Abstracts Poster metodologici-ITA - SIAMOC 2017 · Abstracts presentati nella: ... riabilitazione...

18° Congresso della Società Italiana di Analisi del Movimento in Clinica (SIAMOC)

Politecnico di Torino, Torino, Italia, 4-7 Ottobre 2017

Abstracts presentati nella:

Sessione Poster Metodologici

PM1 – Progetto e sperimentazione di una Ortesi Articolata Caviglia-Piede basata sulla cinematica articolare naturale. ................................................................................................................................. 1

PM2 - Reaching Performance Scale automatizzata con Kinect V2 ....................................................... 2

PM3 - Ripetibilità, validità e sensibilità delle misure strumentali fornite da un robot planare per la riabilitazione dell’arto superiore ............................................................................................................. 3

PM4 - Valutazione funzionale della colonna vertebrale attraverso un sistema optoelettronico ............. 4

PM5 - Puo' il feedback uditivo dell'attivita' EMG dei muscoli della caviglia modificare il grado di attivazione dei muscoli dell'arto inferiore? ............................................................................................. 5

PM6 - Effetto dell’altezza della stazione di lavoro per computer sulla distribuzione EMG del trapezio . 6

PM7 - Effetti dell’assistenza e della struttura meccanica di un esoscheletro sui pattern di attivazione muscolare durante il cammino. .............................................................................................................. 7

PM8 - Megaprotesi di ginocchio in pazienti affetti da neoplasie maligne del femore distale: studio delle alterazioni cinematiche e dei pattern di attivazione muscolare durante il cammino .............................. 8

PM9 - La posizione degli elettrodi ha effetto sulla stima degli onsets e del livello di attivazione del gastrocnemio laterale durante il commino? ........................................................................................... 9

PM10 – Le schiere di elettrodi possono essere utilizzate per simulare il segnale EMG bipolare tradizionale durante il cammino. Studio preliminare di validazione. .................................................... 10

PM11 – Sviluppo di un sistema wireless per il monitoraggio remoto dell’attività muscolare ............... 11

PM12 - Un metodo innovativo basato sull’utilizzo di una singola depth-camera per l’analisi clinica del cammino: validazione su bambini affetti da paralisi cerebrale ............................................................. 12

PM13 - Cinematica markerless e marker-based. Uno studio di validità concorrente. ......................... 13

PM14 - Recupero della velocità del cammino in fase riabilitativa post-acuta dopo stroke .................. 14

PM15 - Parametri spazio temporali normativi del cammino in adulti sani utilizzando il sistema OptoGait ............................................................................................................................................... 15

PM16 - IMU impermeabili per la stima dei parametri temporali durante cammini in acqua di soggetti con lesione spinale: una validazione preliminare ................................................................................. 16

PM17 - Il cane e l’ uomo stanno migliorando la salute insieme durante il cammino: progetto e test di un sistema indossabile per i due amici ................................................................................................ 17

PM18 - Stima dell’errore di scorrimento della pelle durante la flesso-estensione delle dita ................ 18

PM19 - Valutazione dell'accuratezza dei sensori costituenti un'unità inerziale ................................... 19

PM20 - Valutazione degli angoli di giunti articolari utilizzando un trasduttore ad elastomero dielettrico indossabile ........................................................................................................................................... 20

PM21 – Kimhosys: un sistema per l'analisi e il monitoraggio biomeccanico nell'ambiente domestico 21

PM22 - L’ esoscheletro motorizzato in riabilitazione: dal sogno alla realtà .......................................... 22

PM23 - Un’innovativa metodologia di analisi strumentale per la valutazione del tronco ..................... 23

PM24 - Utilizzo di un sensore inerziale di movimento per la valutazione quantitativa del Single Leg Squat in runner amatoriali .................................................................................................................... 24

PM25 - Rise-to-Toes con sensori inerziali indossabili: un’applicazione pilota in soggetti con malattia di Parkinson e Frontal Gait Disorders ...................................................................................................... 25

PM26 - Studio di cinematica sull’effetto di comfort dello stato finale: il caso dell’autismo ................... 26

PM27 - Complessità del movimento e maturazione: valutazione quantitativa su dati di accelerazione del tronco. ............................................................................................................................................ 27

PM28 - Il rapporto tra la complessità del movimento mostrata durante il cammino e durante il cammino in tandem è sensibile a differenze nei bambini della stessa età? ........................................ 28

PM29 - Analisi della distribuzione delle pressioni plantari in età pediatrica: studio pilota. ................... 29

PM30 - Studio di correlazione tra i parametri dello sway nel sit-to-stand (StS) e le misurazioni della menomazione, attività e partecipazione in una popolazione di pazienti emiplegici in fase cronica ..... 30

PM31 - Analisi posturografica in acqua vs in laboratorio in pazienti affetti da malattia di Parkinson ... 31

PM32 – Gli effetti del Pilates sulla prevenzione di cadute in un gruppo di adulti sani ......................... 32

PM33 – Sviluppo di uno metodo basato sull’analisi biomeccanica per la prevenzione dell’infortunio al LCA durante il placcaggio nel rugby: valutazione in campo di atleti senior d’élite. .............................. 33

PM34 – Ripetibilità e affidabilità di “ACL quick check™”: uno strumento di prevenzione e screening per la valutazione di lesioni al LCA in campo. ..................................................................................... 34

PM35 - Cinematica femoro-rotulea in-vivo: valutazioni tramite gait-analysis e video-fluoroscopia 3D 35

PM36 - Valutazione del gesto sportivo in atleti paralimpici di distensione su panca ........................... 36

PM37 - Identificazione della curva durante una discesa con gli sci utilizzando un innovativo sistema indossabile: un’investigazione preliminare ........................................................................................... 37

PM38 - INVICTUS JUMP: screening posturale e di performance degli atleti in età evolutiva ............. 38


XVIII SIAMOC Conference 1

PM1 – Progetto e sperimentazione di una Ortesi Articolata Caviglia-Piede basata sulla cinematica articolare naturale. Carlo Ferraresi1, Alberto Leardini2, Carlo De Benedictis1, Walter Franco1, Daniela Maffiodo1 1Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Aerospaziale, Politecnico di Torino, Italy 2Laboratorio di Analisi del Movimento, Istituto Ortopedico Rizzoli, Bologna, Italy INTRODUZIONE Nelle ortesi articolate caviglia-piede (HAFO) una cerniera guida la rotazione tra uno scafo superiore connesso alla gamba e uno inferiore che sostiene il piede. La collocazione esatta di questa cerniera è tuttora critica, essendo solitamente decisa senza una completa conoscenza della cinematica articolare del paziente, causando spesso un movimento innaturale [1]. Diversi studi sulla cinematica della caviglia hanno dimostrato che il suo asse di rotazione cambia posizione durante il movimento; ciò crea incertezza nella definizione di un asse fisso di cerniera tra i due scafi dell’ortesi. Obiettivo di questo lavoro è la ricerca di un metodo per una progettazione personalizzata della HAFO, più attenta alla fisiologia specifica del paziente tramite una valutazione preliminare in-vivo della cinematica articolare. Questo porta ad un posizionamento accurato dell’asse della cerniera, più rispettoso delle caratteristiche anatomiche e funzionali del soggetto, particolarmente durante il cammino. METODI I dati cinematici sono stati ricavati in-vivo su un soggetto normale tramite stereofotogrammetria, e processati secondo il metodo dell’Asse Elicoidale Istantaneo (IHA). I risultati calcolati (assoide degli IHA durante il movimento, Asse Elicoidale Medio (MHA) e relativi parametri di dispersione) sono stati usati per progettare e realizzare una speciale HAFO che permette di piazzare l’asse della cerniera sia in corrispondenza dell’MHA, sia lungo l’asse intermalleolare. L’analisi del movimento è stata poi ripetuta applicando al soggetto la nuova ortesi, per verificarne l’efficacia. RISULTATI I risultati hanno evidenziato una grande mobilità dell’asse di rotazione articolare durante il movimento naturale, descritto in ogni prova da un assoide degli IHA molto disperso. Tuttavia, gli angoli di orientamento degli MHA nei piani frontale e trasversale e i parametri di dispersione lineare e angolare sono risultati coerenti con precedenti studi in-vitro [2]. Inoltre, prove differenti hanno prodotto esiti diversi. Le prove effettuate indossando la HAFO hanno mostrato risultati migliori orientando l’asse della cerniera in direzione intermalleolare, piuttosto che in direzione dell’MHA medio. Nel complesso, lo studio ha evidenziato molte difficoltà nella valutazione in-vivo della cinematica articolare e nella corretta localizzazione dell’asse della cerniera, ma ha altresì permesso di individuare diversi possibili miglioramenti del metodo per la realizzazione di un’ortesi basata sullo specifico paziente.

Figura 1. Piazzamento dei marker [1] per la cinematica della caviglia a piede nudo e con scarpa (immagini a sinistra); l’AFO sperimentale (centro); analisi del movimento con l’ortesi (destra). DISCUSSIONE Il metodo è uno strumento promettente per la realizzazione personalizzata di una HAFO. Il lavoro ha evidenziato le maggiori criticità nel rilievo in-vivo della cinematica della caviglia, fornendo indicazioni per ulteriori miglioramenti, in particolare sul piazzamento dei marker e il processamento dei dati. BIBLIOGRAFIA [1] Leardini A, et al, Gait & Posture 2014,40: 274-277. [2] A. Leardini A, et al. J Biomech 1999, 32: 111-118.



PM2 - Reaching Performance Scale automatizzata con Kinect V2 A.Scano1, A.Chiavenna1, M.Malosio1, L.Molinari Tosatti1, F.Molteni2 1 Istituto di Tecnologie Industriali e Automazione, Consiglio Nazionale delle Ricerche, Milano, Italia 2 Presidio di Riabilitazione dell’Ospedale Valduce Villa Beretta, Costa Masnaga (LC), Italia INTRODUZIONE Le scale cliniche rappresentano gli strumenti standard utilizzati in clinica per la valutazione strumentale di pazienti affetti da disabilità neuromotoria. Esse tuttavia soffrono di effetto tetto/pavimento, di bassa sensibilità e variabilità dell’operatore [1], [2]. Se necessario, livelli di dettaglio più accurati possono essere raggiunti affiancando valutazioni strumentali. Pochi lavori in letteratura hanno valutato la possibilità di somministrare scale cliniche attraverso un sistema basato su strumentazione automatica [3]. In questo lavoro, tramite Kinect V2 è stata automatizzata la Reaching Performance Scale (RPS) [4] per la valutazione della funzionalità dell’arto superiore. METODI La RPS è stata automatizzata traducendo gli item che la compongono in criteri matematici quanto più possibile aderenti alla formulazione originale. 9 pazienti neurologici hanno eseguito alcune ripetizioni del movimento di reaching 3D contro gravità, registrate tramite Kinect V2. Le valutazioni fornite dal medico sono state confrontate con quelle ottenute tramite Kinect V2 per valutare l’efficacia dell’assessment automatizzato, tramite correlazione lineare (test di Pearson). RISULTATI I risultati mostrano forte correlazione (R=0.94), statisticamente significativa (p<0.001).

Figura 1. Regressione tra Visual RPS e Kinect V2 RPS

DISCUSSIONE L’implementazione scale cliniche automatizzate permette di evitare alcune delle limitazioni intrinseche delle scale cliniche, fornendo a supporto uno strumento rapido, automatico e ripetibile per la valutazione di strumenti neurologici. La RPS è stata implementata e i risultati ottenuti con il sistema automatico sono statisticamente fortemente correlati con la valutazione data dal personale medico. BIBLIOGRAFIA [1] K. A. Potter et al., J. Neurol. Phys. Ther., 2011; 35(2):57–64. [2] J. K. Harrison, et al, Clin. Interv. Aging, 2013; 8, 201–211. [3] Won-Seok Kim et al., PLoS ONE 11(7). [4] Levin MF et al., Phys Ther. 2004; 84(1):8-22.

