Clinical Biomechanics, 37, 91–97p. (2016) DOI:10.1016/j.clinbiomech.2016.06.007

Complexity, fractal dynamics and determinism in treadmill ambulation: Implications for clinical biomechanists

J. H. Hollman, M. K. Watkins, A. C. Imhoff, C. E. Braun, K. A. Akervik, D. K. Ness

Background Reduced inter-stride complexity during ambulation may represent a pathologic state. Evidence is emerging that treadmill training for rehabilitative purposes may constrain the locomotor system and alter gait dynamics in a way that mimics pathological states. The purpose of this study was to examine the dynamical system components of gait complexity, fractal dynamics and determinism during treadmill ambulation.

Methods Twenty healthy participants aged 23.8 (1.2) years walked at preferred walking speeds for 6 min on a motorized treadmill and overground while wearing APDM 6 Opal inertial monitors. Stride times, stride lengths and peak sagittal plane trunk velocities were measured. Mean values and estimates of complexity, fractal dynamics and determinism were calculated for each parameter. Data were compared between overground and treadmill walking conditions.

Findings Mean values for each gait parameter were statistically equivalent between overground and treadmill ambulation (P > 0.05). Through nonlinear analyses, however, we found that complexity in stride time signals (P < 0.001), and long-range correlations in stride time and stride length signals (P

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