A comparative study of forward and backward walking: Muscle activation and kinematics analysis using frequency and fractal dimension
İleri ve geri yürüyüşün karşılaştırmalı bir çalışması: Frekans ve fraktal boyut kullanılarak kas aktivasyonu ve kinematik analizi
- Tez No: 930938
- Danışmanlar: DOÇ. BORA BÜYÜKSARAÇ, YRD. DOÇ. FIRAT MATUR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyomühendislik, Bioengineering
- Anahtar Kelimeler: Elektromiyografi, Electromyography
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Bahçeşehir Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışma, çeşitli hızlar ve frekans bantlarında kas aktivasyon modellerini, eklem kinematiğini ve fraktal boyut (FD) özelliklerini inceleyerek ileri yürüme (FW) ve geriye yürüme (BW) arasında karşılaştırmalı bir analiz sunar. Otuz üç sağlıklı erkek katılımcı, önemli alt ekstremite kaslarındaki kas aktivitesini kaydetmek için kullanılan yüzey elektromiyografisi (sEMG) ve kalçayı ölçen bir hareket yakalama sistemi ile kontrollü üç hızda (2, 2,5 ve 3 km/saat) koşu bandında yürüyüş gerçekleştirdi. diz ve ayak bileği eklem açıları. EMG verilerinin doğrusal ve doğrusal olmayan (Higuchi Fraktal Boyut) özellikleri dört frekans bandında (20-50 Hz, 50-150 Hz, 150-350 Hz ve 350-450 Hz) hesaplanarak nöromüsküler kontrol ve motordaki farklılıklar araştırıldı. iki yürüme yönü arasındaki uyum stratejileri. Bulgular, BW'nin, özellikle yüksek frekans bantlarında, FW'ye kıyasla sürekli olarak daha yüksek kas aktivitesi sergilediğini ortaya koyuyor; bu, ters hareket sırasında artan motor ünitesi alımını vurguluyor. Eklem kinematiği analizi, BW'nin, muhtemelen artan stabilizasyon talepleri nedeniyle, özellikle diz ve kalçada hareket aralığını (ROM) önemli ölçüde kısıtladığını gösterdi. EMG sinyallerinin FD analizi, BW sırasında kas aktivasyonunda artan karmaşıklık gösterdi; bu alışılmadık yürüyüş modelinin farklı nöromüsküler kontrol talepleri gerektirdiğini ortaya koydu. Bu karşılaştırmalı sonuçlar, BW'nin artan kas aktivasyonu ve stabilite taleplerinin denge eğitimi ve koordinasyonun geliştirilmesine fayda sağlayabileceği rehabilitasyondaki potansiyelini vurgulamaktadır. Ancak klinik uygulamalarda bu benzersiz biyomekanik ve nöromüsküler talepler dikkate alınmalıdır. Çalışmanın karşılaştırmalı yürüyüş analizinde FD uygulamasına ilişkin içgörüsü, rehabilitasyon protokollerinin iyileştirilmesine yönelik yollar açarak dengeyi ve alt ekstremite kas kondisyonunu geliştiren alternatif egzersiz stratejileri sunuyor.
Özet (Çeviri)
This study presents a comparative analysis between forward walking (FW) and backward walking (BW), examining muscle activation patterns, joint kinematics, and fractal dimension (FD) features across varied speeds and frequency bands. Thirty-three healthy male participants engaged in treadmill walking at three controlled speeds (2, 2.5, and 3 km/h), with surface electromyography (sEMG) used to record muscle activity in key lower limb muscles and a motion capture system measuring hip, knee, and ankle joint angles. Linear and non-linear (Higuchi Fractal Dimension) features of EMG data were computed across four frequency bands (20-50 Hz, 50-150 Hz, 150-350 Hz, and 350-450 Hz), exploring differences in neuromuscular control and motor adaptation strategies between the two walking directions. Findings reveal that BW consistently exhibits higher muscle activity compared to FW, particularly in high-frequency bands, highlighting enhanced motor unit recruitment during reverse locomotion. Joint kinematics analysis demonstrated that BW significantly restricts range of motion (ROM), especially in the knee and hip, likely due to heightened stabilization demands. FD analysis of EMG signals showed increased complexity in muscle activation during BW, suggesting that this unfamiliar gait pattern imposes distinct neuromuscular control demands. These comparative results underscore BW's potential in rehabilitation, where its increased muscle activation and stability demands can benefit balance training and coordination enhancement. However, clinical applications should consider these unique biomechanical and neuromuscular demands. The study's insights into FD application in comparative gait analysis open pathways for refining rehabilitation protocols, offering alternative exercise strategies that enhance balance and lower limb muscle conditioning.
Benzer Tezler
- Intelligent sensing for robot mapping and simultaneous human localization and activity recognition
Robot haritalama ve insanlarda eşzamanlı konum belirleme ve aktivite ayırdetme için akıllı algılama
KEREM ALTUN
Doktora
İngilizce
2011
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü
PROF. DR. BİLLUR BARSHAN
- Samsun ilinin meteorolojik değişkenlerinin beta regresyon ve yapay sinir ağları ile karşılaştırmalı analizi
Comparative analysis of meteorological variables of Samsun province with beta regression and artificial neural networks
ABDALLAH K.A. BALAHA
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
İstatistikOndokuz Mayıs Üniversitesiİstatistik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. PELİN KASAP
- Konvansiyonel bir ağır ticari vasıtanın elektrifikasyonu ve performans değerlendirmesi
Electrification and performance evaluation of a conventional heavy commercial vehicle
KADİR RIDVAN DÜZELLİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. OSMAN TAHA ŞEN
- The effects of global value chains on manufacturing value-added and employment
Küresel değer zincirlerinin imalat katma değer ve istihdam üzerindeki etkileri
SELCAN ÖZVATAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
EkonomiGebze Teknik Üniversitesiİktisat Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALİT YANIKKAYA
- Atopik egzama durum değerlendirmesinin Türkçe versiyonunun geçerlilik ve güvenilirliği
Validity and reliability of the Turkish version of the RECAP of atopic eczema questionnaire
AYŞEGÜL ÖZ
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2026
DermatolojiSağlık Bilimleri ÜniversitesiDeri ve Zührevi Hastalıklar Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BİRGÜL ÖZKESİCİ KURT