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PM3 - Ripetibilità, validità e sensibilità delle misure strumentali fornite da un robot planare per la riabilitazione dell’arto superiore I. Aprile 1, M. Germanotta 1, A. Cruciani 1, C. Pecchioli 1, L. Padua 1,2 per il “Gruppo di Studio Multicentrico sulla riabilitazione robotica della Fondazione Don Carlo Gnocchi” 1 Fondazione Don Carlo Gnocchi, Milan, Italy, 2 Università Cattolica del Sacro Cuore, Rome, Italy INTRODUZIONE Negli ultimi anni c’è stato un crescente interesse nell’utilizzo di dispositivi robotici per valutare in maniera oggettiva le performance motorie di pazienti affetti da patologie neurologiche, in modo da superare i limiti intrinseci delle scale cliniche [1]. Questi indicatori, che potrebbero fornire preziose informazioni relative sia allo stato del paziente che all’esito del trattamento riabilitativo, devono però essere validati prima di poter essere utilizzati nella pratica clinica. Sebbene le medesime misure vengano utilizzate da diversi robot, è necessario validare le misure fornite dai singoli dispositivi, in quanto questi ultimi differiscono nella struttura e nel grado di assistenza al paziente e questi fattori potrebbero influenzare i risultati ottenuti [2]. Il presente lavoro ha come scopo quello di validare, nell’ambito di uno studio multicentrico, la ripetibilità, la sensibilità e la validità delle misure strumentali fornite da MOTORE [3], un dispositivo planare per applicazioni in ambito neuroriabilitativo, ottenute durante l’esecuzione di task di reaching non assistiti. METODI In questo studio sono stati valutati 25 pazienti affetti da stroke in fase subacuta. L’età media era 70±11 anni, mentre la latenza media era di 70±49 giorni. I pazienti sono stati valutati clinicamente mediante la scala Fugl-Meyer (FM) per l’arto superiore, il cui valore medio era, all’ammissione, di 28±20. La valutazione strumentale effettuata utilizzando MOTORE ha fornito i seguenti indici: Durata (T), Velocità Media (MV), Velocità Normalizzata (NV), Lunghezza Percorsa (TL), Lavoro (W) ed un indice globale denominato Score (S). I pazienti sono stati valutati due volte al baseline, in due giorni separati, per valutare la ripetibilità, e dopo 30 sedute riabilitative, per valutare la sensibilità. La ripetibilità è stata misurata mediante l’Intraclass Correlation Coefficient (ICC), utilizzando un modello (2,1), e con la Smallest Real Difference (SRD). La sensibilità è stata valutata mediante l’Effect Size (ES) ed utilizzando t-test per campioni appaiati. Infine, la concurrent validity è stata valutata analizzando la correlazione tra gli indicatori robotici e la FM, sia al baseline che dopo il trattamento, utilizzando il coefficiente di correlazione per ranghi di Spearman. RISULTATI I risultati dell’analisi statistica relative agli indicatori robotici sono riportati nella Tabella 1. Quasi tutti gli indicatori hanno mostrato una eccellente ripetibilità (ICC>0.90), mentre W ha mostrato una buona ripetibilità (ICC>0.70). Con riferimento alla sensibilità, tutti gli indicatori, ad eccezione di W e S, sono risultati statisticamente diversi, confrontando i valori al baseline con quelli ottenuti dopo il trattamento, con un effetto da medio (>0.3, T and TL) a grande (>0.6, MV and NV). Infine, la validità è stata confermata in tutti gli indicatori, come mostrato dalle correlazioni significative con la FM. Tabella 1. Ripetibilità, validità e sensibilità delle misure fornite da MOTORE (*p<0.05; **p<0.01).

Reliability Responsiveness Validity ICC SRD ES T test (P) R baseline R after T 0.943 19.20 s 0.359 0.048 -0.719** -0.766** MV 0.936 0.01 m/s 0.871 0.000 0.742** 0.849** NV 0.936 0.02 0.871 0.000 0.742** 0.849** TL 0.947 0.19 m 0.446 0.015 0.729** 0.440* W 0.759 4.63 J 0.306 0.088 0.321 0.851** S 0.944 0.46 0.218 0.220 0.752** 0.839**

DISCUSSIONE La misure strumentali fornite dal MOTORE sono risultate ripetibili, valide e sensibili, dimostrando quindi di poter essere efficacemente utilizzate nella pratica clinica. BIBLIOGRAFIA [1] Krabben T et al. JNER 2011;8:15. [2] Otaka E et al. JNER 2015;12:66. [3] Avizzano C A et al. RO-MAN (IEEE), 2011:383-388



PM4 - Valutazione funzionale della colonna vertebrale attraverso un sistema optoelettronico Barbara Piovanelli 1,2, C.Amici1, V. Cappellini 1, S. Negrini 1,2, 1 Università degli Studi di Brescia, BS, Italia, 2 IRCCS Don Gnocchi Foundation, MI, Italia INTRODUZIONE La forma, la mobilità e l’assetto funzionale della colonna sono essenziali produttori per le diverse patologie degenerative lombari.Considerando ad oggi l’importanza di eseguire checkups e di monitorare la riabilitazione e lo stato clinico del paziente, l’analisi della colonna lombare e delle pelvi durante l’ortostasi e il processo di completa flessione anteriore, non è possibile utilizzare la radiografia per i correlati importanti rischi stocastici e organici. [1] [2] METODI 55 soggetti sani sono stati reclutati per l'analisi. Il protocollo sperimentale ha richiesto il posizionamento di 22 marcatori passivi ottici, 3 sulla 7a vertebra cervicale, 3 sulla 3a 7a 12a toracica, 3 sulla 3a e 5a vertebra lombare. 4 marcatori sono stati messi in corrispondenza sia delle spine iliache superiori anteriori e posteriori. I soggetti hanno eseguito una flessione a velocità naturale dall’ortostasi all'escursione massima del rachide e indietro. Tutti i segnali registrati sono stati filtrati e interpolati (se necessario), esportati in MATLAB® e sono stati utilizzati per eseguire tutte le analisi statistiche. Durante lo studio abbiamo ottenuto 2 campioni indipendenti. Il primo campione di 15 soggetti per la valutazione del significato della ripetibilità dell'interoperatore e intraoperatore, per ciascun soggetto sono state effettuate 8 markerizzazioni, 4 per ciascun operatore, i test funzionali sono stati eseguiti dopo ogni marcatura. Il secondo campione composto da 40 soggetti è servito per lo studio della normalità.

RISULTATI Gli operatori non hanno ottenuto valori significativamente diversi; l’erroreSD [m] riproducibilità 0.49 e-3

e interoperatore 1.9 e-3. Il grafico mostra l'andamento del marker centrale di ogni vertebra, sull'asse antero-posteriore. Figura 1. L'andamento del marker centrale di ogni vertebra, sull'asse anteroposteriore.

DISCUSSIONE Confrontando i grafici di ciascun soggetto abbiamo trovato un comportamento standard, ossia il movimento di flessione anteriore della colonna vertebrale è più decisivo e coordinato, rispetto al ritorno della flessione meno coordinato. Gli errori di riproducibilità e di scambio calcolati suggeriscono che questi fenomeni possano essere trascurati per l'analisi del profilo. Ogni prova richiede tempi brevi, può essere eseguita entro 15 minuti. La strategia proposta risulta particolarmente adatta per un uso quotidiano nella pratica clinica per identificare le possibili patologie del soggetto, l'efficacia dei trattamenti riabilitativi e per il follow-up. BIBLIOGRAFIA [1] E. Pries,J. Biomech 2015;48 [2] P. Tomà, Radiol. Medica 2016



PM5 - Puo' il feedback uditivo dell'attivita' EMG dei muscoli della caviglia modificare il grado di attivazione dei muscoli dell'arto inferiore? F. Dos Anjos 1, M. Gazzoni 1, T. Vieira 1 1 Politecnico di Torino, Torino, Italy INTRODUZIONE Il biofeedback basato sul segnale elettromiografico (EMG) è una tecnica promettente per ridurre l’attività muscolare eccessiva. Recentemente, è stato dimostrato che soggetti sani possono imparare a ridurre l’attività dei muscoli planta-flessori durante la postura eretta tramite il biofeedback uditivo basato su EMG senza compromottere la stabilità [1]. Quello che non si sa ancora è quanto l’effetto del biofeedback EMG sui muscoli che agiscono sull’articolazione della caviglia sia generalizzabile a – o sia compensato da – altri muscoli posturali non considerati per il biofeedback. METODI Allo studio hanno partecipato sei soggetti giovani. Ad ogni soggetto è stato chiesto di stare in piedi rilassato con gli occhi aperti. Sono state studiate tre condizioni (ognuna per un tempo di 60s): (i) senza biofeedback EMG, (ii) con biofeedback EMG dai flessori plantari e (iii) con biofeedback EMG dai flessori plantare e dorsale. I segnali EMG sono stati acquisiti dal muscolo soleo, gastrocnemio mediale, tibiale anteriore, vasto laterale, semitendinoso e bicipite femorale di entrambe le gambe mediante una coppia di elettrodi. Per valutare il grado di attività, per ogni muscolo, è stato considerato il valore efficace (RMS) calcolato su tutta la durata dell’acquisizione e mediato tra i due arti. Verificata la condizione di gaussianità (Kolmogorov-Smirnov; P>0.20 per tutte le variabili), per valutare l’effetto del biofeedback EMG sul livello di attività muscolare è stato utilizzato il test ANOVA a una via, con le tre condizioni come misure ripetute. Come test post-hoc è stato utilizzato il Fisher-LSD. RISULTATI Il livello di attività muscolare differisce in modo significativo nelle tre condizioni di biofeedback (BF) durante la postura eretta (ANOVA effetto principale; P<0.04 per soleo, tibiale anteriore, vasto laterale e bicipite femorale). L’ampiezza RMS dell’EMG calcolata per i muscoli soleo e bicipite femorale è ridotta rispettivamente del 20% e 25% durante le condizione di biofeedback EMG rispetto alla condizione senza il biofeedback. Un’ampiezza RMS maggiore è stata osservata, tuttavia, per i muscoli tibiale anteriore e vasto laterale (~20 % per entrambi) nella condizione di biofeedback EMG dai flessori plantari rispetto allo standing rilassato (Fisher-LSD; P<0.25 in tutti i casi).

Figure 1. Media e deviazione standard per l’ampiezza RMS dei muscoli della cavaglia e della coscia durante la postura eretta senza e con il biofeedback EMG. DISCUSSIONE Dai risultati ottenuti, l’effetto del biofeedback EMG probabilmente è generalizzabile e sembra dipendente dal tipo di feedback. I soggetti hanno ridotto il livello di attività posturale tramite il biofeedback EMG dei flessori plantari e dorsali senza aumentare il grado di attività negli altri muscoli. I risultati suggeriscono che il biofeedback EMG basato su flessori plantare e dorsale è una tecnica promettente per ridurre il livello di attività posturale in soggetti che attivano eccessivamente i muscoli della cavaglia e della coscia durante lo standing, e.g. gli anziani [2]. BIBLIOGRAFIA [1] Vieira TM. Front Physiol 2006;7:158. [2] Laughton CA. Gait and Posture 2003;18(2):101-8.



PM6 - Effetto dell’altezza della stazione di lavoro per computer sulla distribuzione EMG del trapezio S.D.H. Soedirdjo 1, T. Läubli 2,3, P. Wild 4, B. Martin 5, A. Botter 1 1 LISiN - Politecnico di Torino, Torino, Italy, 2 Sensory-Motor Systems (SMS) Lab - ETH, Zurich, Switzerland, 3 University of Tübingen, Tübingen, Germany, 4 IST, Lausanne, Switzerland, 5 University of Michigan, Ann Arbor, MI, USA INTRODUZIONE Le postazioni di lavoro non ergonomiche sono tra le cause dei disturbi muscoloscheletrici di origine lavorativa. Nei videoterminalisti, la posizione non ottimale del tavolo e della tastiera può indurre attivazione prolungata del trapezio, un fattore determinante per sviluppo di dolore al collo [1,2]. In questo studio abbiamo usato EMG ad alta densità di elettrodi per quantificare l’effetto dell’altezza del tavolo di lavoro sul livello, tempistica e localizzazione dell’attività del trapezio durante lavoro simulato. METODI 24 soggetti hanno scritto un testo standard in due condizione randomizzate: (i) “Table Low”: altezza del tavolo definita sulla base di standard ergonomici [3], (ii) “Table High”: tavolo 10 cm più alto rispetto alla condizione (i). Il segnale sEMG è stato registrato con una griglia di 16x4 elettrodi (10mm IED) posizionata sul trapezio con la terza riga di elettrodi in corrispondenza della linea tra C7 e acromion (Fig 1a). Il livello di rumore è stato identificato attraverso una contrazione di riferimento di 1min prima di ogni contrazione. Il valore RMS è stato calcolato per ogni canale EMG in epoche da 30ms ottenendo quindi l’andamento temporale delle distribuzioni di potenziale sul trapezio per entrambe le condizioni sperimentali. Per ogni epoca è stata utilizzata una soglia pari a 3*StDev del rumore per identificare le regioni attive del muscolo. Il livello e le tempistiche di attivazione muscolare sono state quantificate attraverso: (i) RMS delle regioni attive, (ii) la posizione del loro centroide, (iii) il numero di canali delle regioni attive e (iv) il numero di epoche contenenti almeno una regione attiva. RISULTATI Le aree attive erano localizzate in corrispondenza dei tre compartimenti del trapezio. In questo studio riportiamo i risultati per la regione più prossimale (trapezio superiore) per la sua importanza nello sviluppo di disturbi muscolari legati all’attività lavorativa. La Fig. 1b mostra che sia il tempo di attivazione in % della durata del task che il livello di attivazione (RMS della regione attiva) erano significativamente maggiori nella condizione Table High. Per questa condizione è stata inoltre osservata una ridotta area della regione attiva. La condizione sperimentale non ha invece influenzato la posizione dell’area attiva (i.e. centroide nella direzione prossimo-distale).

