Analys av muskelaktivitet i underbenet vid gång - Diva 1119292/FULLTEXT01.pdf · Analys av muskelaktivitet…

Embed Size (px)

Text of Analys av muskelaktivitet i underbenet vid gång - Diva 1119292/FULLTEXT01.pdf · Analys av...

INOM EXAMENSARBETE TEKNIK,GRUNDNIV, 15 HP

, STOCKHOLM SVERIGE 2017

Analys av muskelaktivitet i underbenet vid gngEn studie p tre olika fotledsortoser

DIDRIK NIMANDER

SIMON SDERLUND

KTHSKOLAN FR TEKNIK OCH HLSA

i

Detta examensarbete har utfrts i samarbete med Karolinska Institutet

Handledare p Karolinska Institutet: sa Frberg, Karolinska Institutet, Institutionen fr klinisk vetenskap, intervention och teknik, Enheten fr ortopedi och bioteknologi.

Analys av muskelaktivitet i underbenet vid gng -En studie p tre olika fotledsortoser

Analysis of muscle activity of the lower leg at walking

speed -A study on three types of ankle foot orthoses

D i d r i k N i m a n d e r S i m o n S d e r l u n d

Examensarbete inom medicinsk teknik Grundniv, 15 hp

Handledare p KTH: Tobias Nygren och Mattias Mrtensson Examinator: Mats Nilsson

Skolan fr teknik och hlsa

Kungliga Tekniska Hgskolan KTH STH

SE-141 86 Flemingsberg, Sweden http://www.kth.se/sth

2017

ii

Sammanfattning

Projektet syftade till att undersoka skillnaden pa tre olika utformningar av fotledsortoser nar det kommer till muskel-

aktivitet i underbenet vid gang. Det genomfordes pa grund av att det finns fa studier pa hur olika fotledsortoser

forhaller sig till varandra, darmed ar kunskapen begransad. Tillvagagangssattet var att skriva ett matlabskript som

manipulerade och analyserade all indata och levererade jamforbara resultat for de enskilda ortoserna.

Analysen skedde i fyra overgripande moment dar det forsta var att manipulera EMG:ts radata for att forenkla anal-

ysen av den, det andra momentet var att definiera stegtider utifran fotsuletrycksdata. Tredje momentet innefattade

att manipulera referensdata pa samma satt som i moment ett och det fjarde var att uttrycka EMG-data i procent

av referensdatan.

Efter att EMG-data analyserats sa jamfordes de olika ortoserna genom att medelvarden fran samtliga forsokspersoner

beraknades i Excel.

Resultaten visade att muskelaktiviteten i Triceps Surae overlag verkar minska med okad plantarflexion. Slutsatsen

fick delas upp muskel for muskel och har ingen genomgaende trend utan slutsatsen blev olika for varje muskel.

iii

iv

Abstract

The aim of this project is to investigate the differences in muscle activity of the lower leg between three types of ankle

foot orthoses. The reason behind the project is that there is little knowledge about differences between different

types of orthoses. The method used to tackle this task was to write a Matlab script that manipulated and anlyzed

all the data required to yield a result for each individual orthoses that then could be used to compare them to each

other.

This was done in four major steps, the first of which was to manipulate the EMG-data of the chosen file so that it

became easier to analyze, the second step was to use the data from a pressure sole to determine when steps started

and ended. Thirdly, the reference data was manipulated in the same way as in step one. The fourth and final step

was to express the chosen file in percent of the reference data. Finally, Excel was used to compare the different

orthoses by calculating mean values from the test subjects data.

The results showed that the muscel actvity in Triceps Surae seems to decrease with increased plantarflexion.

