Time series analysis of locomotion: an investigation of diabetic neuropathy influence

O objetivo deste estudo foi investigar os padrões de distribuição de energia e as propriedades espectrais dos principais músculos de membro inferior de diabéticos neuropatas durante a marcha, utilizando a análise de wavelet. Foram coletados dados de EMG de superfície (bipolar) dos músculos tibial anterior, vasto lateral e gastrocnêmio medial no ciclo da marcha em 21 pacientes diabéticos diagnosticados com neuropatia periférica, e 21 indivíduos não- diabéticos. A energia do sinal e freqüência foram comparados entre os grupos no ciclo da marcha e em cada faixa de freqüência (7-542Hz), utilizando testes t. A Análise de Componentes Principais foi utilizada para avaliar as diferenças entre os padrões eletromiográficos de diabéticos e não-diabéticos. Os indivíduos diabéticos exibiram menores energias nas menores frequências para todos os músculos, e energias mais altas nas maiores frequências nos músculos extensores do membro inferior. Os pacientes também apresentaram menor energia de gastrocnêmio medial e uma maior energia de vasto lateral comparado aos não diabéticos, e este último achado sugere uma estratégia para compensar o déficit dos extensores de tornozelo para impulsionar o corpo na marcha. Os resultados mostram, de maneira geral, uma mudança na estratégia neuromuscular dos pacientes diabéticos, sugerindo que os principais músculos extensores do membro inferior adaptam a sua resposta a fim de produzir a energia necessária para realizar essa tarefa, a do andarThe aim of this study was to investigate lower limb muscle\'s energy patterns and spectral properties of diabetic neuropathic individuals during gait cycle using wavelet approach. Bipolar surface EMG of tibialis anterior, vastus lateralis and gastrocnemius medialis were acquired in the whole gait cycle in 21 diabetic patients already diagnosed with peripheral neuropathy, and 21 non-diabetic individuals. The signal´s energy and frequency were compared between groups in the whole gait cycle and in each frequency band (7-542Hz) using t tests. Principal component analysis was used to assess differences between diabetic and non-diabetic EMG patterns. The diabetic individuals displayed lower energies in lower frequency bands for all muscles and higher energies in higher frequency bands in the extensors\' muscles. They also showed lower energy of gastrocnemius and a higher energy of vastus, and this last finding suggests a strategy to compensate the ankle extensor deficit to propel the body forward. The overall results suggest a change in the neuromuscular strategy of diabetic patients, suggesting that the main extensor muscles of the lower limb adapt their response to produce the energy necessary to accomplish the walking tas