Title (eng): Test-Retest reliability of kinematic measurements in gait analysis of obese adolescents

Author: Makivic, B. (Bojan)

Description (deu): Masterarbeit, Fachhochschule St. Pölten, Studiengang Digital Healthcare, 2017

Description (deu): Einleitung: Die klinische Ganganalyse wird in der Literatur als Goldstandart zur Evaluierung von pathologischen Gangbildern bei PatientInnen beschrieben. In der Praxis werden bei 3D Ganganalysen klinische Entscheidungen typischerweise aufgrund aller aufgezeichneten Schritte getroffen, obwohl man möglicherweise mehr Interesse an einem repräsentativen Schritt haben könnte. Es wird vermutet, dass wichtige Informationen aufgrund der Mittelung aller Daten verloren gehen könnten. Eine visuelle Inspektion der einzelnen Schritte könnte dem entgegenwirken, ist in der Praxis aber mit erheblichem Zeitaufwand verbunden und daher nicht praktikabel. Aus diesem Grund hat sich die vorliegende Studie zum Ziel gesetzt, zu vergleichen, ob die gemittelten kinematischen Daten sich von einem auf Basis statistischer Analyseverfahren ausgewählten repräsentativen Schritt unterscheiden.
Methoden: 10 Jugendliche (2 Mädchen und 8 Jungen) mit einem altersbasierten Body-Mass Index (BMI) über der 97th Perzentile (Mittelwert ± Standardabweichung: Alter: 14.6 ± 2.8 Jahre, Körperhöhe: 169.3 ± 11.3 cm, Körpermaße: 99.2 ± 21.7 kg; BMI: 34.2 ± 3.9 kg/m²) wurden rekrutiert und mittels 3DGA-Einheiten untersucht. Eine multivariate Analyse nach Sangeux and Polak wurde verwendet um den repräsentativen Versuch (MRT) aus fünf Versuchen zu ermitteln. Eine durchschnittliche Kurve (AVG) wurde für jeden kinematischen Parameter berechnet. Die Ähnlichkeit der Kurven zwischen den repräsentativen und den gemittelten Versuchen wurde mittels eines linear fit Model (LFM) und mittlerer quadratischer Abweichung (RMSD) berechnet. Zusätzlich wurde die Test-Retest Reliabilität mittels dem Standard Error of Measurement (SEM) kalkuliert.
Ergebnisse: Die Ergebnisse des LFM zeigten eine gute Ähnlichkeit der Kurven zwischen AVG und MRT. Für alle drei Ebenen war der Determinationskoeffizient (R²) im Durchschnitt über 0,9. Den niedrigsten Wert wies der „foot progression angle“ in der Transversalebene auf (R²=0,82), während andere Werte wie z.B. der Knie- und Hüftwinkel in der Sagittalebene eine sehr gute Modelanpassung aufwiesen (R²=1,0). Die mittlere Quadratische Abweichung zwischen AVG und MRT für die Frontal-, Sagittal- und Transversalebene war im Durchschnitt 0.58° ± 0.2°, 1.13 ± 0.56° and 1.28 ± 0.4° für die erste Testung 0.65° ± 0.19°, 1.25° ± 0.72° and 1.34° ± 0.66° für den Retest. Der SEM zwischen Test und Retest war unter 5° für alle kinematischen Parameter. Dies deutet auf eine moderate bis gute Reliabilität hin.

Description (eng): Introduction: Clinical gait analysis is considered as gold standard for evaluating gait abnormalities in patients. In the 3D clinical gait analysis (3DGA) practice, decisions are typically made based on all the strides collected while the researcher might be more interested in the patient’s most representative stride. Important information from the shape of the curve might be lost if the averaging method is utilized whereas visual inspection of the most representative gait curve is a time-consuming job. Therefore, the purpose of this study was to investigate if it makes a difference in kinematic variables if one uses the approach to identify a most representative trial derived from functional median distance depth or by using an average across five trials curve.
Methods: 10 adolescent participants (2 girls and 8 boys) with an age-based body mass index (BMI) above 97th percentile (mean ± SD: age: 14.6 ± 2.8 years, height: 169.3 ± 11.3 cm, body mass: 99.2 ± 21.7 kg; BMI: 34.2 ± 3.9 kg/m²) were selected and administrated to two 3DGA sessions carried out by the same assessor. The multivariate analysis proposed by Sangeux and Polak was used to obtain a most representative trial (MRT) from five trials performed by each subject. An average curve (AVG) was calculated for each kinematic parameter as well. Waveform similarity between the most representative trial and the average curve was estimated with the linear fit model (LFM) and root mean square deviation (RMSD). Additionally, the test-retest reliability was quantified by calculating the standard error of measurement (SEM).
Results: The LFM results for each plane indicated good waveform similarity between AVG and MRT. For all three planes the average linear relationship (R²) was above 0.9. Among all other joints, the foot progression angle (FPA) showed the lowest R²=0,82 for single kinematic parameters while knee and hip angle in sagittal plane showed the highest R²=1. The RMSD for the frontal, sagittal and transversal plane were on average 0.58° ± 0.2°, 1.13 ± 0.56° and 1.28 ± 0.4° for the test and 0.65° ± 0.19°, 1.25° ± 0.72° and 1.34° ± 0.66° for the retest session, respectively. The SEM values between test and retest were below 5° for all kinematic parameters indicating good to moderate reliability.
Conclusion: The results suggest the usefulness of MRT in clinical gait analysis due to good similarity to the averaged curve across multiple trials (AVG) estimated by LFM and RMSD. The possible advantage of MRT lies in its simplicity and retention of relevant data/shape information. Additionally, SEM analysis showed acceptable test-retest reliability.

Object languages: English

Date: 2017

Rights: © All rights reserved

Classification: Fettsucht ; Heranwachsender ; Ganganalyse

Permanent Identifier