Effect of upper extremity swing restrain on walking energy consumption and balance

Üst ekstremite salınımı kısıtlanmasının yürüme enerji tüketimine ve dengeye etkisi

Abstract

Objectives: This study aims to investigate the effects of arm swing restrain on preferred walking speed, amount of oxygen spent during walking and vertical displacement of the center of mass.Materials and methods: Between February 2011 and April 2011, a total of 52 healthy male volunteers, in the age range of 18 to 30, participated in the study and five different walking models were used. Individuals' preferred walking speeds on the ground were determined for each model. Their oxygen expenditures were recorded while individuals walked on the treadmill at this speed for seven minutes. We placed a marker on the first sacral vertebrae and used two infrared cameras to determine the changes in vertical displacement of the center of mass during walking.Results: We found a significant difference (F(3.734, 204) = 5.606, p < 0.05) between normal (0.158±0.021 mL/kg/m) and at side restraint (0.166±022 mL/kg/m) and at front restraint (0.166±023 mL/kg/m) models in oxygen cost. We also found a significant difference (F(3.461, 204) = 5.144, p < 0.05) between normal (3.81±0.94 cm) and at side restraint (4.36±1.05 cm) and at front restraint (4.25±0.93 cm) models in terms of vertical displacement of the center of mass. Preferred walking speed in the normal model (5.06±0.62 km/hr) was significantly higher (F(3.387, 204) = 10.433, p < 0.05) than other models (at right restraint; 4.93±0.65 km/hr, at left restraint; 4.92±0.62 km/hr, at side restraint; 4.88±0.61 km/hr, and at front restraint; 4.88±0.56 km/hr).Conclusion: We are of the opinion that arm swing helps providing balance but in the situation of both arm restrain, since biomechanical systems cannot compensate this modification, it may increase the vertical displacement of the center of mass and oxygen cost of walking. We think that our findings may help individuals with balance problems regarding the prevention of daily accidents

Özet

Amaç: Bu çalışmada, kol salınımı kısıtlanmasının tercih edilen yürüme hızı, yürüme sırasında harcanan oksijen miktarı ve vücut kütle merkezi dikey yer değişimi üzerine etkileri araştırıldı.Gereç ve yöntemler: Çalışmaya Şubat 2011 - Nisan 2011 tarihleri arasında yaşları 18-30 yıl arasında değişen 52 sağlıklı erkek gönüllü katıldı ve beş farklı yürüme modeli kullanıldı. Her yürüme modeli için bireylerin zeminde tercih edilen yürüme hızları belirlendi. Bireyler bu hız ile koşu bandında yedi dakika yürütülerek oksijen tüketimleri kaydedildi. Birinci sakral vertebraya işaretleyici yerleştirildi ve iki kızıl ötesi kamera ile yürüme sırasında vücut kütle merkezi dikey yer değişimini belirlemek için kayıt yapıldı.Bulgular: Oksijen maliyeti açısından normal (0.158±0.021 mL/kg/m) yürüme ile yanda bağlı (0.166±022 mL/kg/m) ve önde bağlı (0.166±023 mL/kg/m) yürüme modelleri arasında anlamlı fark bulundu (F(3.734, 204) = 5.606, p < 0.05). Vücut kütle merkezi dikey yer değişimi açısından da normal (3.81±0.94 cm), yanda bağlı (4.36±1.05 cm) ve önde bağlı (4.25±0.93 cm) yürüme modelleri arasında da anlamlı fark bulundu (F(3.461, 204) = 5.144, p < 0.05). Normal yürümede (5.06±0.62 km/saat) tercih edilen yürüme hızı anlamlı olarak diğer modellerdeki (sağ kol bağlı; 4.93±0.65 km/saat, sol kol bağlı; 4.92±0.62 km/saat, yanda bağlı; 4.88±0.61 km/saat ve önde bağlı; 4.88±0.56 km/saat) yürüme hızlarından yüksekti (F(3.387, 204) = 10.433, p < 0.05).Sonuç: Kol salınımının dengeyi sağlamada yardımcı olduğu, ancak, her iki kol salınımının kısıtlandığı durumlarda biyomekanik sistemlerin bu değişikliği kompanse edemediği için vücut kütle merkezi dikey yer değişimini ve yürümenin oksijen maliyetini artırdığı kanısındayız. Denge sorunu yaşayan bireylerde günlük kazaların önlemesi konusunda bulgularımızın yardımcı olabileceğini düşünmekteyiz