Figura 1. a) Setup sperimentale. b) Confronto tra le variabili EMG per le due condizioni sperimentali. I valori di p si riferiscono al confronto appaiato delle variabili EMG tra condizioni (test di Wilcoxon) DISCUSSIONE L’effetto dell’altezza della postazione di lavoro sul dolore e sull’attivazione muscolare in videoterminalisti è stato precedentemente studiato con valutazioni psicometriche ed EMG intramuscolare [1,2]. In questo studio abbiamo confermato le osservazioni sulla maggiore e più prolungata attività muscolare in postazioni non ergonomiche. Queste osservazioni, associate ad una distribuzione EMG più localizzata (aree attive più piccole) indicano l’attivazione continua di sottogruppi di unità motorie, un noto fattore di rischio per lo sviluppo di dolore del tratto collo-spalla. BIBLIOGRAFIA [1] Laeser, K. L., et al. JRCE 1998;31(2):173-188. [2] Zennaro, D., et al. J Electromyogr Kinesiol 2003;13(2):113-124. [3] Chaffin, D. B., et al. Occupational Biomechanics, Wiley, New York, 2006



PM7 - Effetti dell’assistenza e della struttura meccanica di un esoscheletro sui pattern di attivazione muscolare durante il cammino. A. De Luca1, E. Galofaro1, F. Liporati1, C. Lentino2, C. Leoncini3, S. Mandraccia3, L. Rossi3, S. Gamba 3, A. Massone3 and M. Casadio1 1 Dipartimento di Informatica, Bioingegneria, Robotica e Ingegneria dei Sistemi, Università degli Studi di Genova,Genova, Italia 2 S.C. Recupero e Rieducazione Funzionale, Dipartimento di Riabilitazione, Ospedale Santa Corona, ASL2 Savonese, Pietra Ligure (Savona), Italia 3 S.C. Unità Spinale Unipolare, Dipartimento di Riabilitazione, Ospedale Santa Corona, ASL2 Savonese, Pietra Ligure (Savona), Italia INTRODUZIONE Negli ultimi decenni sono stati sviluppati diversi dispositivi per la riabilitazione robot-assistita del cammino [1]. Nonostante il supporto robotico possa essere un prezioso aiuto nell’aumentare intensità e ripetibilità del trattamento rispetto alla pratica clinica tradizionale [2], l’assistenza fornita e la struttura stessa del dispositivo possono influire sull’attività muscolare durante il cammino [3]. METODI Sei soggetti sani (3 maschi, età media: 26.83± 8.97 SD anni, altezza media: 1.75± 1.0 SD m, peso medio 69.16± 10.96 SD kg) hanno partecipato a questo studio. I soggetti sono stati valutati durante il cammino assistito da EKSO (Ekso Bionics, USA), esoscheletro indossabile in grado di assistere il cammino overground di pazienti con impairment anche molto grave. Il cammino dei soggetti è stato valutato durante cinque differenti modalità di assistenza fornite dalla macchina: nessuna assistenza, assistenza massima bilaterale, assistenza adattiva bilaterale, assistenza adattiva monolaterale. Tutte queste modalità sono state valutate sia con l’utilizzo di antibrachiali sia con l’utilizzo del deambulatore. I soggetti sono poi stati valutati durante il cammino normale, non assistito dall’esocheletro. Abbiamo acquisito e valutato l’attività elettromiografica di 8 muscoli, bilateralmente: tibialis anterior, gastrocnemius medialis, soleus, rectus femoris, vastus medialis, semitendinosus (ST), biceps femoris (BF), gluteus medius. Il segnale EMG è stato acquisito con POCKETEMG (BTSBioengineering, Milano, Italia). I dati di cinematica sono stati acquisiti attraverso un sistema stereofotogrammetrico (SMART DX, BTSBioengineering, Milano, Italia) posizionando 23 markers passivi su arti inferiori, superiori e tronco. RISULTATI Il timing dell’attività muscolare durante il cammino con EKSO è risultato simile nelle cinque modalità di assistenza (la maggioranza di attivazioni presentavano un’alta (R>0.6) e significativa (p<0.05) correlazione). Il timing è risultato inoltre simile a quello dell’attività muscolare rilevata nelle prove di cammino non assistito, per tutti i muscoli eccetto che per i muscoli flessori di ginocchio. Infatti, durante il cammino con EKSO, i soggetti presentavano un picco di attività, per i muscoli ST e BF, alla fine della fase di stance (ST: gamba destra 61.02±2.9SE %, gamba sinistra 60.41±1.69 SE % del ciclo del passo), mentro nel cammino non assistito il picco di attività per questi muscoli era all’inizio/fine del ciclo del passo. Questa differenza non è risultata dipendere dall’utlizzo degli ausilii: i muscoli flessori d ginocchio presentavano infatti un attivazione normale nel cammino con ausili ma non assistito da esoscheletro. Sorprendentemente, non abbiamo trovato differenze significative nell’ampiezza dell’attività muscolare a variare dei livelli e delle modalità di assistenza, confermando quanto osservato anche da [3]. DISCUSSIONE Nel cammino assistito da esoscheletro abbiamo trovato un timing di attivazione muscolare ripetibile nelle diverse modalità di assistenza, ma i muscoli flessori di ginocchio presentavano un pattern diverso rispetto al cammino non assistito. Questa differenza potrebbe dipendere dalla struttura del device e non dal tipo o livello di assistenza. Approfondiremo questo aspetto allargando il campione di soggetti; ma questi risultati evidenziano l’importanza di tenere in considerazione l’effetto dell’utilizzo di questi dispositivi sull’attività muscolare, in particolare se questi vengono utilizzati in soggetti con deficit al sistema nervoso centrale che possono presentare tono muscolare alterato o spaticità. BIBLIOGRAFIA [1] P. Sale, M. Franceschini, A. Waldner, and S. Hesse, Eur J Phys Rehabil Med, 2012; 48:111-21 [2] J. Mehrholz, B. Elsner, C. Werner, J. Kugler, and M. Pohl, Cochrane Database Syst Rev, 2013 7:CD006185. [3] F. Sylos-Labini, V. La Scaleia, A. d'Avella, I. Pisotta, F. Tamburella, G. Scivoletto, et al., Front Hum Neurosci, 2014; 8:423.



PM8 - Megaprotesi di ginocchio in pazienti affetti da neoplasie maligne del femore distale: studio delle alterazioni cinematiche e dei pattern di attivazione muscolare durante il cammino V. Agostini 1, M. Ghislieri 1, M. Carlone 2, A. Re 2, G. Massazza 2, R. Piana 3, M. Knaflitz 2 1 Dipartimento di Elettronica e Telecomunicazioni, Politecnico di Torino, Torino, Italy 2 S.C. Medicina Fisica e Riabilitazione U, AO Città della Salute e della Scienza di Torino - Molinette, Torino, Italy 3 S.C. Ortopedia Oncologica Ricostruttiva, AO Città della Salute e della Scienza di Torino - CTO, Torino, Italy INTRODUZIONE I pazienti affetti da neoplasie maligne del femore distale possono oggi essere trattati salvando l’arto inferiore, mediante l’impianto di una protesi modulare vincolata di ginocchio [1][2]. Lo scopo di questo studio è stato la valutazione funzionale mediante analisi strumentale del cammino di pazienti portatori di megaprotesi di ginocchio, concentrandosi sulle asimmetrie presenti fra il lato protesico e quello controlaterale. METODI Sono stati coinvolti nello studio 24 pazienti con megaprotesi di ginocchio (età media: 40 ± 18 anni). Per eseguire l’analisi del cammino è stato utilizzato iI sistema di sensori indossabili STEP32 [3], con la seguente configurazione: interruttori basografici, elettrogoniometri di ginocchio e sonde EMG posizionate su tibiale anteriore, gastrocnemio laterale, retto femorale, bicipite femorale, vasto mediale e laterale, bilateralmente. In particolare sono state valutate: 1) cinematica del ginocchio nel piano sagittale, 2) pattern di attivazione muscolare, del lato protesico e del controlaterale, durante una camminata a cadenza naturale della durata di due minuti e mezzo. RISULTATI La figura sottostante mostra l’angolo di flesso-estensione del ginocchio protesico e del controlaterale nella popolazione considerata (media ± deviazione standard). Si evidenzia una ridotta flessione di ginocchio del lato protesico rispetto al controlaterale durante la fase di accettazione del carico.

Si sono inoltre evidenziate alterazioni dei pattern di attivazione muscolare nel lato protesico rispetto al controlaterale su tutti i muscoli analizzati. DISCUSSIONE L’analisi strumentale del cammino ha permesso di descrivere in modo quantitativo l’asimmetria del cammino dei pazienti portatori di megaprotesi di ginocchio, attraverso il confronto della cinematica del ginocchio e dei pattern di attivazione muscolare del lato protesico rispetto al controlaterale. BIBLIOGRAFIA [1] Veth RPH, van Hoesel R, Pruszczynski M, Hoogenhout J, Schreuder B, Wobbes T, Lancet Oncology, 2003;4(6):343-350. [2] Höll S, Schlomberg A, Gosheger G, Dieckmann R, Streitbuerger A, Schulz D, Hardes J. Knee Surgery, Sports Traumatology, Arthroscopy, 2012;20(12):2513-2518. [3] Agostini V, Ganio D, Facchin K, Cane L, Moreira Carneiro S, Knaflitz M. The Journal of Arthroplasty, 2014;29:1265–1272.



PM9 - La posizione degli elettrodi ha effetto sulla stima degli onsets e del livello di attivazione del gastrocnemio laterale durante il commino? T. Vieira 1, A. Botter 1, M. Gazzoni 1, A. Merlo2, I. Campanini2,3 1 LISiN - Politecnico di Torino, Torino, Italy, 2 LAM - Motion Analysis Laboratory, Rehabilitation Dept., AUSL Reggio Emilia, Correggio (RE), Italy, 3 Dept. of Biomedical, Metabolic and Neural Sciences, University of Modena end Reggio Emilia, Italy INTRODUZIONE L’attività mioelettrica è distribuita in modo non uniforme nel volume muscolare [1]. Questa distribuzione non uniforme porta a chiedersi se tempistiche e livello di attivazione muscolare stimato con elettromiogrammi (EMGs) di superficie rilevati localmente dipendono dalla posizione egli elettrodi. In questo studio affrontiamo questa questione per il muscolo gastrocnemio durante il cammino. METODI Sono stati acquisiti EMGs di superficie monopolari in cinque soggetti durante cammino rettilineo di 10m. Gli EMGs sono stati acquisiti con una schiera lineare di 32 elettrodi (1x10mm, 5mm di distanza interelettrodica) posizionata lungo l’asse prossimo distale del gastrocnemio mediale (MG). I segnali monopolari rilevati da gruppi di tre elettrodi consecutivi sono stati mediati per ottenere EMGs campionati da elettrodi convenzionali utilizzati nella gait analysis (area di 1cm2). EMGs bipolari sono stati calcolati come la differenza tra segnali campionati da coppie di elettrodi convenzionali simulati (2cm di distanza interlettrodica). Per ogni soggetto sono stati analizzati segnali bipolari centrati a 3, 5, 7, 9 e 11 cm dalla fossa poplitea) al fine di includere l’intera regione prossimo-distale. Gli EMGs sono stati quindi rettificati a doppia semionda, filtrati passa basso con un filtro Butterworth di ordine 2 con ft=10 Hz. Gli onset, offset e il livello di attività sono stati stimati come descritto in Gallina et al [2]. La linea di base degli inviluppi EMG è stata sottratta da ogni segnale e gli onset (offset) sono stati definiti come il primo istante per il quale gli inviluppi superavano il (erano inferiori al) 20% del massimo per almeno 250ms. Sia la frequenza di taglio che la soglia sono stati selezionati per essere conservativi nell’individuazione dell’onset. Dopo aver verificato la gaussianità delle distribuzioni dei dati (Kolmogorv-Smirnov; P>0.3), l’effetto della posizione degli elettrodi sulle tempistiche e sul grado di attivazione del MG è stato testato tramite ANOVA a misure ripetute. RISULTATI La posizione degli elettrodi simulati influenza i valori di onset ed ampiezza (P<0.001), non di offset. Canali più prossimali mostrano onset inferiori. Le differenze di onset tra i canali risiedono in un range di [-70ms,+100ms] tra i soggetti. Le ampiezze sono maggiori per canali più distali. Si sono osservate differenze tra soggetti, probabilmente associabili a diversi spessori del tessuto sottocutaneo.

Figura 1. a) Segnali grezzi da due posizioni sul MG. b) Valori di onset e ampiezza per due soggetti. DISCUSSIONE I risultati indicano che stime di onset e di livello di attivazione dipendono significativamente dalla posizione in cui gli EMGs sono rilevati. Stime opposte per onset e ampiezza sono state ottenute per diverse regioni lungo il MG: rispetto ai canali distali, i canali prossimali sembrano registrare EMGs inferiori in ampiezza e onset anticipati. Futuri studi saranno necessari al fine di valutare le implicazioni di queste differenze prossimo-distali per lo studio del MG durante cammino patologico. BIBLIOGRAFIA [1] Watanabe K, Kouzaki M, Moritani T. Journal of Biomechanics 2016; 49(1):19-25. [2] Gallina A, Pollock CL, Vieira TM, Ivanova TD, Garland SJ. Gait Posture 2016;44:103-9.



Correlazione tra ampiezza del segnale EMG misurato con elettrodi a clip pregellati (bEMG) ed ampiezza del segnale EMG bipolare simulato a partire da misure con elettrodo a schiera nella stessa posizione (sbEMG). I dati sono ottenuti dal muscolo gastrocnemio mediale di 5 soggetti sani, durante 5 prove di cammino per 3 diverse velocità di avanzamento (spontanea, lenta e lentissima).

