Inertial characteristics of children and their application to growth study

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Abstract
The water displacement method was used in this study to obtain volume distribution data on limb segments. A mathematical method was then applied to those data to calculate the values for centre of gravity, radius of gyration, principal moment of inertia, and volume. The results showed the water displacement method is not sensitive to random error, while giving a good estimation of inertial properties. Centre of gravity, expressed as percentage of segment length, has a very small variance; the variance of radius of gyration was even smaller. These two variables show sex-related differences, the former also displaying differences relating to age, especially for multi-segment units such as the forearm with hand. The principal moment of inertia and volume were highly correlated with anthropometric variables. Volume ratios had significant sex and age differences, absent for the absolute value for volumes. Since the results demonstrated characteristics absent from conventional anthropometric investigation, the interial properties may find an application as new indicators of children's growth. It has also noted that the results from previous studies had different results for some inertial characteristics, indicating a need for further studies of the inertial properties of the human body. In der vorliegenden Studie wurde die Wasserverdrängungsmethode herangezogen, um für Extremitätensegmente Daten über die Volumenverteilung zu gewinnen. Auf diese Daten wurde eine mathematische Methode zur Bestimmung des Schwerpunktes, des Radius für Kreisbewegungen, des Trägheitsmoments und des Volumens angewendet. Die Ergebnisse zeigten, daß die Wasserverdrängungsmethode robust gegenüber Zufallsfehlern ist, während sie gute Schätzwerte der Trägheitseigenschaften liefert. Der Schwerpunkt, ausgedrückt in Prozent der Segmentlänge, hatte eine sehr kleine Varianz, die Varianz des Radius für Kreisbewegungen war sogar noch kleiner. Diese beiden Merkmale weisen geschlechtsbezogene Unterschiede auf, der Schwerpunkt zeigt darüber hinaus auch alterzbezogene Unterschiede, insbesondere für Multisegmenteinheiten wie z.B. den Unterarm mit Hand. Das Trägheitsmoment und das Volumen wiesen hohe Korrelationen mit anthropometrischen Variablen auf. Volumenverhältnisse zeigten signifikante Alters- und Geschlechtsunterschiede, die für das absolute Volumen nicht nachgewiesen werden konnten. Da die Ergebnisse Charakteristika erkennen lassen, die mit konventionellen anthropometrischen Untersuchungen nicht nachweisbar sind, könnten die Trägheitseigenschaften eine Anwendung als neue Indikatoren für das Wachstum von Kindern finden. Es wurde darüber hinaus festgestellt, daß die Ergebnisse früherer Studien für einige Trägheitscharakteristika anders lautend waren, woraus sich die Notwendigkeit für weitere Untersuchungen der Trägheitseigenschaften des menschlichen Körpers ableiten läßt. La méthode hydrodynamique a été utilisée dans cette etude, afin d'obtenir des données sur la distribution du volume des segments des membres. Par la suite, une méthode mathématique a été appliquée aux mêmes données pour calculer les valeurs du centre de gravité, du rayon de rotation, du moment d'inertie principal et du volume. Les résultats ont montré que la méthode hydrodynamique n'était pas sensible aux erreurs aléatoires mais qu'elle donnait une bonne estimation des propriétés d'inertie. Le centre de gravité exprimé en pourcentage de la longueur du segment, présente une très faible variance; celle du rayon de rotation est encore plus petite cependant. Ces deux variables montrent des différences liées au sexe, la première présentant également des différences liées à l'âge, spécialement pour des unités multisegmentaires telles que l'ensemble avant bras et main. Le moment principal d'inertie et le volume sont fortement corrélés avec des variables anthropométriques. Les rapports volumiques présentent des différences significatives selon l'âge et le sexe, lesquelles sont absentes pour les mesures absolues des volumes. Dans le mesure où les résultats exposent des caractéristiques qui sont absentes des études anthropométriques conventionnelles, les propriétés d'inertie peuvent trouver un champ d'application comme de nouveaux indicateurs de la croissance des enfants. Il apparait également que les résultats d'études antérieures avaient abouti à d'autres résultats pour quelques caractéristiques d'inertie, indiquant la nécessité d'études ultérieures des propriétés d'inertie du corps humain.