Relationship between the forces acting on the horse's back and the movements of rider and horse while walking on a treadmill

Abstract

Reasons for performing the study: The exact relationship between the saddle pressure pattern during one stride cycle and the movements of horse and rider at the walk are poorly understood and have never been investigated in detail. Hypothesis: The movements of rider and horse account for the force distribution pattern under the saddle. Method: Vertical ground reaction forces (GRF), kinematics of horse and rider as well as saddle forces (FS) were measured synchronously in 7 high level dressage horses while being ridden on an instrumented treadmill at walk. Discrete values of the total saddle forces (FStot) were determined for each stride and related to kinematics and GRF. The pressure sensitive mat was divided into halves and sixths to assess the force distribution over the horses back in more detail. Differences were tested using a one sample t-test (p<0.05). Results: FStot of all the horses showed 3 peaks (P1-P3) and 3 minima (M1-M3) in each half-cycle, which were systematically related to the footfall sequence of the walk. Looking at the halves of the mat, force curves were 50% phase-shifted. The analysis of the FS of the 6 sections showed a clear association to the rider’s and horse’s movements. Conclusion: The saddle force distribution during an entire stride cycle has a distinct pattern although the force fluctuations of the FStot are small. The forces in the front thirds were clearly related to the movement of the front limbs, those in the mid part to the lateral flexion of the horse’s spine and the loading of the hind part was mainly influenced by the axial rotation and lateral bending of the back. Potential relevance: This data can be used as a reference for comparing different types of saddle fit. Grund der Studie: Der genaue Zusammenhang zwischen Satteldruck und Bewegungsmuster eines Schrittzyklus und der Bewegung von Pferd und Reiter im Schritt ist noch nicht untersucht. Hypothese: Durch die Bewegung von Pferd und Reiter entstehen die Sattelkräfte unter dem Sattel. Methode: Sowohl Bodenreaktionskräfte, Kinematik von Pferd und Reiter wie auch Sattelkraft wurden synchron von 7 gut ausgebildeten Dressurpferden, die im Schritt auf dem Laufband geritten wurden, gemessen. Die Gesamtsattelkraft jedes Schrittes wurde mit den Bodenreaktionskräften korreliert. Um die Sattelkräfte detaillierter anzuschauen wurde die Kraftverteilung der beiden Hälften sowie der Sechstel evaluiert. Die Unterschiede wurden mit einem t-test (p<0.05) untersucht. Resultate: Die Totalsattelkraft zeigte 3 Maxima (P1-P3) und 3 Minima (M1-M3) in jedem Halbzyklus, welche mit dem Schrittzyklus systematisch korreliert werden konnten. Die Sattelkraft der beiden Hälften war zeitlich um 50% verschoben. Die Analyse der sechstel zeigte einen klaren Zusammenhang zwischen der Bewegung des Pferdes und des Reiters. Folgerung: Die Verteilung der Sattelkraft während eines Schrittzyklus hat ein konstantes Muster, obwohl die Amplituden klein sind. Die Kraftschwankung in den beiden vorderen Sechstel konnten mit der Bewegung der Vorderbeine in Zusammenhang gebracht werden, die in den mittleren Sechstel mit der Lateroflexion der Wirbelsäule und die Belastung in den hinteren Sechstel war hauptsächlich beeinflusst von der axialen Rotation und der seitlichen Biegung des Rückens. Potentielle Relevanz: Dieser Datensatz kann als Referenz benutzt werden um die Passform von verschiedenen Sätteln zu evaluieren