PM10 – Le schiere di elettrodi possono essere utilizzate per simulare il segnale EMG bipolare tradizionale durante il cammino. Studio preliminare di validazione. A. Merlo 1, T. Vieira 2, A. Botter 2, M. Gazzoni 2, I. Campanini 1,3 1 LAM - Motion Analysis Laboratory, Rehabilitation Dept., AUSL Reggio Emilia, Correggio (RE), Italy 2 LISiN - Politecnico di Torino, Torino, Italy 3 Dept. of Biomedical, Metabolic and Neural Sciences, University of Modena end Reggio Emilia, Italy INTRODUZIONE L’attività muscolare di un muscolo superficiale durante il cammino viene tipicamente rilevata con elettrodi a clip pregellati (1x1 cm) in configurazione bipolare (bEMG). Il segnale bEMG può essere simulato (sbEMG) a partire dai segnali rilevati con una schiera di elettrodi (SE) posizionata sul medesimo muscolo, come dimostrato in [1] per un muscolo della mano. Questo studio ha come obiettivo la verifica empirica della corrispondenza fra EMG e sbEMG sul muscolo gastrocnemio mediale (GM) di soggetti sani durante il cammino a differenti velocità. METODI Il posizionamento ottimale degli elettrodi sul muscolo GM [2] è stato segnato sulla cute di 5 soggetti sani. Utilizzando elettrodi a clip (ARBO H124, diametro 1,5 cm, distanza tra i centri 2 cm) si è acquisito il segnale bEMG durante il cammino a tre velocità (spontaneo, lento e lentissimo), con 5 ripetizioni per ogni velocità, lungo un camminamento di 12 m di lunghezza. Successivamente, una SE (1x10 mm; 5 mm distanza inter-elettrodica) dotata di preamplificatore wireless è stata attentamente posizionata sulla porzione di cute precedentemente segnata e si sono ripetute le prove di cammino. Il segnale EMG è stato acquisito in configurazione monopolare. I tracciati di tre elettrodi a barra consecutivi sono stati mediati per simulare il segnale EMG monopolare ottenibile dai due elettrodi più grandi (area 1 cm2, distanza tra i centri 2 cm) [1]. Si è quindi ricavato il segnale sbEMG come differenza tra i segnali monopolari simulati [1]. Entrambi i segnali bEMG e sbEMG sono stati rettificati e filtrati con un filtro passa-alto di Butterworth del secondo ordine e frequenza di taglio 10 Hz, ottenendo l’inviluppo. Il valore di baseline dell’inviluppo EMG è stato sottratto da ciascun segnale. Si è quindi calcolata l’ampiezza media dell’inviluppo all’interno della regione di attivazione [3] e se ne è ricavata la mediana sui passi utili (primi e ultimi due esclusi). Le ampiezze così ottenute per bEMG e sbEMG sono state confrontate per mezzo di una regressione lineare robusta. Si è calcolata la differenza di ampiezza (ΔAmp) fra i due sistemi di acquisizione per tutti e soggetti e tutte le velocità di cammino e si è indagato l’effetto della velocità su ΔAmp mediante un’ANOVA fattoriale. RISULTATI L’ampiezza bEMG è risultata sistematicamente minore dell’ampiezza sbEMG (ΔAmp=32±14 uV), con una correlazione lineare tra le due variabili (R2=0.83, p<0.001), mostrata in figura. La differenza fra i due sistemi di detezione non è risultata dipendere dalla velocità di cammino (p = 0.497). DISCUSSIONI I risultati di questo studio dimostrano che l’ampiezza dell’EMG bipolare durante il cammino può essere stimata mediante una SE, con uno scarto sistematico e predicibile. SE che ricoprono il muscolo possono quindi essere utilizzate per simulare in modo completo l’effetto del posizionamento di elettrodi bipolari sulle variabili EMG-based, quali morfologia, timing ed ampiezza, utilizzate a supporto dei percorsi decisionali in clinica. Inoltre, sarà possibile riconoscere gli eventuali limiti di bEMG nel caso di unità motorie presenti solo in porzioni limitate del muscolo [3]. Si effettueranno acquisizioni su nuovi soggetti per rendere i risultati più robusti. BIBLIOGRAFIA [1] van Dijk JP, Lowery MM, Lapatki BG, Stegeman DF. Ann Biomed Eng. 2009 Jun;37(6):1141-51 [2] Blanc Y, Dimanico U. The Open Rehabilitation Journal, 2010, 3, 110-126 [3] Gallina A, Pollock CL, Vieira TM, Ivanova TD, Garland SJ. Gait Posture 2016;44:103-9.



PM11 – Sviluppo di un sistema wireless per il monitoraggio remoto dell’attività muscolare GL. Cerone1 1LISiN, Dipartimento di Elettronica e Telecomunicazioni, Politecnico di Torino, Italia INTRODUZIONE Lo studio e l’analisi del movimento umano richiedono l’acquisizione di grandezze cinematiche, dinamiche e segnali elettrofisiologici. Tra questi, il segnale elettromiografico (EMG) di superficie riveste un ruolo fondamentale per monitorare l’attività muscolare. Negli ultimi anni sono stati sviluppati e sono ora commercialmente disponibili sistemi composti da un insieme di moduli wireless che permettono di acquisire e trasmettere uno o più segnali EMG ad un dispositivo mobile quale uno smartphone o un tablet. Questo lavoro consiste nello sviluppo di un sistema di telemetria che permetta l’acquisizione ed il monitoraggio in tempo reale di segnali EMG attraverso l’utilizzo di una wireless body area network (WBAN). METODI L’architettura di sistema (Figura 1.a) consta di uno o più moduli che acquisiscono e condizionano due canali EMG bipolari campionati a 2048 kHz con risoluzione pari a 16 bit. I segnali campionati vengono inviati via link Bluetooth 4.0 ad un dispositivo mobile (smartphone) che funge da ricevitore. Attraverso un’applicazione per dispositivi mobili, i segnali vengono acquisiti, salvati e, dopo aver calcolato l’inviluppo EMG, inviati ad un web-server remoto utilizzando un socket TCP-IP. Lo smartphone funge da client web. Il server web, scritto in linguaggio Python utilizzando la piattaforma PaaS (Platform as a Service) Heroku, presenta un socket TCP-IP permanentemente aperto in modo da massimizzare il throughput. I segnali ricevuti dal server web, possono essere visualizzati in real-time attraverso un sito web (http://lisinsite.herokuapp.com/) progettato utilizzando il linguaggio HTML e le librerie javascript Highcharts. RISULTATI Il sistema è stato testato con successo su due soggetti durante la maratona organizzata in occasione della manifestazione “Just the Woman I Am” avvenuta il 5 Marzo 2017 a Torino. La Figura 1.b mostra l’inviluppo dei segnali EMG prelevati dal gastrocnemio mediale di due soggetti e visualizzato in real-time su un browser web. Il throughput medio rilevato durante la manifestazione è stato pari a 100kbps. DISCUSSIONE La principale innovazione introdotta da questo sistema risulta la possibilità di monitorare in real-time il grado di attivazione muscolare dei soggetti indipendentemente dalla massima distanza di trasmissione permessa dal sistema indossato dal soggetto. L’architettura modulare del sistema consente di utilizzare contemporaneamente più sonde di prelievo su diversi soggetti. L’utilizzo del sistema risulta particolarmente semplice e richiede solamente l’utilizzo di uno smartphone e di un browser web.

Figura 1. a) L’architettura di sistema consta di almeno un dispositivo per l’acquisizione di due segnali EMG bipolari. I segnali acquisiti vengono ricevuti da uno smartphone che funge da client web e successivamente inviati attraverso Internet ad un web server. b) Attraverso un sito web residente sul server è possibile monitorare in real-time l’attività muscolare.



PM12 - Un metodo innovativo basato sull’utilizzo di una singola depth-camera per l’analisi clinica del cammino: validazione su bambini affetti da paralisi cerebrale A. Cereatti1,2, G. Figari3, N. Valeri3, G. Paolini3, U. Della Croce1, E. Pantzar4, A. Andersson5, J. Riad5 1University of Sassari, Italy, 2Politecnico di Torino, Italy, 3GPEM srl, Italy, 4University of Örebro, Sweden, 5Skaraborg Hospital, Sweden INTRODUZIONE In Svezia è attivo dal 2005 un piano nazionale di controllo dei bambini con paralisi cerebrale (CP) avente come obiettivo la diagnosi precoce e il trattamento di deformità articolari. Attualmente, la valutazione clinica non prevede l’analisi strumentale del cammino nonostante i vantaggi evidenti che questa potrebbe portare nel caratterizzare la progressione del crouch gait. Infatti, i protocolli di analisi del cammino tradizionali mediante marcatori (MB), a causa della mancanza di spazi dedicati, elevato tempo e costo dell’esame, non sono utilizzati in tali programmi. Per rispondere alle suddette esigenze cliniche, abbiamo quindi sviluppato, e validato in via preliminare, un protocollo del cammino basato sull’utilizzo di una telecamera RGB e un sensore di profondità (D). METODI Sono stati acquisiti 10 bambini con CP (GMFCS<3). Ogni bambino indossava dei calzini colorati. Un sistema RGB-D (Kinect v.2) è stato posizionato lateralmente e un telo verde impiegato per creare uno sfondo uniforme. Per la validazione, è stato utilizzato un protocollo MB con un sistema Qualisys [1]. A partire dai dati RGB e D, si è ottenuta una matrice 3D di pixel (Fig. b4). Da un’immagine statica, è stato creato un modello multi-segmentale personalizzato [2] (Fig. a). Per ogni soggetto sono state registrate 5 prove per lato. Per ogni immagine è stata estratta la nuvola di punti 3D della superfice del soggetto (Fig. b1-b4), e su questa registrato il modello mediante l’algoritmo articulated ICP [3] (Fig. b5). Le cinematica RGB-D e MB sono confrontate in termini di offset, rmsd e R. Figura 1. a) Definizione del modello articolato; b) Elaborazioni dinamiche: 1) immagine RGB, 2) Immagine D, 3) Estrazione del soggetto, 4) Immagine RGB-D, 5) Registrazione del modello.

RISULTATI Per ogni parametro sono riportati i valori medi (10 pat. x 10 prove): caviglia: offset = 2.9°, rmsd = 4.7°, R = 0.74; ginocchio: offset = 6.6°, rmsd = 5.8°, R = 0.93; anca: offset = 8.5°, rmsd = 5.5°, R = 0.93. DISCUSSIONE Questo studio verifica l’applicabilità di una metodologia RGB-D per l’analisi del cammino da integrare come esame standard per la valutazione del crouch gait. Grazie all’utilizzo della tecnologia RGB-D, è possibile risolvere efficientemente il riconoscimento automatico degli arti sui diversi piani. E’ stata trovata una correlazione molto elevata (R>0.9) per la cinematica di anca/ginocchio e una correlazione discreta (R>0.7) per la caviglia. Le differenze osservate nei valori di offset e rmsd possono essere attribuite a molteplici cause, quali ad esempio l’approccio 2D vs 3D, le diverse definizione degli assi anatomici, le deformazioni del modello tra le prova statiche e dinamiche. La valuatazione dei contributi delle singoli fattori richiede ulteriori analisi specifiche. In conclusione, il basso costo della strumentazione (250 €), unitamente alla set-up sperimentale semplificato, rende interessante lo sviluppo di sistemi di analisi del cammino utilizzabili in maniera routinaria. BIBLIOGRAFIA [1] Davis RB, et al. Human Movement Sciences 1991; 10:575-587. [2] Castelli A, et al. Computational and mathematical methods in medicine 2015; 2015:11. [3] Pellegrini S, et al. BMVC 2008 3: 4.



