HHS. Opdracht 3. Biokinematica I. Ilse Speelman Joppe Korfage Danny Zomerhuis Veron t Hart BT-1o

Transcriptie

1 HHS Opdracht 3 Biokinematica I Ilse Speelman Joppe Korfage Danny Zomerhuis Veron t Hart BT-1o

2 Opdracht 1, V2C Inleiding Om een analyse van een beweging uit te voeren kan er gebruik worden gemaakt van het programma V2C. In het programma wordt een AVI-file geladen, dit AVI-file bevat een aantal frames. Om een beweging te kunnen analyseren worden per frame de hoeken gemeten van de betrokken gewrichten. Vervolgens kan er in het programma een grafiek worden gemaakt van de verschillende hoekgroottes, dit kan vervolgens weer gedifferentiëerd worden tot de hoeksnelheid en hoekversnelling. Voor deze opdracht worden de verschillen in minimale en maximale hoek, hoeksnelheid en hoekversnelling van de knie met elkaar vergeleken tijdens het fietsen met en zonder een beperkte knieflexie. Methode Allereerst zijn er 2 filmpjes gemaakt, zonder een opgelegde beperking en een met een opgelegde beperking. De gekozen beperking is een flexiebeperking van de knie tot 90 graden. Deze zijn vervolgens beide bewerkt in het programma VirtualDub om de filmpjes terug te brengen tot 1 cyclus. Deze bewerkte AVI-bestanden werden vervolgens in V2C geladen om de beelden te analyseren. Allereerst werd de kniehoek gemeten in de verschillende frames en werd hier een grafiek van gemaakt. Vervolgens werd er met behulp van V2C de grafiek van de hoeken gedifferentiëerd naar een grafiek met hoeksnelheden en een grafiek met hoekversnellingen. Hypothese Wanneer er sprake is van een beperkte knieflexie zal de range of motion kleiner worden, doordat de minimale kniehoek groter is dan zonder beperking. Doordat de range of motion kleiner is met een beperking zullen de hoeksnelheid en de hoekversnelling ook lager liggen, aangezien er kleinere bewegingsuitslagen plaatsvinden. Samengevat zijn de hypothesen: Bij een beperkte knieflexie zullen er minder grote bewegingsuitslagen plaatsvinden. De hoekversnelling en de hoeksnelheid zullen bij een beperkte knieflexie kleiner worden omdat er minder grote bewegingsuitslagen plaatsvinden.

3 Resultaten Hieronder volgt de grafiek met de hoekveranderingen tijdens het fietsen zonder beperking. (afbeelding 1) Afbeelding 1 Deze grafiek kan gedifferentieerd worden tot de grafiek met hoeksnelheden. (afbeelding 2) Afbeelding 2

4 Waarna deze weer gedifferentieerd kan worden tot de grafiek met de hoekversnellingen. (afbeelding 3) Afbeelding 3 Vervolgens is precies hetzelfde gedaan voor de hoeken met een beperking. De grafiek met de verschillende kniehoeken. (afbeelding 4) Afbeelding 4

5 De grafiek met de hoeksnelheden. (afbeelding 5) Afbeelding 5 En de grafiek van de hoekversnellingen met een beperking. (afbeelding 6) Afbeelding 6

6 In tabel 1 zijn de minimale en maximale waardes uit de bovenstaande grafieken gezet. De hoekgroottes zijn in graden, de hoeksnelheid en de hoekversnelling zijn in graden per seconde. Zonder beperking Met beperking Minimaal Maximaal Minimaal Maximaal Hoekgrootte Hoeksnelheid hoekversnelling Tabel 1 Conclusie Uit tabel 1 valt af te lezen dat het verschil in minimale en maximale hoekgrootte zonder beperking 60 graden is, terwijl dat verschil met beperking 70 graden bedraagt. De hypothese dat er bij een beperkte knieflexie minder grote bewegingsuitslagen zouden plaatsvinden in de knie blijkt dus onjuist. Het verschil tussen de minimale en maximale hoeksnelheid met en zonder beperking bedragen respectievelijk 5 en 10 graden per seconde. Bij de hoekversnelling is een verschil gemeten van 70 en 25 graden per seconde. De hypothese dat de hoeksnelheid en hoekversnelling bij een beperking afnemen is juist, maar niet omdat de bewegingsuitslagen kleiner zijn geworden maar doordat er een stuk langer word gedaan over een trapcyclus. Discussie Om een volgende keer een volledigere analyse uit te kunnen voeren van de fietscyclus moet de camera tijdens het filmen meer afstand hebben van de proefpersoon dan nu is gebeurd. Omdat de camera te dichtbij stond werd de voet niet tijdens de volledige fietscyclus vastgelegd en kon de enkelhoek niet worden geanalyseerd.