The conclussion had to be divided into one conclussion per muscle, the different conlussions differed for every muscle.

v

vi

Forkortningar

AW - Aircast walker

BF - Barfota

DB - Dorsal brace

DF - Dorsalflexion

EMG - Elektromyografi

FT - Fotsuletryck

GL - Gastrocnemius lateralis

GM - Gastrocnemius medialis

MVC - Maximum Voluntary Contraction

PF - Plantarflexion

ROM - Range of motion

RMS - Root Mean Square

Sol - Soleus

TA - Tibialis anterior

TS - Triceps Surae

vii

.

viii

Innehallsforteckning

1 Introduktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

1.1 Mal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

1.2 Avgransningar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

2 Bakgrund . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

2.1 Datainsamling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

2.2 Fysiologi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

2.3 Ortos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

2.4 Elektromyografi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

3 Metod . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

4 Resultat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

5 Diskussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

6 Slutsats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

7 Kallforteckning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

Bilagordddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddllll

Bilaga A Figurerddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddll

Bilaga B Tabellerdddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddlll

Bilaga C Matlabskriptdddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddlll

ix

x

1. Introduktion

Varje ar drabbas ungefar 2 600 personer i Sverige av

halseneruptur framst i aldern 40-59 och en del av dessa

behover i samband med det suturera halsenan(1,2).

Denna operation kraver lang rehabilitering och ett

vanligt behandlingsalternativ ar da att anvanda en

fotledsortos for att avlasta halsenan under

rehabiliteringstiden(3).

Det man stravar efter ar en fotledsortos som

immobiliserar fotleden pa ett sadant satt att man

tillater tillrackligt med rorlighet for att minska atrofi,

men motverka att halsenan utsatts for krafter som kan

motverka lakningsprocessen(4,5).

I dagslaget finns det begransat med kunskap om hur

olika fotledsortoser skiljer sig med avseende pa

muskelaktivitet. Med anledning av detta syftar det har

projektet till att analysera Elektromyografi(EMG)-data

fran vadmuskulaturen vid gang med tre olika

utformningar pa fotledsortoser som ar avsedda for att

immobilisera fotleden, samt vid barfotagang.

Resultaten fran detta projekt ar planerade att anvandas

i en mer omfattade, hittills, opublicerad studie dar man

aven anvander ultraljudsbilder pa halsenan for att

berakna hur mycket kraft den utsatts for. Data som

analyseras i detta projekt kommer fran denna, mer

omfattande studie som leds av Asa Froberg

(Specialistlakare, Ortopedkliniken, Karolinska

Huddinge).

1.1 Mal

Malet ar att undersoka skillnader i muskelaktivitet i

underbenet mellan tre olika fotledsortoser samt utan

ortos. Resultatet ska astadkommas genom analys av

erhallen EMG-data samt data fran

fotsuletrycksmatningar.

1.2 Avgransningar

Den EMG-data som erhallits innehaller matningar fran

fyra stycken muskler: Gastrocnemius lateralis (GL),

Gastrocnemius medialis (GM), Soleus (Sol) och Tibialis

anterior (TA). Det ar muskelaktiviteten i dessa muskler

som kommer att undersokas.

De data som anvands kommer fran atta man i aldern

40-50 detta pa grund av att det var mer relevant med en

homogen testgrupp for att jamfora ortoserna nar bara

halften av de tankta antalet forsokspersoner skulle

testas. Anledning till att man valdes framfor kvinnor ar

att halseneruptur i 90 % av fallen drabbar man och den

grupp med flest incidenser ar man i aldern 40-59(2,3).

1

2. Bakgrund

2.1 Datainsamling

I studien fran vilken data har erhallits har tre stycken

varianter av fotledsortoser anvants som alla har som

uppgift att immobilisera fotleden pa olika satt. De tre

sorterna som kallas Dorsal brace (DB, se figur

A.1),Aircast Walker (AW, se figur A.2) och Range of

motion (ROM, se figur A.3) gar alla att stalla in for att

modifiera i vilken position fotleden lases i, ortoserna har

testats for tva till tre olika installningar beroende pa

ortos (se tabell 2.1 nedan).

Tabell 2.1. Tabell over de olika installningarna och

ortostyperna som testades under forsoken.

Ortos Installning 1 Installning 2 Installning 3

Barfota 2 km/h 3 km/h 10 km/h

AW 3 kil 1 kil 0 kil

ROM 30 PF 10 PF 10 DF

DB 1 kil 0 kil

For varje installning som testades gjordes forsoken tre

ganger om. Forsoken planeras att goras pa 16 stycken

forsokspersoner i 40-55 ars aldern, varav atta stycken