Effects of whole-body vibration on walking kinematics and cognitive response

Nowadays, most people are subjected to vibration either directly or indirectly. Workers in the manufacturing, transportation, and fishing industries are most affected by them. This gives rise to an interest in finding out how vibration affects health. In this thesis, it is shown how Whole-body vibrations, with lateral propagation with respect to the direction of gait, modify gait kinematics and reaction time to visual stimuli. An experimental set-up consisting of three acquisition systems: optoelectronic, inertial, and reaction test was used to analyze the behavior of individuals subjected to vibrations. Only data from the last two systems were analyzed so that both kinematics and cognitive response were matched. Volunteer subjects participating in the test are asked to walk on a treadmill for about 25 minutes, 20 of which are subjected to whole-body lateral vibrations. The selected sample consists of 21 men and 20 women, whose results were fully used for reaction time analysis, and a sample of 31 subjects for kinematic evaluation. The frequencies considered of interest are 2, 4, 6, 8, and 10 Hz, with relative decreasing amplitudes compared with the case at 0 Hz. The question that, this thesis aims to answer is what frequency and how much it changes the gait kinematics and reaction time of those subjected to whole-body vibrations. Reaction time is shown to be unchanged for all vibrations, instead, joint flexion and abduction and stride length and frequency are shown to be significant enough to result in a change in walking.

Al giorno d’oggi, gran parte delle persone è soggetta a vibrazioni sia direttamente che indirettamente. I lavoratori nelle industrie manifatturiere, trasporti e ittiche sono coloro che risentono maggiormente del loro effetto. Nasce in questo modo l’interesse di scoprire in che modo le vibrazioni influiscono sulla salute. In questa tesi viene mostrato come le Whole-body vibrations con propagazione laterale rispetto la direzione del cammino modifichino la cinematica del cammino e il tempo di reazione a stimoli visivi. Per analizzare il comportamento dei soggetti sottoposti a vibrazioni, è stato usato un set-up sperimentale composto da tre sistemi di acquisizione: optoelettronico, inerziale e test di reazione. Solo i dati degli ultimi due sistemi sono stati analizzati, in modo tale da avere sia un riscontro nella cinematica sia nella risposta cognitiva. Ai soggetti volontari partecipanti al test viene chiesto di camminare su un treadmill per circa 25 minuti, 20 dei quali sono sottposti a whole-body lateral vibrations. Il campione selezionato è composto da 21 uomini e 20 donne, i cui risultati sono stati interamente utilizzati per l’analisi del tempo di reazione, e un campione di 31 soggetti per la valutazione cinematica. Le frequenze considerate di interesse sono di 2, 4, 6, 8, 10 Hz, con relative ampiezze decrescenti, sono confrontate con il caso a 0 Hz. La domanda che, questa tesi, ha come obiettivo di rispondere è quale frequenza e quanto modifica la cinematica del cammino e il tempo di reazione dei soggetti sottoposti a whole-body vibrations. Il tempo di reazione si dimostra invariato per tutte le vibrazioni; invece, flessione e abduzione delle articolazioni e lunghezza e frequenza del passo si dimostrano significative da comportare una variazione nella deambulazione.