Analisi Tridimensionali Del Rachide E Della Postura Scheletrica
Mediante Apparecchiature Non Ionizzanti
M. D’Amico1,2
1
L.A.M.PO. (Laboratorio Analisi del Movimento e POstura) Istituto di Riabilitazione S. Stefano
Via Aprutina 194, 62016 Porto Potenza Picena (MC), Italy
2
Bioengineering & Biomedicine Company Srl, Via C.D. Spiga 10 65124 Pescara, Italy
OGGETTO della presente comunicazione al corso “La Riabilitazione della
Colonna Lombo-Sacrale” è quello di presentare in forma approfondita
“l’Analisi Multifattoriale 3D della Postura e del Movimento” e l’originale
Metodologia sviluppata presso il L.A.M.PO. (Laboratorio Analisi del Movimento
e POstura - Istituto di Riabilitazione S. Stefano) che permette di identificare
Postura e Movimento dell’Intero Scheletro inclusa una dettagliata ricostruzione
3D del rachide. Ciò permette di superare nelle valutazioni quantitative della
Postura e del Movimento, la tuttora comune restrizione della analisi confinata ai
soli arti inferiori. Restrizione quest’ultima fino ad oggi avvertita come una delle
più importanti limitazioni nell’Analisi della Postura e del Cammino.
L’analisi computerizzata biomeccanica del movimento può essere
oggi considerata non più patrimonio esclusivo della Ricerca ma
anche una nuova concreta possibilità di indagine nelle applicazioni
cliniche, diagnostiche e terapeutiche, negli ambiti ortopedico,
neurologico e riabilitativo. Tali settori, infatti, hanno ricevuto un
forte impulso evolutivo dall’introduzione di dispositivi che
permettono la misura integrata di una serie di variabili di
descrizione del movimento. Con tali strumenti è pertanto possibile,
nell’analisi delle patologie motorie e della colonna vertebrale, poter
procedere ad un’analisi oggettiva e quantitativa del danno
funzionale occorso per l’evento traumatico o per la patologia
congenita o sopraggiunta. In tal modo l'intervento riabilitativo
può essere personalizzato e il clinico e il riabilitatore possono
operare sulla base di misure e dati con i quali monitorare i progressi
ottenuti mediante confronti statistico-quantitativi e laddove
necessario perfezionare di volta in volta l'intervento medicoriabilitativo. Metodica emergente in questo ambito è quella della
valutazione quantitativa del movimento e della Postura con
tecnologie opto-elettroniche stereo-fotogrammetriche, a loro volta
integrate da piattaforme di forza, solette multisensore ed
elettromiografi di superficie. Infatti, per analizzare la Postura ed il
Cammino di un soggetto, la misura di variabili cinematiche (quali
traiettorie, velocità, accelerazioni ecc.) viene ottenuta con sistemi
opto-elettronici stereofotogrammetrici, cioè basati principalmente
su riprese da telecamere; il rilievo di variabili dinamiche (forze
esercitate sul terreno, momenti), si ottiene con piattaforme di forze
(che in pratica sono sensibilissime bilance elettroniche); lo studio
del comportamento del piede durante l’appoggio è consentito da
sistemi baropodografici dinamici anch'essi a piattaforma e/o a
solette multisensore da indossare all’interno della calzatura; ed
infine l’attività muscolare è registrata con sistemi elettromiografici.
