWING: 60°TERMINAL-SWING: 5°ROM: 55°

56



-30

-20

-10

0

10

20

0 20 40 60 80 100

% Ciclo del Passo

Gra

di


Dor

Pla

Ankle plantar/dorsiflexion- dorsiflessione plantare

NORMALI

IC: -5°

MIDSTANCE: 10°- 15°

TOE-OFF: -25°

ROM: 35°

29

57



-25

-15

-5

5

15

0 20 40 60 80 100

% Ciclo del Passo

Gra

di


Int

Ext

Foot progression- Rotazione del piede

NORMALI

IC: -10°

ROM STANCE PHASE: 5°TOE-OFF: -5°

ROM SWING PHASE: 5°

58



PELVIS WIDTH: Distanza tra le due

creste iliache (parti interne) [mm] PELVIS HEIGHT: Distanza verticale (a

paziente sdraiato) tra la cresta iliaca

anteriore e la linea orizzontale passante

per il grande trocantere parallela al piano

del lettino [mm]

30

59



KNEE DIAMETER: Distanza tra i

condili femorali [mm]ANKLE DIAMETER: Distanza tra il malleolo

esterno ed il malleolo interno [mm]

LEG LENGTH: Distanza tra le creste iliache anteriori

ed il punto intermedio tra il malleolo esterno ed il

malleolo interno [mm]

60



Misure antropometriche per protocollo Davis

31

61



Glossario

62



FLESSIONE: avvicinamento di due segmenti adiacenti

ESTENSIONE: allontanamento di due segmenti adiacenti

ADDUZIONE: avvicinamento all’asse mediale

ABDUZIONE: allontanamento dall’asse mediale

INTRAROTAZIONE: avvicinamento all’asse mediale

EXTRAROTAZIONE: allontanamento dall’asse

mediale

Movimenti permessi e convenzioni

Piano sagittale

Piano frontale o coronale

Piano orizzontale o trasversale

32

63



64



33

65



66



PELVI

TILTING PELVICO ANTERIORE

Tensione flessori anca

Ipostenia estensori dell’anca

Ipostenia addominali

Deficit equilibrio

34

67



INTERVENTO NELLE PARALISI CEREBRALI INFANTILI

68



TENSIONE PSOAS

Crouch gait

Generatori di potenza

35

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TENSIONE PSOAS

CINEMATICA:

Anterior pelvic tilt

Double bump pelvis

Ridotta estensione d’anca in terminal stance

70



TENSIONE PSOAS

CINETICA:

Pattern estensorio d’anca dominante

36

71



TENSIONE PSOAS

TRATTAMENTO:

Allungamento intramuscolare psoas

72



ISCHIOCRURALI

CINEMATICA:

Eccessiva flessione di ginocchio @ IC, MS, TS

Pelvic tilting posteriore

Limitata flessione d’anca in mid & terminal swing

37

73



ISCHIOCRURALI

CINETICA:

Costante momento estensorio in stance dovuta a crouch

(GRF cade posteriormente al ginocchio)

74



ISCHIOCRURALI

TRATTAMENTO:

Serial casting

Botox

Allungamento ischiocrurali

38

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RETTO FEMORALE

CINEMATICA:

Diminuita flessione in swing e/o ritardo nel picco

76



RETTO

TRATTAMENTO:

Transfer del retto su gracile o sartorio

39

77



GASTROCNEMIO

CINEMATICA

Stance:

Equino

Limitato 2nd rocker

Anomala PF/KE couple

Swing:

•Drop foot

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GASTROCNEMIO

CINETICA:

Anomalo momento precoce

Double bump

Generazione di potenza in MS

Diminuita generazione di potenza al push off

Aumentato momento flessorio al ginocchio

40

79



GASTROCNEMIO

TRATTAMENTO:

AFO

Serial casting

Botox

Allungamento gastrocnemi o achille (Strayer - Hoke)

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