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Gait Variability and IEMG Variation in Gastrocnemius and Medial Hamstring Muscles on Inclined Even and Uneven Planes - 20/09/22

Doi : 10.1016/j.irbm.2021.02.006 
V.M. Akhil a, b, V. Jobin a, M. Ashmi c, , P.K. Rajendrakumar a, K.S. Sivanandan d
a Department of Mechanical Engineering, National Institute of Technology Calicut, India 
b Department of Mechanical Engineering, National Institute of Engineering, Mysore, India 
c Department of Electrical Engineering, National Institute of Technology Calicut, India 
d Department of Biomedical Engineering, Manipal Institute of Technology, India 

Corresponding author.

Abstract

Objectives

The deviation in gait cycle due to trunk acceleration and muscle activity on even and uneven inclined planes should be analyzed for the design of lower limb exoskeletons. This study compares the gait variability of gastrocnemius and medial hamstring muscle activity variation of twenty young male adults on inclined even and uneven planes.

Material and methods

The individuals walked on a long, 10° inclined even and uneven plane in both up-the-plane and down-the-plane directions at their preferred speed (average speed is 1.2 m/s). Gait variability during walking was calculated using an average standard deviation of trunk acceleration and the significance of change was calculated using two-way-ANOVA. For studying the difference between integrated electromyography (IEMG) values of walking on even and uneven planes, two parameters Normalized IEMG Percentage (NIP) and IEMG Variation Percentage (IVP) were chosen for the analysis.

Results

The results strongly agree with the hypothesis that gait variability hikes in the vertical direction of subject with a p-value of 0.04. The IEMG range of medial-hamstring muscle while walking on even and uneven plane is not highly significant for swing (0.44) as well as stance phase (0.47). While walking on an inclined uneven plane, the response of gastrocnemius muscle indicated the variation of NIP between 14.31% to 64.63%. It was observed that NIP and IEMG values of medial-hamstring muscles during backward walking have a resemblance.

Conclusion

Trunk variability had a significant change in the vertical direction (V) and was insignificant in medial-lateral (ML) and anterior-posterior (AP) orientations for both even and uneven inclined planes during forward and reverse walking. The muscle activity of gastrocnemius and medial-hamstring muscles does not have sound variations while walking on the inclined uneven plane.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Graphical abstract

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Highlights

Comparison of gait variability and muscle activity of healthy subjects on inclined even and uneven planes.
The significance of change in gait variability was calculated using two-way-ANOVA.
The difference between IEMG values was analyzed using Normalized IEMG Percentage (NIP) and IEMG Variation Percentage (IVP).
There is insignificant gait variability in medial-lateral and anterior-posterior directions.
There are no sound variations in IVP of the gastrocnemius and medial-hamstring muscles between even and uneven plane walking.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : Gait variability, ANOVA, IEMG, NIP, IVP


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Vol 43 - N° 5

P. 447-455 - octobre 2022 Retour au numéro
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