La valutazione oggettiva delle caratteristiche funzionali del soggetto
ottenuta mediante l'intero insieme (o parte) di queste misure
integrate viene definita Analisi Multifattoriale 3D del
Movimento. Nella pratica, la maggiore attenzione è stata finora
dedicata all’analisi del movimento degli arti inferiori o superiori per
il ripristino o per la riabilitazione di funzionalità perse per patologia
o per trauma. Ulteriori campi di impiego di queste metodiche,
includono l’ambito sportivo ai fini dell’ottimizzazione delle
prestazioni dell’atleta, l’ambito dell’ergonomia, dove l’ottimizzazione
è rivolta al design di oggetti e strumenti (mobili, automobili, ecc.)
per ottenere caratteristiche sempre più vicine alle necessità
dell’uomo, ed infine, della medicina del lavoro ai fini della
valutazione dei carichi cui un lavoratore può essere sottoposto
senza che questi determinino, a medio e lungo termine, l’insorgere
di patologie. Nell’Analisi Multifattoriale del Movimento e della
Postura tuttavia, problemi di particolare rilevanza si sono sempre
incontrati nell’analisi quantitativa della funzionalità del tronco e in
particolare della colonna vertebrale. Ciò a causa della complessità
del sistema articolare del rachide e della non esistenza di corretti
modelli matematici che ne identificassero la forma e la funzionalità.
Data questa stimolante sfida, il nostro gruppo del LAMPO
(Laboratorio Analisi del Movimento e Postura) presso l'Istituto di
Riabilitazione S. Stefano di Porto Potenza Picena in collaborazione
con la Bioengineering & Biomedicine Company Srl di Pescara, ha
avviato anni fa un progetto mirato all'implementazione di un
modello Biomeccanico-parametrico 3D che includesse vari modelli
di distretti articolari presenti in letteratura (arti inferiori, pelvi,
tronco etc., ottenuti da studi in vivo o da dissezione da cadavere).
Tale Modello è stato reso parametrico in modo da adattarsi
perfettamente ed automaticamente alle misure antropometriche del
soggetto sotto esame. In questo modo è possibile, con misure
assolutamente innocue per il soggetto, poter identificare
completamente la Postura dell’intero Scheletro umano (con
particolare dettaglio della morfologia tridimensionale del rachide)
ed estendere questo livello di dettaglio anche all’analisi del
Cammino e del Movimento più in generale. In sintesi, la
metodologia sviluppata permette di definire compiutamente lo stato
patologico o meno della postura di un soggetto sotto esame ed in
particolare lo stato funzionale della sua colonna vertebrale,
basandosi su rilievi stereofotogrammetrici, senza dover utilizzare
analisi radiografiche (tuttavia necessarie in caso di analisi dello
stato osseo), ed anzi permettendo di ottenere migliaia di misure
nella stessa seduta in brevissimo tempo in diverse condizioni
funzionali del paziente, fornendo dati relativi alle caratteristiche
tridimensionali della colonna non ricavabili con tecniche tradizionali.
Inoltre, come sopra accennato, è possibile associare anche indagini
condotte con piattaforme di forza o sistemi baropodografici che
consentono di poter misurare simultaneamente anche le forze
espresse dal soggetto sul terreno, consentendo di evidenziare
scompensi e/o asimmetrie di appoggio, sbilanciamenti posturali e
oscillazioni del baricentro corporeo in funzione della morfologia del
rachide e dell’allineamento corporeo. Infine è anche possibile
aggiungere misure simultanee di Elettromiografia di Superficie per
procedere ad una valutazione oggettiva dell’attività di contrazione
muscolare e della sua efficacia/correttezza in funzione del task
motorio eseguito. L’Analisi Multifattoriale 3D del Movimento
costituisce appunto l’integrazione di tutte queste misure e di tutte
le elaborazioni conseguenti quali il calcolo delle velocità, delle
accelerazioni, delle forze e dei momenti articolari, delle potenze
espresse per poter quantificare tutte le sollecitazioni nei vari
distretti corporei in condizioni di normalità o di patologia. Questo
approccio
metodologico,
ed
in
particolare
il
Modello
Biomeccanico-Scheletrico
Completo,
che,
come
detto,
estendono le possibilità dell’Analisi Multifattoriale 3D del Movimento
oltre che agli Arti Inferiori anche alla Biomeccanica del Capo, del
Tronco e del Rachide presentano caratteristiche di assoluta
innovatività e rappresentano la peculiarità di questa comunicazione.
