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Development of a global gait symmetry score using biomechanical parameters

Author(s): Cabral, Sílvia Arsénio Rodrigues

Date: 2016

Persistent ID: http://hdl.handle.net/10400.5/13202

Origin: Repositório da UTL

Subject(s): Gait; Symmetry; Global indices; Test-retest; Agreement; Reliability; Marcha; Simetria; Índices globais; Teste-reteste; Concordância; Fiabilidade; Domínio/Área Científica::Ciências Médicas::Ciências da Saúde


Description

The clinical implications of an asymmetric gait pattern led to a growing interest in restoring gait symmetry in clinical populations. This entails the accurate and reliable assessment of overall gait symmetry. Given the limitations of pre-existing symmetry indices, the aim of this thesis was to develop and test a new global index for gait symmetry that comprised information from the lower limbs, trunk and pelvis, throughout the entire gait cycle. To achieve this goal, four studies were conducted. In the first study, a global symmetry index, based on the bilateral differences in 3D joint angles, was developed and tested by comparing the scores obtained by healthy individuals in three walking conditions, in which different levels of asymmetry were induced artificially. The second and third studies analysed the inter-session agreement and reliability of this and other global indices, also in a healthy group. Based on the obtained results, the first index was refined by replacing the joint angles with the joint linear positions. The final study tested the ability of this new index to detect the presence of higher levels of asymmetry in a group of patients with an expected asymmetric gait pattern. These studies showed that while symmetry indices based on joint angles can detect acute changes in symmetry within the same session, their poor inter-session repeatability prevents their application to assess differences in symmetry over time and among individuals. On the other hand, the final index proposed in this thesis has good inter-session agreement and reliability, and is sensitive to the increased level of asymmetry typically found in patients with an asymmetric gait pattern. These findings suggest that this index may be a useful tool to assess gait symmetry in a clinical context.

As implicações clínicas de um padrão de marcha assimétrico levaram ao crescente interesse na recuperação da simetria da marcha em populações clínicas. Isto requer uma avaliação precisa e fiável da simetria da marcha na sua globalidade. Dadas as limitações dos índices de simetria pré-existentes, o objectivo desta Tese foi desenvolver e testar um novo índice global de simetria da marcha que abrangesse informação dos membros inferiores, do tronco e da pélvis, ao longo do ciclo completo da marcha. Para alcançar este objectivo, foram realizados quatro estudos. No primeiro, este índice, desenvolvido com base nas diferenças bilaterais de ângulos articulares em 3D, foi testado através da comparação dos resultados obtidos por indivíduos saudáveis em três condições de marcha, nas quais diferentes níveis de assimetria foram induzidos artificialmente. Os segundo e terceiro estudos analisaram a concordância e fiabilidade inter-sessão deste e de outros índices globais, também num grupo saudável. Com base nos resultados obtidos, o primeiro índice foi aperfeiçoado, substituindo os ângulos inter-segmentares pelas posições lineares das articulações. O estudo final testou a capacidade deste novo índice detectar a presença de níveis de assimetria superiores num grupo de indivíduos, cujo padrão de marcha é expectavelmente assimétrico. Estes estudos mostraram que, enquanto os índices baseados em ângulos articulares conseguem detectar alterações agudas na simetria dentro da mesma sessão, a sua baixa repetibilidade entre sessões desaconselha a sua aplicação para avaliar diferenças na simetria ao longo do tempo e entre indivíduos. Por outro lado, o índice proposto nesta Tese apresenta uma boa concordância e fiabilidade inter-sessão, e é sensível ao nível de assimetria tipicamente encontrado em sujeitos com um padrão de marcha assimétrico. Estas conclusões sugerem que este índice poderá ser uma ferramenta útil para a avaliação da simetria da marcha em contexto clínico.

Document Type Doctoral thesis
Language English
Advisor(s) Veloso, António Prieto
Contributor(s) Repositório da Universidade de Lisboa
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