PM13 - Cinematica markerless e marker-based. Uno studio di validità concorrente. Prati P 1, R. Pirani 2, D. Mazzoli 1, F. Mascioli 1, A. Merlo 1 1Gait & Motion Analysis Laboratory, Sol et Salus Hospital, Rimini, Italy 2Tecnobody s.r.l,, Bergamo, Italy INTRODUZIONE Si è condotto uno studio di validità concorrente della cinematica sagittale di arto inferiore effettuata dal treadmill medicale Walker View (Tecnobody srl, Bergamo, Italia), dotato di un sistema markerless di motion capture, per confronto con un sistema stereofotogrammetrico (BTS Smart-DX, BTS, Milano, Italia), utilizzato come gold standard. METODI Il Walker View è stato posizionato al centro del volume calibrato. Per 3 soggetti sani si sono acquisiti, in successione, una fase di statica, tre sessioni di cammino su treadmill a velocità diversa (1, 3, 5 Km/h) e due sessioni di corsa a 8 e 12 Km/h con i due strumenti in contemporanea. Per ogni sessione si sono considerati 10 passi consecutivi (6-15 dallo start). Per ogni velocità sono state eseguite tre acquisizioni dello stesso soggetto. I due sistemi acquisivano i dati in modo indipendente. Sui soggetti erano posizionati i marcatori secondo il protocollo Helen-Hayes, utilizzati dal solo sistema BTS. A seguito della ricostruzione dei segmenti articolari (markerless e marker-based), la procedura di calcolo degli angoli confrontati era la medesima per i due sistemi. I dati di cinematica di anca e ginocchio nel piano sagittale sono stati ricampionati su base 0-100, mediati su 10 passi consecutivi e confrontati. Le curve medie dei due sistemi sono state quindi confrontate calcolando il coefficiente di determinazione, l’errore quadratico medio sul ciclo (RMSE) espresso in gradi e lo stesso RMSE espresso in percentuale del range of motion dell’articolazione, come in [1]. RISULTATI Il coefficiente di determinazione R2 tra le curve è risultato superiore a 0.95 in tutte le prove di cammino e superiore a 0.83 in tutte le prove di corsa. L’errore RMSE medio nei 3 soggetti, al crescere della velocità, è risultato compreso tra 1° e 6° all’anca e tra 4° e 12° al ginocchio. Al ginocchio, l’errore in oscillazione è risultato sensibile alla velocità, ovvero ai gradi di massima flessione dell’articolazione. In media, l’errore RMSE espresso in percentuale del range of motion durante il ciclo del passo è pari a 5.8±1.5% nelle prove di cammino e 7.8±1.5% nelle prove di corsa. In figura sono presentati i cicli medi prodotti dai due dispositivi durante il cammino su treadmill ad 1 km/h di un soggetto del campione. DISCUSSIONE L’errore nella stima degli angoli sagittali di anca e ginocchio compiuto dal sistema di motion capture markerless inserito nel treadmill Walker View rispetto al sistema stereofotogrammetico usato come gold standard è simile allo scarto che può emergere tra laboratori diversi che misurino lo stesso soggetto [2]. Esso è inoltre sovrapponibile all’errore ottenuto da sistemi basati su sensori indossabili e validati per usi riabilitativi in pazienti ortopedici [3]. Il sistema pare quindi adatto ad utilizzo in ambito riabilitativo dell’arto inferiore. BIBLIOGRAFIA [1] Iosa et al, Biomed Res Int. 2014:214156. doi: 10.1155/2014/214156 [2] Benedetti MG et al. Gait Posture, 2013;38(4):934-9 [3] Leardini et al, J NeuroEng Rehab 2014 11:136, doi 10.1186/1743-0003-11-136

Confronto tra gli angoli sagittali di anca e ginocchio forniti dal sistema markerless Walker View e dal sistema marker-based BTS durante il cammino su treadmill ad 1km/h di un soggetto sano.



PM14 - Recupero della velocità del cammino in fase riabilitativa post-acuta dopo stroke D. Quaglia1, M. Gasperi1, S. Cecchetto1, N. Mazzini1 1 Ospedale Riabilitativo Villa Rosa – APSS Trento, Pergine Valsugana (TN), Italia INTRODUZIONE Nella valutazione dell’outcome del cammino, la velocità rappresenta il principale indicatore di performance [1]. La velocità misurata con il 10 MWT (10 Meter Walking Test) è caratterizzata da una variazione minima clinicamente significativa compresa nell’intervallo 0,1-0,2 m/s [2]. Lo scopo del lavoro era quello di analizzare il recupero della velocità post-trattamento nei pazienti che alla dimissione presentavano un cammino autonomo. Nello specifico si voleva determinare la correlazione della velocità all’ingresso con la velocità alla dimissione, con il tasso di recupero motorio e con la durata della degenza (la quale rappresenta un indice di gravità del paziente).

METODI Nel periodo marzo-ottobre 2016 sono stati valutati 54 pazienti post-acuti dopo stroke (età 70±11 anni), successivamente ricoverati presso l’U.O. di Riabilitazione (APSS Trento). Il protocollo prevedeva la valutazione della scala FAC (Functional Ambulation Category) e della velocità all’ingresso della degenza (T0) e alla dimissione (T1). La FAC è una scala con cut-off=4 per il cammino autonomo [3]. L’analisi dei dati ha riguardato il sottogruppo di pazienti che alla dimissione mostravano miglior recupero del cammino post-stroke, ovvero quelli con FAC≥4, per un totale di 29 soggetti (54%). Di questi, 3 pazienti sono stati esclusi per assenza del 10 MWT a T1. RISULTATI Figura 1 (in alto): la velocità alla dimissione e la velocità all’ingresso mostravano buona correlazione con tendenza al plateau per velocità iniziali maggiori di 0,8 m/s. Figura 1 (centrale): la variazione di velocità (media), riferita all’intero processo riabilitativo, raggiungeva la significatività clinica [2] se calcolata su un periodo di almeno 14 giorni con un tasso di recupero medio pari a 0,18 m/s (95% IC: 0,14-0,22). Figura 1 (in basso): la durata della degenza correlava con la velocità iniziale e risultava minore per velocità iniziali maggiori di 0,8 m/s (7 pazienti).

Figura 1. Parametri in funzione della velocità iniziale

(r = coeff. di Pearson, significatività p-value >0,05 ). DISCUSSIONE Dallo studio, ancora in corso di svolgimento, è emerso che nei pazienti post-acuti, che presentavano alla dimissione un cammino autonomo, la velocità iniziale assumeva significato predittivo di esito clinico-riabilitativo. Dai risultati è emerso che la significatività clinica della variazione di velocità veniva raggiunta in almeno due settimane di trattamento. Pertanto, la sua trasferibilità in clinica, quale indicatore di recupero motorio, risulta essere appropriata se rivalutata dopo 14 giorni circa. BIBLIOGRAFIA [1] Schmid A, et al. Stroke 2007; 38(7):2096-100. [2] Bohannon RW, et al. J Eval Clin Pract. 2014;20(4):295-300. [3] Mehrholz J, et al. Arch Phys Med Rehabil 2007; 88(10):1314-9.

y = 0,474x + 0,5963 R² = 0,26925

Velo

cità

fina

le

a T1

(m

/s)

r = 0,74

y = -‐0,0258x + 0,1756 R² = 0,01098

ΔV

/Δgg

* 1

4 gg

(m

/s)

r = - 0,14

y = -‐29,105x + 48,128 R² = 0,47019 D

urat

a de

lla

dege

nza

(gg)

Velocità iniziale a T0 (m/s)

r = - 0,69



PM15 - Parametri spazio temporali normativi del cammino in adulti sani utilizzando il sistema OptoGait G.A. Castorina1, U. Dimanico1, M.A. Minetto1, C. Zanella2, F. Pasquero1, G. Massazza1

1Medicina Fisica e Riabilitativa, Università di Torino, Torino, Italia 2Medicina Fisica e Riabilitativa, Università di Messina, Messina, Italia INTRODUZIONE I parametri spazio-temporali del cammino sono utili nella pratica clinica per una completa valutazione del cammino allo scopo di monitorare l'evoluzione clinica di pazienti sottoposti a vari tipi di trattamento (ad esempio, utilizzo di ortesi, inoculazione di tossina botulinica). I recenti sistemi di analisi del cammino forniscono una misura in tempo reale dei parametri spaziali (lunghezza del passo e della falcata, larghezza del passo) e temporali (velocità, cadenza, percentuale della fase del passo e di oscillazione, singolo appoggio, risposta al carico, fase di pre-oscillazione) [1][2][3][4] che sono di supporto nella valutazione clinica di routine. METODI I parametri spazio-temporali del cammino sono stati misurati utilizzando il sistema OptoGait (MicroGate, Bolzano, Italia) in 30 soggetti sani (13 maschi, 17 femmine), età 27-60 anni (media 42,3 anni), peso medio 71,8kg. I soggetti hanno camminato a piedi scalzi percorrendo quattro volte una distanza di 7 metri (per un totale di 28 metri). RISULTATI Tabella 1. Parametri Spazio-temporali. I dati medi (DS) sono riportati per entrambi i lati (sinistra e destra). * % del ciclo del cammino. SINISTRA DESTRA

Temporali

Risposta al Carico* 11,2 (2,9) 11,4 (2,3) Singolo Appoggio* 38,9 (3,3) 38,7 (3,7) Pre Oscillazione* 11,5 (2,6) 11,6 (2,3) Oscillazione* 38,3 (2,4) 38,5 (2,5) Velocità (m/s) 1,35 (0,19) Cadenza (Passi/minuto) 114,8 (7,4)

Spaziali

Lunghezza del Passo (cm) 70,5 (9.9) 69,5 (9) Larghezza del Passo (cm) 10,8 (3,8) 11 (2,8) Lunghezza Falcata (cm) 139,5 (18,4)

DISCUSSIONE I dati registrati con il sistema OptoGait all'interno del nostro laboratorio sono concordi con quelli presenti in letteratura [1][2][5]. Questa serie di dati normativi può rappresentare un riferimento per la diagnosi, il monitoraggio e la prognosi dei disturbi del movimento nei pazienti in neuro-riabilitazione. BIBLIOGRAFIA [1] Zijlstra W. Eur J Appl Physiol; 2004;92(1-2):39-44 [2] Bessot N, et al.Chronobiol Int.; 2015;32(1):136-42 [3] Zijlstra W, Hof AL. Gait & Posture; 2003;18(2):1-10 [4] Elhadi MM, et al. J Aging Phys Act. 2016; 11(1): 1-26 [5] Gomez Bernal , et al. Gait Posture. 2016; 50(1):196-200 [6] Nikamp CDM, et al., Gait Posture. 2017 55(1):15-22



PM16 - IMU impermeabili per la stima dei parametri temporali durante cammini in acqua di soggetti con lesione spinale: una validazione preliminare A.L. Mangia 1, M. Dapporto 2, A. Ferrari 1, C. I. Baroncini 2, C. Nalon 2, T. Giovannini 2, J. Bonavita 2, S. Fantozzi 1 1 Health Sciences and Technologies - Interdepartmental Centre for Industrial Research, University of Bologna, Ozzano dell'Emilia, Italy, 2 Montecatone Rehabilitation Institute, Imola, Italy INTRODUZIONE Negli ultimi decenni l’idroterapia si è affermata a integrazione delle tecniche fisioterapiche a secco in caso di numerose patologie, compresa la lesione spinale (SCI). Alcuni studi hanno mostrato per mezzo di analisi video che il cammino in piscina riabilitativa può avere un notevole significato riabilitativo in soggetti affetti da lesione spinale [1, 2]. Tuttavia, l’analisi video presenta numerosi svantaggi, tra i quali la complessa installazione, calibrazione, elaborazione dati e limitato campo visivo, che permette l’analisi di pochi cicli del passo. Questo studio ha lo scopo di stimare i parametri temporali del cammino in acqua durante monitoraggio a lungo-termine mediante sensori inerziali (IMU) impermeabili e facili da installare, e di effettuare una loro validazione preliminare mediante videocamera subacquea. METODI 5 pazienti (età=61.4±11.0,altezza=176.6±8.8cm,weight=76.4±8.4kg, clinicamente classificati ASIA D, secondo American Spinal Injury Association Impairment Scale), dopo almeno 1 anno da lesione spinale traumatica o non-traumatica, sono stati monitorati durante 4 cammini di 6m in una piscina riabilitativa (profondità=120cm, temperatura=30°C) a confortevole velocità. Durante i cammini sono stati installati 2 sensori IMU (WaveTrack, Cometa, Milano, Sampling Frequency (Sf)=142Hz) col collo di entrambi I piedi ed è stata utilizzata una videocamera (GoPro, Hero4, Sf=120Hz) come gold standard (GS). Gli istanti temporali di Heel strike (HS) e Toe Off (TO) sono stati stimati mediante l’algoritmo proposto in [3] e mediante software Kinovea per IMU e GS, rispettivamente. È stata effettuata sia per HS che per TO l’analisi di Sensitività (S), ovvero il rapporto tra gli eventi rilevati correttamente e il numero totale di eventi e di Predittività (PPV), ovvero il rapporto di eventi correttamente rilevati sul totale di eventi. Sono poi stati calcolati i parametri Stride, Swing% and Stance% per entrambi i metodi. Infine sono state calcolate le differenze temporali di eventi corrispondenti, così come misurati dai due metodi (ΔHS=HSIMU-HSGS; ΔTO=TOIMU-TOGS; ΔStride; ΔSwing% e ΔStance%) e analizzati statisticamente (Kruskal-Wallis test, p<0.05).

RISULTATI Sono stati rilevati buoni valori di sensitività e predittività sia per HS (S=0.875, PPV=0.897) che per TO TO (S=0.888, PPV=0.852). È stato inoltre rilevato ΔTO > ΔHS, con differenza significativa (K-W test). L’analisi statistica ha mostrato differenze non significative tra IMU e GS solo nel caso di eventi Stride (p>0.05), mentre è stata rilevata differenza statistica per %Swing e %Stance (p<0.05). In particolare, IMU sottostima %Swing (sovrastimando quindi %Stance), rispetto a GS. Figura 1: Mediana, 25-esimo e 75-esimo percentile di ΔHS e ΔTO.

DISCUSSIONE I risultati mostrano che l’algoritmo riportato in [3] è in grado di identificare con notevole precisione gli eventi HS durante cammini in acqua di soggetti con lesione spinale, rispetto agli eventi TO. Infatti, non è stata rilevata differenza statistica tra IMU e GS. È stata invece rilevata una differenza statistica tra ΔHS e ΔTO, con ΔTO > ΔHS, suggerendo quindi una tendenza dell’algoritmo a ritardare la rilevazione di eventi TO. Si noti che la rilevazione di eventi TO con sensori inerziali risulta in generale critica a causa del contributo poco rilevante del peso corporeo in fase di stacco del piede. L’algoritmo proposto da [3] si è dunque mostrato affidabile nell’identificazione di HS, mentre deve essere ancora migliorata l’identificazione di TO. BIBLIOGRAFIA [1] Iucksch DD, Israel VL, Ribas DI, Manffra EF. Journal of rehabilitation medicine. 2013;45:860-5. [2] Tamburella F, Scivoletto G, Cosentino E, Molinari M. American journal of physical medicine & rehabilitation. 2013;92:e4-15. [3] Ferrari A, Ginis P, Hardegger M, Casamassima F, Rocchi L, Chiari L. IEEE transactions on neural systems and rehabilitation engineering. 2016;24:764-73.



