Movement patterns during gait initiation in older adults with various stages of frailty : a biomechanical analysis

Hommen, Jana Maria; Eschweiler, Jörg; Bollheimer, Leo Cornelius

doi:44386

Movement patterns during gait initiation in older adults with various stages of frailty : a biomechanical analysis

Hommen, Jana Maria^RWTH*

2025

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Jana Maria Hommen

ImpressumAachen : RWTH Aachen University 2025

Umfang1 Online-Ressource : Illustrationen

Dissertation, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, 2025

Veröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University

Genehmigende Fakultät
Fak10

Hauptberichter/Gutachter
Bollheimer, Leo Cornelius (Thesis advisor)^RWTH* ; Eschweiler, Jörg (Thesis advisor)^RWTH*

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2025-04-22

Online
DOI: 10.18154/RWTH-2025-05012
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/1012470/files/1012470.pdf

Einrichtungen

Klinik und Lehrstuhl für Geriatrie und Altersmedizin (939410 ; 537200-2)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
(three-dimensional) motion capture system (frei) ; Fried frailty phenotype (frei) ; biomechanical gait analysis (frei) ; eldercare strategies (frei) ; fall prevention (frei) ; gait initiation (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 610

Kurzfassung
Hintergrund: Die Ganginitiierung stellt für ältere Menschen mit eingeschränkter körperlicher Leistungsfähigkeit, insbesondere bei Frailty (Gebrechlichkeit), eine Herausforderung dar. Frailty ist ein geriatrisches Syndrom, das mit einem erhöhten Risiko für Erkrankungen, Stürze und dem Verlust funktioneller Fähigkeiten einhergeht. Diese Studie untersucht, ob sich räumlich-zeitliche Parameter der Gangeinleitung bei älteren Erwachsenen mit unterschiedlichem Frailty-Grad unterscheiden und ob die Angst vor dem Sturz sowie das Gleichgewichtsvermögen mit der Höhe des Fußhebens während der Ganginitiierung korrelieren.Methoden: 61 Personen über 65 Jahren, klassifiziert nach dem Frailty-Phänotypmodell nach Fried, absolvierten fünf Durchläufe zur Ganginitiierung. Die Datenerhebung erfolgte mittels eines dreidimensionalen Motion-Capture-Systems mit zehn Kameras zur Erfassung reflektierender Marker sowie zwei Kraftmessplatten. Die Gesamtdauer der Ganginitiierung und die Dauer ihrer vier Teilphasen, die Schrittlänge des ersten Schritts sowie die maximale Fußhebung während des ersten Schritts wurden ermittelt und statistisch zwischen den Gruppen verglichen. Zudem wurde eine Assoziationsanalyse zwischen der Fußhebung und der Sturzangst sowie dem Gleichgewichtsvertrauen älterer Personen durchgeführt. Ergebnisse: Personen mit Frailty zeigten signifikant längere Entlastungsphasen sowie eine längere Gesamtdauer der Ganginitiierung im Vergleich zu nicht gebrechlichen älteren Erwachsenen. Zudem war die Schrittlänge des ersten Schritts bei Personen mit Frailty und Pre-Frailty kürzer als bei der fitten Vergleichsgruppe. Hinsichtlich der maximalen Fußhebung während des ersten Schritts zeigten sich jedoch keine signifikanten Unterschiede zwischen den Gruppen. Dennoch korrelierte die maximale Fußhebung signifikant mit der Sturzangst und dem Vertrauen in das Gleichgewicht der älteren Personen. Fazit: Ältere Erwachsene mit eingeschränkter körperlicher Leistungsfähigkeit und Anzeichen von Frailty zeigen vor allem eine verlängerte Gesamtdauer der Ganginitiierung sowie eine verkürzte Schrittlänge im Vergleich zu nicht gebrechlichen älteren Erwachsenen. Die Entlastungsphase ist reduziert, während die Beidbeinstandphase bei Personen mit Frailty verlängert ist. Diese Erkenntnisse können zur Entwicklung spezieller Trainingsprogramme beitragen, um die Mobilität in dieser herausfordernden Übergangsbewegung zwischen statischem und dynamischem Gleichgewicht zu verbessern.

Background: Gait initiation is challenging for older individuals with poor physical function, particularly for those with frailty. Frailty is a geriatric syndrome associated with increased risk of illness, falls, and functional decline. This study examines whether spatial and temporal parameters of gait initiation differ between groups of older adults with different levels of frailty, and whether fear of falling, and balance ability are correlated with the height of lifting the food during gait initiation.Methods: Sixty-one individuals aged > 65 years, classified by Fried frailty phenotype, performed five self-paced gait initiation trials. Data was collected using a three-dimensional passive optical motion capture system, consisting of 10 cameras with the ability to perceive reflective markers, and two force plates. The total duration of gait initiation and the duration of its four sub-phases, the first step length, and the maximum foot clearance during the first step were derived, and compared statistically between groups. Additionally, an association analysis was conducted between foot clearance and fear of falling, and confidence in balance in older individuals.Results: Frail individuals had significantly longer unloading durations, and total durations of gait initiation compared to non-frail older adults. Additionally, they had shorter first step lengths compared to non-frail older adults. Pre-frail older adults also showed shorter steps compared to the non-frail group. However, there were no significant differences between groups for the maximum foot clearance during the first step. Nevertheless, the maximum foot clearance of older individuals correlated significantly with their fear of falling and confidence in balance.Conclusion: Older adults with reduced physical function and signs of frailty mainly display longer duration of gait initiation and decreased first step length compared to non-frail older adults. The release phase is decreased as the double support phase is prolonged in frail patients. This information can guide the development of specialized exercise programs to improve mobility in this challenging motion between static and dynamic balance.

OpenAccess:
PDF
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