Influence of Varying Level Terrain on Wheelchair Propulsion Biomechanics

Abstract

Objective To evaluate manual wheelchair propulsion across level ground conditions that are encountered during everyday life. Design Subjects included 14 individuals (13 with spinal cord injury [SCI], 1 with spina bifida) who were experienced manual wheelchair users and had no current upper extremity injury or pain complaints. Subjects propelled their wheelchairs at a self-selected speed across four different level ground conditions, including smooth and aggregate concrete and tile and carpet flooring. Temporal and kinetic measurements were obtained bilaterally from instrumented wheelchair rims during the steady-state phase of propulsion. Results There were no side-to-side differences for any of the temporal or kinetic variables. Propulsion velocity and pushrim contact time were consistent across ground conditions. Propulsion frequency was significantly greater during both concrete conditions than either tile or carpet ground conditions. Forces and moments were greatest during the aggregate concrete ground condition and lowest during propulsion across tile flooring. Conclusions The rolling resistance of level surface terrain significantly impacts wheelchair propulsion biomechanics. Identification of environmental conditions that may contribute to upper extremity pathology is a step toward injury prevention and maintenance of functional abilities for the manual wheelchair user. These results may be used to assist with home and community terrain design to minimize the demands associated with wheelchair propulsion.

The Need for Updated Clinical Practice Guidelines for Preservation of Upper Extremities in Manual Wheelchair Users

“…[ ENVIRONMENT The environment must also be considered as a confounding factor because it impacts rolling resistance and force of propulsion, even on variations of level surfaces, 70 such as tile, smooth concrete, aggregate concrete, or carpet. It is also recommended to include flexibility exercises into all fitness programs to maintain normal range of motion in the upper extremity.…”

Exploration des cadres de construction des rampes d’accessibilité

“…Ainsi, les normes devraient plutôt se baser sur les évidences scientifiques dans les domaines tels que l’architecture et la réadaptation, mais ces dernières sont rares. Dans la littérature, on note que les participants des études portant sur la force de propulsion nécessaire pour monter une pente, sont majoritairement de jeunes hommes en fauteuil roulant manuel (Boninger et al, 2002; Hurd, Morrow, Kaufman & An, 2008) non représentatifs de la population générale ou âgée. Une étude de Rousseau, Aissaoui et Bourbonnais (2005) portait sur la force de propulsion de participants âgés de 18 à 64 ans, lors de laquelle la force a été mesurée à l’aide de la roue SmartWheel (roue instrumentée pour mesurer les forces).…”

“…Par exemple, le bois peint teinté ou non traité est à éviter, devenant glissant lorsque mouillé (Société canadienne d’hypothèques et de logement, 2007). Des études démontrent que la propulsion biomécanique d’un fauteuil est affectée par la résistance de la surface sur laquelle ce dernier circule (Hurd et al, 2008; Koontz et al, 2005). Deux études démontrent que les valeurs cinétiques nécessaires pour la propulsion sont plus grandes sur les granulats que sur les tuiles, le béton lisse ou le tapis (Hurd et al, 2008; Koontz et al, 2005).…”

“…Des études démontrent que la propulsion biomécanique d’un fauteuil est affectée par la résistance de la surface sur laquelle ce dernier circule (Hurd et al, 2008; Koontz et al, 2005). Deux études démontrent que les valeurs cinétiques nécessaires pour la propulsion sont plus grandes sur les granulats que sur les tuiles, le béton lisse ou le tapis (Hurd et al, 2008; Koontz et al, 2005). De plus, les forces cinétiques déployées et le temps requis sont plus grands pour monter une bordure de chemin de cinq degrés ainsi que sur les pavés de béton (bloc en béton formant le revêtement de la chaussée), blocs encastrés de chaussée et sur le gazon en comparaison au tapis, béton lisse et tuiles intérieures (Koontz et al, 2005); l’étude de Hurd et ses collaborateurs (2008) en arrive aux mêmes constats concernant les granulats et les tuiles.…”

Comparison Between Overground and Dynamometer Manual Wheelchair Propulsion

“…Researchers have gone to great lengths to design systems that realistically mimic the inertial effects of propelling overground and a variety of terrains (Aissaoui et al, 2002; Mulroy et al, 1996; van der Woude et al, 2001; Veeger et al, 1992); however, because these systems are stationary, they do not provide the same visual cues that would be present when pushing in a free-living environment and they minimize the need for postural adjustments to maintain stability of the wheelchair since the chair is physically tethered (Vanlandewijck et al, 2001; Veeger et al, 1992). Recent studies on overground propulsion indicate that propulsion kinetics and techniques vary widely depending on the types and nature of real-world surfaces commonly traversed in daily living (Hurd et al, 2008b, 2008c; Koontz et al, 2005). However, no studies to date have directly compared wheelchair propulsion on a simulator to propulsion overground.…”