Non esistono infatti a conoscenza dell’autore altri modelli presentati
in letteratura che permettano con approccio opto-elettronico
stereofotogrammetrico di poter con lo stesso dettaglio ed efficacia
una simile analisi Morfo-funzionale Cinematica e Dinamica
della Postura e del Movimento.
Per evidenziare l’utilità clinica già espressa e le enormi potenzialità
applicative che questo approccio può favorire, saranno in questo
corso riassunti brevemente i risultati di alcuni degli studi più
significativi recentemente effettuati con questa metodologia.
[1] M. D’Amico et al., A 3-D Biomechanical Skeleton Model And Processing Procedure For Posture And Movement
Analysis, presentato al XXXV Congresso Nazionale SIMFER, San Benedetto del Tronto 2007, pubblicato su Eur.
Med. Phys. 2007:43 (Suppl. 1)
[2] M. D’Amico et al., A Full 3-D Parametric Biomechanical Skeleton Model For Posture And Movement Analysis,
Proceedings of the 1st Conference of the Asian Oceania Society of Physical and Rehabilitation Medicine (May 1619, 2008 - Nanjing, China) K516C0187 MEDIMOND Srl Monduzzi Editore International Proceedings Division.
[3] M. D’Amico et al., A 3-D Skeleton Model & SEMG Approach for Integrated Neck and Low Back Pain Analysis
Test Batteries, In Research into Spinal Deformities 6 (ed. P. Dangerfield) IOS Press 2008 Proc. Of 7th Congress of
International Research Society of Spinal Deformities, 9-12 July 2008, Liverpool, UK, pp. 79-84.
DOMANDE
1. La limitazione dell'approccio opto-elettronico risiede in quale delle seguenti
affermazioni?
A) Utilizza contrassegni (markers) posizionati manualmente
B) E' influenzato dalla variabilità posturale motoria intrinseca del soggetto
analizzato
C) Non permette una valutazione delle deformità ossee interne
2. Il principale vantaggio dell'approccio opto-elettronico è dovuto alla seguente
considerazione:
A) Permette analisi 3D in statica ed in dinamica con misure che possono essere
mediate nel tempo
B)E' completamente innocuo
C)E' di semplice utilizzo ed applicazione
3. Il fine principale della procedura completa di calibrazione di un sistema optoelettronico è:
A)Ottenere misure con un livello conosciuto di precisione all'interno di un
volume di lavoro
B)Eliminare disturbi introdotti dalle ottiche delle telecamere
C)Ottenere misure 3D
4. Nella misura dell’attività SEMG nei muscoli paravertebrali, durante la flessione
anteriore del tronco, la comparsa del Fenomeno di Flessione Rilassamento (FRP)
è relativa:
A) Al normale stato fisiologico di un soggetto sano
B) Al manifestarsi di uno stato patologico di “Low Back Pain”
C) Nessuna delle situazioni precedenti
5. Il fine principale dell’Analisi Quantitativa della Postura e del Movimento in Clinica
mediante approccio opto-elettronico marker based è:
A)Ottenere misure con un livello conosciuto di precisione all'interno di un
volume di lavoro
B)Ottenere misure con un livello conosciuto di precisione all'interno di un
volume di lavoro e con errori associati agli artefatti da tessuti molli che risultino
compatibili con il fenomeno clinico sotto indagine
C)Ottenere misure 3D
6. L’estrazione dei comportamenti medi di Postura e Movimento è importante
perché:
A) Permette di ottenere informazioni sia sulle condizioni di Stabilità/ripetibilità del
gesto motorio sia sulle caratteristiche di base del controllo motorio attuato
B)Permette di effettuare confronti statistici sulle variabili biomeccaniche di
interesse
C)Permette di distinguere comportamenti stereotipati da comportamenti variabili
RISPOSTE
1.
2.
3.
4.
5.
6.
C)
A)
A)
A)
B)
A)