7 Deel 2, adductiebeperking Inleiding In dit onderzoek worden de verschillen in versnellingen van de romp gemeten tijdens het gaan met en zonder beperking. Er wordt hier gekeken naar versnellingsverschillen in drie richtingen, namelijk horizontaal van links naar rechts en voor naar achter en verticaal van boven naar beneden. De vraag is wat er veranderd aan dit patroon van versnellingsverschillen bij iemand met beperking aan één aangedane zijde t.o.v. iemand zonder beperking. In dit geval is er gekozen voor een adductiebeperking. Hypothese Horizontaal van links naar rechts: De proefpersoon met beperking zal waarschijnlijk zijn lichaam veel meer van links naar rechts verplaatsen. Er wordt verwacht dat de versnellingen daardoor groter zullen worden. Tijdens het overgaan van stand naar zwaaifase wordt verwacht dat er een grotere vertraging op zal treden waarna in het midden tijdens de zwaaifase een grotere versnelling zal optreden. De versnelling zal waarschijnlijk in het midden het grootst zijn. Horizontaal van voor naar achter: Waarschijnlijk veranderd er niets of nauwelijks iets aan de versnellingen in horizontale richting van voor naar achter. Verticaal van boven naar beneden: De verwachting in deze richting dat de versnelling met beperking ook groter is. Proefpersoon zal zijn/haar lichaam meer in hoogte verplaatsen om goed boven het stand been te komen (wat normaal gesproken gebeurt d.m.v. adductie). Methode Een proefpersoon krijgt voor de drie richtingen waarin de versnellingen worden gemeten versnellingsensoren aan zich bevestigd. Als referentie zullen er ook voetschakelaars worden gebruikt. Hierna zal de proefpersoon twee keer een paar meter lopen, een keer zonder beperking en een keer met. De beperking die wordt geanalyseerd is een adductiebeperking, maar de proefpersoon zal niet daadwerkelijk een beperking opgelegd krijgen. Hij zal tijdens het gaan een bredere gangbreedte simuleren. Er is gemeten met piëzo-resistieve sensoren. Dit zijn versnellingssensoren. Eerst worden de versnelling sensoren gekalibreerd, zo weet je wat voor signaal er verkregen wordt bij een bepaalde beweging. Wanneer er 1g in de verticale richting wordt weergegeven staat de persoon stil. 1g is namelijk gelijk aan de standaard zwaartekracht.

8 Resultaten In figuur 1 zijn de resultaten te zien van de metingen zonder beperking, in figuur 2 zijn de resultaten te zien van de metingen met beperking. Figuur 1, gaan zonder adductiebeperking. Figuur 2, gaan met adductiebeperking.

9 Conclusie Versnellingen in de richting van links naar rechts. Wat opvalt is dat, naar verwachting, voornamelijk de versnellingen in de richting van links naar rechts toenemen. Dit komt omdat de adductiebeperking zorgt voor een belemmering, namelijk het boven het draagvlak brengen van het lichaamszwaartepunt. In het plaatje van figuuur 3 ziet u hoe een persoon normaal gesproken d.m.v. adduceren in evenwicht blijft. In het laatste plaatje van figuur 3 ziet u hoe dit bij een adductiebeperking gecompenseerd wordt. De persoon gaat in dat geval van links naar rechts schommelen, wat zorgt voor grotere versnellingen. Figuur 3 Versnellingen in de richting van voor naar achter Met de versnellingen in de richting van voor naar achter veranderd er vrij weinig. In tegenstelling tot de hypothese die er is opgesteld, is in de grafieken (figuur 1 en 2) te zien dat er niet veel verandering optreed in de versnelling van voor naar achter in horizontale richting. Het kleine verschil dat in de figuren waarneembaar is, is dat er met beperking minder uitschieters zijn dan zonder beperking. Dit is te verklaren doordat er in de richting van voor naar achter minder wordt geschommeld dan bij een normaal gangpatroon.

10 Versnellingen in verticale richting De pieken en dalen van de verticale versnelling van de romp zijn bij de test met beperking iets extremer dan bij de test zonder beperking. Bij een adducerend been liggen de heupen, en dus de romp, lager dan bij een niet adducerend been. Zie figuur 4 Figuur 4 Discussie Omdat er maar een meting gedaan is aan een proefpersoon is het eigenlijk niet reëel om conclusies te trekken uit deze resultaten. Voor een goed onderzoek zouden er meerdere testen gedaan moeten worden met meerdere proefpersonen. Ook heeft de proefpersoon gelopen alsof deze een beperking had. In werkelijkheid was dat niet zo en is er ook geen beperking aan gebracht. Om een beter beeld te krijgen zouden de proefpersonen de beperking opgelegd moeten krijgen of zouden er proefpersonen gezocht moeten worden die deze beperking daadwerkelijk hebben.