PM17 - Il cane e l’ uomo stanno migliorando la salute insieme durante il cammino: progetto e test di un sistema indossabile per i due amici D. Giansanti 1, G. Maccioni 1 1 ISS, Roma INTRODUZIONE Stiamo assistendo oggi ad un crescente interesse per i "bisogni degli animali domestici", anche grazie all'introduzione nel mondo di regolamenti e linee guida. La Convenzione europea per la protezione degli animali domestici, Strasburgo, 13.XI.1987, riconosce per esempio agli animali domestici un contributo alla qualità della vita e un conseguente valore per la società. Di conseguenza, stiamo assistendo ad un crescente interesse per il monitoraggio dei parametri di fitness e welness degli animali domestici. I fabbricanti si stanno dedicando oggi allo sviluppo di dispositivi in grado di monitorare in animali da compagnia (con speciali monitor di attività indossabili) i parametri relativi alla qualità della vita (QoL) come per l'uomo; con la creazione di nuovi modelli di animal assited therapy (AAT). Uno scenario comune di AAT è rappresentato da una "sessione a piedi con un cane" che è dimostrato essere utile nella riabilitazione mentale e fisiologica [1]. Tuttavia, fino ad ora nessuno ha indagato in dettaglio questo meccanismo per mezzo di uno studio quantitativo dettagliato. METODI L'idea generale e l'obiettivo principale di questo lavoro è la progettazione di un kit indossabile in grado di monitorare contemporaneamente il cammino durante le sessioni di AAT dei due soggetti (uomo e animale domestico). E’ stato proposto un kit che comprende due dispositivi integrati insieme per il "conteggio dei passi" nei due soggetti (uomo e animale domestico). Il dispositivo umano è il GEMU descritto in [2]. Il dispositivo del cane si basa su: (a) un sensore accelerometrico (3031-Euro Sensors, USA) per rilevare l'accelerazione durante la camminata (dopo alcuni studi abbiamo rilevato che a livello della scapola del cane i picchi di accelerazione verticale sono maggiori); (b) un sensore di velocità angolare (Gyrostar ENC-03J-Murata, Giappone) per valutare la velocità angolare durante il cammino, utile per creare conoscenze mediche e per correggere il conteggio dei passi quando I contributi del trotto e del galoppo crescono con la velocità. RISULTATI La figura 1 mostra i due dispositivi con i dettagli. Un test preliminare è stato condotto su un cane di medie dimensioni (maschio bretone, età 7 anni, peso 17 kg peso) ed un uomo (maschio, età 45 anni, altezza 1,80 m, peso 80 kg peso) in una strada rettilinea di 200 m. L'errore nel conteggio del passo del dispositivo (critico) del cane è risultato inferiore allo 0,5% (>1% prima della correzione con i sensori giroscopici di velocità angolare). L'accettazione della metodologia (investigata tramite un questionario adeguatamente progettato) e’ risultata elevata.

Figura 1 I dispositivi indossabili DISCUSSIONE Il kit proposto nello studio sarà utilizzato in protocolli specifici per indagare l’ evidenza scientifica dell’ approccio basato sull' AAT durante il cammino e per fornire conoscenze mediche relative al rapporto tra salute umana e animale. BIBLIOGRAFIA [1] Cherniack EP, Cherniack AR. Curr Gerontol Geriatr Res. Epub 2014 Nov 16. [2] Giansanti D, et al. Telemed J E Health. 2008;14(1):76-83.



PM18 - Stima dell’errore di scorrimento della pelle durante la flesso-estensione delle dita F. Ragni 1, C. Amici 1, V. Cappellini 1, A. Borboni 1, J. H. Villafañe 2 1 Università degli Studi di Brescia, BS, Italia, 2 IRCCS Don Gnocchi Foundation, MI, Italia INTRODUZIONE Lo scorrimento della pelle è una nota fonte d’errore per l’analisi del movimento basata su sistemi di acquisizione optoelettronica con marker ottici passivi [1]. La letteratura scientifica presenta studi sulla sua stima, coinvolgendo principalmente tecniche poco/molto invasive [2, 3], o sulla sua simulazione, per finalità di imaging o animazione [4]. Nessuno di questi metodi di stima potrebbe essere comunemente adottato per applicazioni cliniche [5]. METODI Un campione di 31 soggetti sani (21 uomini, 10 donne), di età media 42 anni, ha partecipato allo studio dopo aver accettato un modulo di consenso informato. Un unico operatore addestrato ha misurato la lunghezza di ogni falange della mano destra in condizioni di flessione ed estensione. Per segnare la posizione dei punti di repere rilevanti (estremità prossimale di ogni falange e osso del metacarpo) in entrambe le condizioni, è stato utilizzato uno strumento di misurazione appositamente creato, composto da 5 strisce di carta millimetrata vincolate al polso mediante un braccialetto di carta. Tre distinti operatori hanno misurato le distanze segnate ed è stato stimato l’errore intra-operatore. I dati sono stati normalizzati rispetto alla lunghezza media ottenuta di ogni falange e sono stati ricavati i valori massimi della differenza tra la posizione flessa ed estesa (Δl) di ogni punto di repere. RISULTATI Figura 1 illustra i massimi errori normalizzati di scorrimento della pelle per ogni soggetto (max 0.913), e i corrispondenti valori di Δl come misurati dai tre operatori, con la loro media.

Figura 1. Scorrimento della pelle (Δl): il colore indica il genere (rossi i dati femminili, blu i maschili), e la forma gli operatori (cerchio op. A, quadrato op. B, rombo op. C); simboli vuoti indicano misure di un singolo operatore, simboli pieni il valor medio. DISCUSSIONE Dal momento che Figura 1 presenta l’andamento tipico dell’errore inter-operatore, i dati suggeriscono che il suo contributo nell’analisi sia trascurabile rispetto al movimento di flesso-estensione. Al contrario, i dati indicano anche che, per movimenti di flesso-estensione delle dita, un errore di scorrimento della pelle fino ad un valore massimo normalizzato di 0.913 (30.3mm) possa affliggere le misure; il suo contributo dovrà essere quindi considerato con particolare attenzione. Il trend delle regressioni può essere approssimato ai valori costanti 0.70(femmine) e 0.57(maschi). Non essendo statisticamente significativi i coefficienti di correlazione R, si potrebbe adottare il valor medio pesato 0.59(±0.14); tuttavia si potrebbe applicare facilmente la procedura al singolo soggetto ove necessario, essendo metodologicamente efficiente, rapida, low-cost, non invasiva e ripetibile. BIBLIOGRAFIA [1] Cappozzo A, et al., Clinical Biomechanics 1996;11(2):90-100. [2] Hun Ryu J, et al., Journal of Biomechanics 2006;39(5):844-852. [3] Alexander EJ, et al., Journal of Biomechanics 2001;34(3):355-361. [4] Yang X, et al., Computer Animation and Virtual.Worlds 2009;20(2-3):333-342. [5] Borboni A, et al., Journal of Dynamic Systems, Measurement and Control 2016;138(11):977-984.



PM19 - Valutazione dell'accuratezza dei sensori costituenti un'unità inerziale G.M. Scalera1, M. Rabuffetti1, A. Marzegan1, M. Ferrarin1

1 I.R.C.C.S. Fondazione Don Gnocchi ONLUS, Milano, Italia INTRODUZIONE Le unità inerziali (IMU) sono sempre più diffuse nella valutazione "out-of-laboratory" dei movimenti umani in ambito sportivo, ergonomico e riabilitativo [1]. L'affidabilità delle misure dipende fortemente dall'accuratezza dei sensori che compongono le IMU (accelerometri, giroscopi e magnetometri). Scopo del presente studio è di definire un protocollo composto da semplici test sperimentali per valutare l'accuratezza di tali sensori utilizzando un sistema optoelettronico (OPT) come gold standard. METODI Il protocollo è costituito da tre prove, una per ciascuno dei sensori considerati. 1) Per la valutazione dell'accuratezza dell'accelerometro, un supporto rigido su cui viene collocata l'IMU e tre marcatori non allineati, viene mantenuto fermo all'interno del volume di lavoro dell'OPT. L'accuratezza viene calcolata come differenza tra α1 (angolo compreso tra la componente dell'accelerazione ortogonale al piano e il vettore accelerazione misurato dall'IMU) e α2 (angolo tra il versore ortogonale al piano e la verticale utilizzata come riferimento assoluto ottenuta posizionando due marker su un filo a piombo). 2) Per il giroscopio, IMU e marcatori vengono posizionati su una porta incardinata messa in rotazione da un operatore; l'indice calcolato è l'errore tra la velocità angolare misurata con OPT e con l'IMU. 3) Il test eseguito sul magnetometro valuta il disturbo indotto da una massa ferromagnetica traslata a distanza nota dall'unità inerziale, al variare di tale distanza; l'indice è il valore massimo dell'angolo di distorsione tra il modulo del vettore campo magnetico calcolato in assenza del disturbo e dello stesso ricalcolato in presenza della massa ferromagnetica. Tale protocollo è stato applicato su due sistemi inerziali (WaveTrack Inertial System, Cometa Systems, Italia, e Mtw, Xsens, Paesi Bassi). Come riferimento è stato utilizzato un sistema optoelettronico (Smart DX 700, BTS Bioengineering, Italia). RISULTATI Tabella 1. Risultati ottenuti da Cometa (C) e Xsens (X) nelle varie prove effettuate.

ACCELEROMETRO ERR (°) ERR STD (°) ERR REL (%) ERR REL STD (%)

C vs O -0.6 0.2 -2.4 2.1 X vs O 0.7 0.5 1.6 0.4 C vs X -1.3 0.4 -4 2.6

GIROSCOPIO ERR (°/s) ERR STD(°/s) RMSE (°/s) RMSE STD(°/s) RMSE (%) RMSE STD (%)

C vs O 0.7 1.8 1.9 0.5 5.1 0.2 X vs O 0.8 1.9 2.0 0.5 5.3 0.2 C vs X -0.1 0.5 0.6 0.3 1.4 0.7

MAGNETOMETRO 10cm 20cm 40cm 60cm 80cm 100cm C 21.6° 4.8° 2.0° 1.7° 2.4° 2.5° X 16.0° 4.2° 1.8° 1.8° 2.5° 2.0°

DISCUSSIONE Il protocollo proposto è risultato di facile applicazione senza l'uso di specifiche apparecchiature di certificazione. I risultati ottenuti dalle due IMU considerate dimostrano che gli errori relativi rispetto all'OPT sono compresi tra l'1.6% e il 5.3%. Inoltre emerge come l’angolo di distorsione del campo magnetico si mantenga al di sotto dei 5° per distanze tra IMU e massa ferromagnetica pari o superiori a 40 cm. Infine tale protocollo permette anche un confronto simultaneo tra IMU realizzate da produttori diversi: nel confronto diretto tra due IMU commerciali non sono emerse differenze rilevanti nel campo dell'analisi del movimento umano. BIBLIOGRAFIA [1] Picerno P, Gait Posture 2017; Vol(51): 239-246



PM20 - Valutazione degli angoli di giunti articolari utilizzando un trasduttore ad elastomero dielettrico indossabile G. Frediani1, L. Fabbri2, M. Rinieri3, S. Pancani2, F. Vannetti2, F. Carpi1 1Università degli Studi di Firenze, Dipartimento di Ingegneria Industriale, Firenze, Italia 2IRCCS Fondazione Don Gnocchi, Firenze, Italia 3Università degli Studi di Firenze, NEUROFARBA, Firenze, Italia INTRODUZIONE La misura dei parametri cinematici relativi ai movimenti corporei può aiutare fisioterapisti e medici a monitorare i miglioramenti dei pazienti durante la riabilitazione, e viene solitamente effettuata utilizzando accelerometri, elettrogoniometri o sistemi optoelettronici. Questi sistemi possono essere ingombranti, scomodi e costosi. I sensori ad elastomeri dielettrici (DE), di recente sviluppo, sono sensori allungabili capacitivi che in generale possono misurare deformazioni con prestazioni competitive in termini di leggerezza, ridotto ingombro, esiguo consumo di energia e basso costo. Il loro impiego come dispositivi indossabili per indagini biomeccaniche tuttavia e’ ancora ampiamente inesplorato. Lo scopo di questo studio preliminare è quello di valutare se questo tipo di sensore possa essere adeguato per stimare gli angoli relativi a diversi segmenti corporei durante movimenti specifici. METODI Nello studio sono stati coinvolti 5 partecipanti sani (4 femmine, 1 maschio, età 27.4 ±3.5). Il sensore DE è costituito da due strati deformabili di materiale conduttore che racchiudono uno strato isolante elettrico di elastomero, in modo da formare un capacitore deformabile. Una deformazione meccanica applicata all’elastomero causa una variazione nella capacità del sensore [1]. Tale variazione può essere correlata ad una misura angolare previa opportuna calibrazione. Il sensore DE è stato applicato tramite un tape adesivo sulle estremità distale e prossimale del ginocchio, lungo la linea sagittale, in modo da misurarne la flesso-estensione, come mostrato in Figura 1a. Ai partecipanti è stato chiesto di eseguire tre tipi di esercizi bilaterali: 5 flesso-estensioni in stazione eretta, 3 stand-up, 5 squat e 1 minuto di camminata sul treadmill. La flesso-estensione del ginocchio è stata rilevata utilizzando un sistema opto-elettronico (BTS SMART-DX) sincronizzato tramite un segnale trigger con l’uscita del sensore DE. I segnali così ottenuti sono stati confrontati in termini di errore percentuale, calcolato come la differenza tra i range di movimento (ROM) misurati con i due sistemi normalizzati per quelli misurati usando il BTS, e di correlazione di Pearson.

