Frequency and Spectral Power Density Analysis of the Stability of Amputees Subjects
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Transtibial amputations reduce the amount of somatosensorial information available to the central nervous system. This muscular and physiological loss involving the ankle joint reduces the muscle strength of the legs, which affects the balance and mobility of those who suffer from it. As lower limbs are used less, muscle hypertrophy occurs and the muscle strength deficit increases. Additionally, transtibial amputees should adapt themselves to the lack of a physiological joint between the ankle and the plantar flexor muscles, which are essential for an adequate joint mobility, muscle strength, and active adjustment capacity of the prosthesis during quiet stance. Thus, the reduction of their muscle strength is associated with compromised balance. This study analyzed the Center of Pressure (COP) of a group of transtibial amputees to understand the behavior of their stability. A harmonic analysis of the stability signs of such amputees (prosthesis users) was examined in order to reveal the behavior of their center of pressure. We analyzed two groups of 9 participants each: non-amputee control group and amputees. We used a periodogram, via Welch’s method, to find the frequential components of the center of pressure under each foot in order to characterize and detect them and understand the differences between the study groups. This paper presents the harmonic analysis of a nonstationary signal and supports the idea that the latter is an important tool for stability analysis. The results indicate that amputations have an influence on Power Spectral Density (DEP) because there is a difference in frequencies between the amputated and the non-amputated limb (greater oscillation on the amputated side, antero-posterior axis). The same situation occurred between the study groups (greater power in amputees under all testing conditions).
La amputación transtibial provoca una disminución de la información somatosensorial disponible para el sistema nervioso central, esta pérdida muscular y fisiológica que involucra la articulación del tobillo reduce la fuerza muscular de las piernas, lo que afecta la capacidad de equilibrio y la movilidad de quien la sufre, al presentarse bajo uso de las extremidades inferiores, se provoca una hipotrofia de los músculos y el déficit en su fuerza incrementa. Adicionalmente, los sujetos con amputación transtibial deben adaptarse a la falta de la articulación fisiológica del tobillo y los músculos flexores plantares, partes indispensables para una adecuada movilidad articular, fuerza muscular y capacidad de ajuste activo de la prótesis durante la postura estática de bipedestación. Así, se observa que la reducción de la fuerza muscular está asociada con la disminución del equilibrio. El objetivo de la investigación fue analizar el Centro de Presión (cop) para conocer el comportamiento de la estabilidad en una muestra que consistía de sujetos amputados. Se estudió el análisis armónico de señales de la estabilidad en personas amputadas transtibialmente y usuarios de prótesis, esto con el fin de conocer el comportamiento del centro de presión en dicho conjunto de gente. Dos grupos, cada uno de nueve individuos, fueron analizados: un grupo control de no amputados y un grupo de amputados. Se empleó el periodograma vía método de Welch para hallar las componentes frecuenciales propias del centro de presión bajo cada pie con el fin de caracterizarlas y permitir su detección, y así poder entender las diferencias existentes entre los grupos estudiados. En el presente trabajo se muestra el análisis armónico de la señal no estacionaria, y se argumenta que esta es una ayuda considerable en el análisis de la estabilidad. Los resultados indican que la amputación incide en la Densidad Espectral de Potencia (dep), ya que existe diferencia entre las frecuencias del lado amputado y el no amputado (mayor oscilación en el lado amputado, eje antero-posterior); igual situación se presenta entre los dos grupos evaluados (mayor potencia en los amputados en todas las condiciones de la prueba).
La amputación transtibial provoca una disminución de la información somatosensorial disponible para el sistema nervioso central, esta pérdida muscular y fisiológica que involucra la articulación del tobillo reduce la fuerza muscular de las piernas, lo que afecta la capacidad de equilibrio y la movilidad de quien la sufre, al presentarse bajo uso de las extremidades inferiores, se provoca una hipotrofia de los músculos y el déficit en su fuerza incrementa. Adicionalmente, los sujetos con amputación transtibial deben adaptarse a la falta de la articulación fisiológica del tobillo y los músculos flexores plantares, partes indispensables para una adecuada movilidad articular, fuerza muscular y capacidad de ajuste activo de la prótesis durante la postura estática de bipedestación. Así, se observa que la reducción de la fuerza muscular está asociada con la disminución del equilibrio. El objetivo de la investigación fue analizar el Centro de Presión (cop) para conocer el comportamiento de la estabilidad en una muestra que consistía de sujetos amputados. Se estudió el análisis armónico de señales de la estabilidad en personas amputadas transtibialmente y usuarios de prótesis, esto con el fin de conocer el comportamiento del centro de presión en dicho conjunto de gente. Dos grupos, cada uno de nueve individuos, fueron analizados: un grupo control de no amputados y un grupo de amputados. Se empleó el periodograma vía método de Welch para hallar las componentes frecuenciales propias del centro de presión bajo cada pie con el fin de caracterizarlas y permitir su detección, y así poder entender las diferencias existentes entre los grupos estudiados. En el presente trabajo se muestra el análisis armónico de la señal no estacionaria, y se argumenta que esta es una ayuda considerable en el análisis de la estabilidad. Los resultados indican que la amputación incide en la Densidad Espectral de Potencia (dep), ya que existe diferencia entre las frecuencias del lado amputado y el no amputado (mayor oscilación en el lado amputado, eje antero-posterior); igual situación se presenta entre los dos grupos evaluados (mayor potencia en los amputados en todas las condiciones de la prueba).