Figura 2 a) Sensore DE posizionato sul ginocchio. b) Range di movimento (ROM) misurato per ogni esercizio con BTS; errore % sul ROM e coeff. di corr. presentati come media±SD. RISULTATI I risultati mostrano un errore % variabile tra i diversi esercizi eseguiti, valore più basso per lo stand-up (Figura 1b). Per ciascun movimento è stato ottenuto un coefficiente di correlazione molto elevato (>0.9) e nuovamente il migliore è risultato essere lo stand-up. L’esercizio del treadmill presenta il più alto errore % e il più basso coefficiente di correlazione: questo probabilmente è dovuto al rumore introdotto nella catena di acquisizione per le componenti dinamiche del movimento. DISCUSSIONE Questi risultati preliminari mostrano una buona correlazione tra gli angoli stimati usando i due sistemi, suggerendo quindi che i sensori indossabili DE sono una promettente tecnologia per lo sviluppo di sistemi innovativi per l’analisi dei movimenti corporei. Sebbene il sensore testato fornisca una misura uniassiale, è possibile definire ulteriori sviluppi tali da garantirne l’impiego in ambito clinico. Test futuri sono necessari per esplorare il potenziale di questa tecnologia, soprattutto in termini di ripetibilità, applicabilità e modalità di fissaggio ad altri giunti articolari e influenza del posizionamento del sensore stesso rispetto ai piani anatomici, in riferimento anche ai diversi task motori. BIBLIOGRAFIA [1] F. Carpi et al., Dielectric elastomers as electromechanical transducers: fundamentals, materials, devices, models and applications of an emerging electroactive polymer technology, Oxford: Elsevier, 2008.

ESERCIZIO ROM BTS (°)

ERRORE % COEFFICIENTE DI CORRELAZIONE

FLEX-EXT 122.3 3.8±1.8 0.9960±0.0015 STAND-UP 81.8 5.3±1.2 0.9976±0.0004 SQUAT 66.1 5.8±3.2 0.9853±0.0087 TREADMILL 56.0 10.0±8.1 0.9303±0.0273

a) b)



PM21 – Kimhosys: un sistema per l'analisi e il monitoraggio biomeccanico nell'ambiente domestico A. Scano1, A.Chiavenna1, M.Malosio1, L.Molinari Tosatti1 1Institute of Industrial Technologies and Automation, National Research Council, Milan, Italy INTRODUZIONE Alcuni sistemi di monitoraggio per ambiente domestico per pazienti e soggetti fragili sono stati implementati [1]. All’interno del progetto di ricerca “Future Home for Future Communities”, è in fase di realizzazione Kimhosys, un sistema di monitoraggio e valutazione biomeccanica basato sulla presenza di sensori Kinect per misurare la cinematica del movimento [2], al fine di valutare le capacità motorie in termini dei domini ICF di body function, activity e participation. METODI L’architettura e il design del sistema prevedono: tracciamento del paziente in ambiente domestico tramite ridondanza di sensori Kinect V2 con selezione del meglio posizionato; valutazione della qualità del tracciamento; mappatura delle aree occupate dal paziente; valutazione della simmetria dell’uso degli arti; indici di fluidità e ripetibilità del moto dell’arto superiore; postazione per la valutazione della Reaching Performance Scale automatizzata; indici di qualità e quantità del cammino; analisi alle sinergie per valutare la co-attivazione di specifici distretti articolari. RISULTATI La fase di design del sistema è stata completata ed è in corso la sua implementazione. Il primo dimostratore del sistema è stato orientato a valutare la qualità del tracciamento durante alcuni task di vita quotidiana, tramite opportune logiche che osservano il numero dei giunti articolari tracciati correttamente, la visibilità del volto, la distanza dal sensore. La fattibilità del sistema è indicata da un soddisfacente livello di tracciamento.

Figura 1. Kimhosys design DISCUSSIONE Il sistema Kimhosys rappresenta un approccio a basso costo per il monitoraggio delle attività del paziente a domicilio. Esso renderà disponibili i dati e le elaborazioni legate al trattamento online. Tecniche di analisi dei dati allo stato dell’arte rendono possibili analisi più dettagliate al fine di valutare in modo completo i domini di body function, activity e partecipation dell’ICF anche a livello domiciliare, con evidente vantaggio per la valutazione del paziente a domicilio, telemedicina e supporto alla riabilitazione. BIBLIOGRAFIA [1] E. Strouliab, et al., International Journal of Medical Informatics 91 (2016) 44–59 [2] Scano et, et al. International Conf. of the Engineering in Medicine & Biology – EMBC (2015)



PM22 - L’ esoscheletro motorizzato in riabilitazione: dal sogno alla realtà D. Giansanti 1, R. De Chicchis 2, R. Simeoni 3, 1 ISS, Roma, 2 Univ. Cattolica, Roma, 3 Casa di Cura Villa Immacolata, San Martino del Cimino (VT) INTRODUZIONE Il danno midollare è un problema di salute molto ampio. L'impatto del problema per il sistema sanitario è molto alto e complesso per il rischio di morte dei pazienti e per i costi. La riabilitazione e la progettazione di ausili specifici sono un punto chiave. È ampiamente dimostrato che soluzioni per la riabilitazione ed ausili che permettono la "posizione eretta" sono anche molto utili per migliorare la funzionalità degli organi interni e per evitare le piaghe da decubito. L'esoscheletro meccanico (non motorizzato), come il Reciprocating Gait Orthosis, anche se, consente una riabilitazione con una "posizione eretta" richiede un elevato consumo di energia durante l'uso. Per questo motivo i soggetti in un processo di riabilitazione preferiscono utilizzare la carrozzina a casa, un utile ausilio, ma uno strumento incompleto di riabilitazione che non consente la "posizione eretta" e la deambulazione assistita. L'introduzione della meccatronica permette nuove opportunità agli esoscheletri in riabilitazione grazie all’ esoscheletro motorizzato, detto anche Powered Exoskeleton (PE) [2-3]. PE commerciali e PE sviluppati nei centri accademici e di ricerca sono stati recentemente introdotti in diversi scenari di vita. METODI Lo studio si è concentrato in primo luogo (a) su questi sistemi e ha analizzato lo stato dell'arte; in secondo luogo (b) ha affrontato la progettazione di un tool per investigare il gradimento e la fattibilità dell'introduzione di questi sistemi nei processi di cura. L'analisi dello stato dell'arte è stata condotta su forum dedicati / web e Pubmed. Il tool si è basato su un questionario dedicato che ha affrontato i seguenti punti:

• Categorizzazione degli attori (professionisti e pazienti). • Conoscenze di base sulla tecnologia. • Parere sull'introduzione della tecnologia nei processi di riabilitazione • Commenti utili.

RISULTATI L'analisi dello stato dell'arte ha mostrato la disponibilità di molti sistemi in grado di aiutare le persone con disabilità a riacquistare il controllo sui loro arti, aumentare la mobilità agli anziani o aumentare le capacità dei lavoratori che eseguono un lavoro pesante. Questi sistemi utilizzano diverse soluzioni per il controllo di guida come: (A) speciali joy-stick; (B) sistemi di comunicazione alternativa e aumentativa che comprendono anche la Brain Computer Interface (BCI); (C) sensori di movimento che rilevano l'inclinazione in avanti del tronco ad esempio monitorando lo spostamento delle stampelle utilizzate come ausili); (d) sensori EMG che rilevano l'attivazione muscolare della parte del corpo non interessata dal danno. L'analisi ha anche mostrato la complessità di questi sistemi e quindi l'importanza del progetto e dell'applicazione di un'analisi del rischio adeguata. Il questionario è stato progettato con il supporto di professionisti del sistema sanitario. Le domande sono state organizzate usando un modulo elettronico; prooposte usando anche la metodologia di valutazione graduata con quattro livelli di gradimento possibili. Al momento i questionari sono stati presentati agli attori e stiamo raccogliendo i dati per il futuro datamining. DISCUSSIONE Lo studio: • Ha analizzato lo stato dell'arte dei PE con particolare attenzione alle metodologie di guida e alle nuove tecnologie basate sul BCI. • Ha proposto un tool per lo studio di fattibilità sull’ 'introduzione dei PE nel sistema sanitario. Lo stato dell'arte sui PE è utile per aiutare gli attori nella scelta dei sistemi in base alla tecnologia ed alla modalità di fornitura, tenendo conto che questi sistemi possono essere acquistati o affittati. Il tool basato sul questionario per lo studio di fattibilità sull'introduzione dei PE potrebbe rappresentare una utile metodologia di base per gli stake-holders del sistema sanitario. BIBLIOGRAFIA [1] Scivoletto G et al. Rapporto ISTISAN 8/39 [2] D’avenio G et al. Congresso Siamoc 2017 [3] Morelli S et al. Notiziaio ISS, gennaio 2013



PM23 - Un’innovativa metodologia di analisi strumentale per la valutazione del tronco S. Carozzo1, M.C. Caruso2, D. Vorazzo3, S. Serra1

1 Istituto S. Anna, Crotone, Italia, 2 Università degli Studi di Catanzaro, Catanzaro, Italia, 3 BTS Bioengineering, Garbagnate Milanese (MI), italia INTRODUZIONE Nel corso degli ultimi anni è sempre crescente l’interesse del settore della riabilitazione per lo sviluppo di strumenti e metodiche innovative ed oggettive capaci di integrare ed arricchire i tradizionali metodi di valutazione delle funzionalità residue al fine di migliorare i percorsi terapeutici esistenti. Il controllo del tronco rappresenta un valore predittivo per il miglioramento funzionale globale nei pazienti neurologici, tra cui gli emiplegici, E’ stato ideato e realizzato un protocollo di analisi cinematica e elettromiografia che misura l’interconnessione dei movimenti del tronco con l’attivazione muscolare generata. Obiettivo del presente lavoro è fornire un’ulteriore valutazione per la scelta di un programma riabilitativo più appropriato” METODI Sono stati inseriti nello studio 74 pazienti (età media 68 anni) al primo evento ictale in fase post acuta (entro 2 settimane dall’evento). Il gruppo è stato suddiviso in due sottogruppi di eguale numerosità, omogenei per età, sesso, lato colpito. Ogni gruppo è stato valutato con le seguenti scale all’ingresso del ricovero (T0) e alla dimissione, a 60° giorni (T1): Trunk Control Test, Tinetti, Barthel Index, Functional Independence Measure, Motricity Index Arto Superiore e Arto Inferiore. Un gruppo (G1) è stato valutato anche tramite l’innovativo protocollo realizzato con l’analisi strumentale per il tronco, non appena il paziente esaminato manteneva la posizione da seduto. Per il gruppo G1, in base alle indicazioni ottenute dall’esame strumentale del tronco, sono stati individuati esercizi specifici e mirati per il recupero del controllo del tronco. Il gruppo (G2) ha seguito un programma riabilitativo convenzionale. Il protocollo sperimentale per la valutazione del tronco è stato realizzato utilizzando il Sistema BTS SMART-DX 6000 (8 TVC), usualmente utilizzato per l’analisi cinematica ed elettromiografica del cammino. Per l’analisi cinematica i marker sono stati posizionati su: acromion, spinosa di C7, apice cresta iliaca e spinosa S1; per l’analisi elettromiografica i muscoli individuati per tale protocolli sono: paravertebrali, retto dell’addome ed obliquo esterno. Le prove di misurazione comprendono: basculamento e tapping registrati nelle diverse direzioni RISULTATI Dai dati ottenuti da questa prima sperimentazione si evince un miglioramento, in tutte le scale somministrate nel gruppo G1. Nel confronto fra i due gruppi, si ottengono risultati migliori nel gruppo G1 con significatività statistica nelle scale TCT e BI/FIM. Tabella 1. Risultati Scale

Valori T0 – T1

∆ Valori TE TC FIM BI VAS TCT TE TC FIM BI VAS TCT AI AS

G1 2 9 1 8 44 69 49 83 25 58 43 74 7 7 25 34 -3 31 35 25 G2 3 8 2 7 42 61 43 61 55 34 48 69 5 5 19 18 -2 21 22 21 DISCUSSIONE La creazione di questo protocollo rappresenta un valore aggiunto per rispondere a precise esigenze riabilitative. Le misurazioni ottenute devono essere contestualizzate e riferite al problema clinico individuale al fine di supportare decisioni in linea con gli outcome individuati e conseguentemente da raggiungere. Avere maggiori informazioni sul controllo del tronco permette di prendere specifiche decisioni riabilitative e di monitorare l’evoluzione del paziente e l’efficacia del programma riabilitativo. BIBLIOGRAFIA [1] Romei M., Galli M., Sibella F., Crivellini M., “La Gait Analysis come strumento di qualità nei processi sanitari”, De Sanitate, Anno IV N.26, pp.50-53, 2001 [2] Ching-Lin Hsieh, Ching-Fan Sheu, I-Ping Hsueh and Chun-Hou Wang. Stroke. 2002;33:2626-2630 [3] McGinley JL, Baker R, Wolfe R, Morris ME. Gait Posture 2009;29.360-9



PM24 - Utilizzo di un sensore inerziale di movimento per la valutazione quantitativa del Single Leg Squat in runner amatoriali L. Simoni 1, G. Giardi 2, G. Pasquini 1, F. Vannetti 1, L. Fabbri 1, M. Rinieri 1, S. Pancani 1, C. Macchi 1, F. Cecchi 1 1 IRCCS Fondazione Don Gnocchi, Firenze, Italia, 2 Università degli Studi di Firenze, Firenze, Italia INTRODUZIONE Il Single Leg Squat (SLS) è un test utilizzato spesso in clinica per evidenziare disfunzioni di movimento nella flesso-estensione della catena cinetica dell’arto inferiore. La valutazione solitamente è qualitativa e basata sull’osservazione diretta da parte del fisioterapista, che, in particolare per alcuni items, può essere di difficile interpretazione [1]. Per questo motivo può essere utile una misurazione quantitativa del gesto. I sensori inerziali (IMU) potrebbero costituire una valida soluzione per effettuare misurazioni quantitative, più economica e pratica rispetto ai sistemi motion capture [2], gold standard per l’analisi del movimento. L’obiettivo dello studio è indagare come un IMU, posto sulla parte distale del femore, possa fornire misure quantitative per la valutazione del SLS, aiutando gli operatori nella valutazione clinica del gesto. METODI Sono stati coinvolti 77 runners amatoriali sani (40 uomini, 37 donne), età media = 41.8 +/- 9.6 anni, BMI = 22.72 +/- 2.01 kg/m2. Ogni soggetto ha eseguito tre SLS per ciascuna gamba. Le prove valutate sono state in totale 462, eliminando le prove eseguite scorrettamente o con un’alterazione del segnale IMU. La valutazione quantitativa è stata effettuata mediante utilizzo di un IMU (Gyko, Microgate), mentre quella qualitativa da due fisioterapisti, in cieco mediante analisi video. Ai fisioterapisti è stato richiesto di valutare la massima flessione (KneeFlex) e l’oscillazione (Oscillation) del ginocchio di ogni prova, attribuendo un punteggio pari a 0 (movimento accettabile) o a 1 (moderata/marcata alterazione del movimento). Ogni prova è stata classificata come Positiva (P) o Negativa (N) se le valutazioni di entrambi i fisioterapisti erano concordi nel valutare esito positivo o negativo. In caso contrario, la prova è stata classificata come Discorde (D). I segnali IMU delle accelerazioni e velocità angolari sono stati processati con MATLAB per ottenere le misure Knee Angle e Jerk, relative rispettivamente a KneeAngle ed Oscillation. Il Knee Angle è stato ricavato integrando la velocità angolare lungo l’asse medio-laterale, per stimare la massima flessione del ginocchio. Il Jerk è stato calcolato come la risultante del jerk normalizzato per il tempo di durata del movimento [3]. È stata effettuata un’analisi della varianza (ANOVA) per Knee Angle e Jerk tra i gruppi P, N e D, per valutare la distribuzione delle misure ricavate dall’IMU di entrambi gli item in relazione alla valutazione dei fisioterapisti. RISULTATI Tabella 1. Associazioni tra parametri qualitativi e quantitativi

POSITIVE NEGATIVE DISCORDANT

n m±sd CI range n m±sd CI range n m±sd CI range

KneeFlex (Angle) (°) 73 38,66±8† 36,8-40,53 271 53,69±9,85† 52,52-54,88 118 46,20±7,90† 44,81-

47,70 Oscillation (Jerk) 67 38,73±12,95 35,57-41,89 262 35,04±11,81 33,61-36,48 133 37,50±13,43 35,20-

39,80 † ANOVA p=0,011 from Bonferroni analysis KneeFlex Angle: D vs P p<0,001; N vs P p<0,001; D vs N p<0,001 DISCUSSIONE Le misure IMU relative a Knee Flexion sono significativamente differenti tra i gruppi Positivi e Negativi, dimostrando concordanza tra valutazione qualitativa e misure quantitative. Riguardo ai valori del Jerk, l’ANOVA non mostra differenze significative tra i gruppi: in particolare, si evidenzia una consistente sovrapposizione tra il CI delle misure IMU dei gruppi P e D. Da ciò si evince che l’oscillazione del ginocchio durante la flessione è un elemento di critico della valutazione clinica. Pertanto, gli IMU potrebbero fornire misure aggiuntive per migliorare l’abilità dei clinici nella valutazione di tale disfunzione del movimento. Inoltre, misure quantitative ed oggettive fornite dagli IMU, potrebbero essere utilizzate per identificare un range di normalità per l’angolo di flessione e l’oscillazione del ginocchio per il SLS. Ciò potrebbe essere particolarmente utile per monitorare progressi nella terapia o per aumentare la specificità e sensibilità del SLS durante lo screening. BIBLIOGRAFIA [1] Whelan DF, et al. Methods Inf Med 2017;56(2):88-94. [2] Chmielewski T, et al. J Orthop Sports Phys Ther 2007;37:3. [3] Roberts D, et al. Proc Inst Mech Eng H 2013;227(10):1104-13.



PM25 - Rise-to-Toes con sensori inerziali indossabili: un’applicazione pilota in soggetti con malattia di Parkinson e Frontal Gait Disorders G. Bonora 1, M. Mancini 2, I. Carpinella 1, L. Chiari 3, M. Ferrarin 1, F. Horak 2,4 1 IRCCS Fondazione Don Gnocchi Onlus, Milano, Italy, 2 Oregon Health & Science University, Portland, OR, USA, 3 Università di Bologna, Bologna, Italy, 4 VAPORHCS, Portland, OR, USA INTRODUZIONE Il Rise-to-Toes offre l’opportunità di investigare gli aggiustamenti posturali anticipatori che precedono i movimenti volontari [1]. Nello specifico item del BESTest [1] e del mini-BESTest [2] vengono valutati i secondi, misurati con un cronometro, durante i quali il soggetto mantiene l’equilibrio stabile sulle punte dei piedi. Lo scopo di questo studio è sviluppare una versione strumentata del test tramite l’uso di unità inerziali (IMU) per permettere la valutazione oggettiva del compito motorio. METODI Trentasette soggetti con malattia di Parkinson (MP, età, media ± SD: 65.2 ± 6.6 anni; H&Y, media ± SD: 2.3 ± 0.5, 9 F), 6 persone con Frontal Gait Disorders (FGD, età: 72.8 ± 5.0 anni; H&Y: 3.3 ± 1.2, 1 F) e 10 soggetti di controllo sani (HC, età: 75.0 ± 5.8 anni, 6 F) sono stati esaminati. All’inizio del test, i partecipanti stavano in posizione eretta guardando avanti a sé. Quindi, mantenendo la larghezza dei piedi pari a quella delle spalle e le mani sui fianchi, dovevano alzarsi sulle punte dei piedi il più possibile rimanendo in equilibrio in tale posizione. Tre IMU (Opal, APDM) erano poste posteriormente sul tronco (L2-L4) e sulla faccia dorsale di ciascun piede. Il movimento di ascesa è stato identificato dal primo istante in cui la velocità angolare del piede misurata rispetto al suo asse medio-laterale (ωML) superava l’80% del suo massimo assoluto (T80%). L’inizio del movimento (To) è stato fissato in corrispondenza dell’ultimo cambio di segno di ωML prima di T80%. L’inclinazione iniziale del piede (θi), corrispondente alla massima altezza raggiunta dai talloni al termine del movimento di salita, è stata misurata al primo cambio di segno di ωML dopo T80% (Ti). La fase di equilibrio cominciava a Ti e terminava nell’istante in cui ωML variava di segno per l’ultima volta (Tf). L’inclinazione iniziale del piede, la durata della fase di equilibrio e il valore medio dell’angolo di dorsiflessione durante tale fase (θm) sono stai misurati e confrontati tra i gruppi. RISULTATI Tutti i partecipanti hanno completato il task sollevandosi sulle punte dei piedi e tornando nella posizione di partenza in sicurezza. Differenze significative tra i gruppi sono state trovate per tutti i parametri del test (Tabella 1). L’analisi post-hoc ha mostrato che sia i soggetti con MP che quelli con FGD mantenevano l’equilibrio per meno tempo dei controlli (p = 0.04). Il gruppo FGD ha mostrato una tendenza a ridurre l’angolo di inclinazione del piede rispetto ai soggetti FGD e HC (p = 0.07 e p = 0.09, rispettivamente). Infine, sia i soggetti con MP che quelli con FGD presentavano valori di θm inferiori rispetto ai controlli, ma tali differenze non raggiungevano la piena significatività statistica dopo essere state corrette per i confronti multipli (p = 0.10 e p = 0.07, rispettivamente). Tabella 1. Mediana [range] dei parametric estratti per i gruppi considerati. Sono riportati i p-value ottenuti tramite il Kruskal-Wallis rank sum test. HC MP FGD p-value Durata dell’equilibrio [s] 3.59 [1.42; 8.84] 2.06 [0; 5.28] 1.14 [0.52; 3.54] 0.033 Θi [°] 20.9 [16.8; 28.0] 18.5 [4.1; 27.8] 9.6 [4.2; 21.4] 0.023 Θm [°] 19.8 [18.0; 28.0] 17.3 [4.1; 27.0] 12.1 [6.6; 21.4] 0.046

DISCUSSIONE La versione strumentata del Rise-to-Toes si è dimostrata utilizzabile per applicazioni con anziani sani e soggetti con malattia di Parkinson e Frontal Gait Disorders. Il metodo proposto è risultato essere sensibile alle differenze tra soggetti di controllo e i due gruppi di soggetti con parkinsonismo per tutti i parametri considerati. Le ampie differenze rilevate nell’inclinazione del piede richiedono ulteriori analisi con il coinvolgimento di un maggior numero di soggetti. BIBLIOGRAFIA [1] Horak FB, et al. Phys Ther. 2009;89:484–498 [2] Franchignoni F, et al. J Rehabil Med. 2010 Apr:42(4): 323-31.



PM26 - Studio di cinematica sull’effetto di comfort dello stato finale: il caso dell’autismo J. Podda 1, C. Ansuini 1, F.M. Battaglia 2, A. Cavallo 3, M. Pintaudi 4, M. Jacono 5, M. Semino 2, E. Dufour 2, E. Veneselli 2,4, C. Becchio 1,3. 1 Unità C’MON, Istituto Italiano di Tecnologia, Genova, Italia, 2 Unità di Neuropsichiatria Infantile, Istituto G. Gaslini, Genova, Italia, 3 Dipartimento di Psicologia, Università di Torino, Torino, Italia, 4 DINOGMI, Università di Genova, Genova, Italia, 5 Istituto Italiano di Tecnologia, Genova, Italia INTRODUZIONE La capacità di organizzare accuratamente un’azione tenendo in considerazione i singoli atti motori futuri e le loro possibili conseguenze rappresenta un’abilità cruciale nella vita quotidiana [1]. L’effetto di comfort dello stato finale costituisce una chiara dimostrazione di controllo prospettico dell’azione: le persone sono solite afferrare un oggetto ad un’altezza che è inversamente relata all’altezza a cui intendono spostarlo [2,3]. Ricerche recenti suggeriscono che le persone con Disturbo dello Spettro Autistico (DSA) presentino spesso difficoltà a carico del sistema motorio (e.g., goffaggine, scarsa destrezza manuale, deficit di pianificazione, etc.) [4]. L’obiettivo del presente studio è stato di far luce sulla capacità di pianificazione prospettica, testando l’effetto di comfort dello stato finale in bambini con diagnosi di DSA senza compromissione intellettiva e in bambini a sviluppo tipico. METODI Allo studio hanno partecipato diciassette bambini con DSA e venti bambini a sviluppo tipico (ST) tra i 7 e i 13 anni di età. I gruppi sono risultati paragonabili per età, statura, genere, e quoziente intellettivo (QI), misurato dalla WISC IV [5]. Il compito dei partecipanti è stato di raggiungere e afferrare un cilindro di plastica posto su un tavolo, e di posizionarlo su una mensola di altezza variabile (posizione finale). A seconda della condizione sperimentale ai bambini è stato chiesto di afferrare il cilindro con una mano (unimanuale), con due mani (bimanuale), o con l’aiuto di un co-agente (sociale). I movimenti compiuti dai bambini sono stati registrati attraverso un sistema optoelettronico di registrazione cinematica del movimento (Bonita Vicon Motion System). Per analizzare l’altezza della prensione (mm), cioè la distanza tra la base del cilindro e il dito indice al momento dell’afferramento, è stata condotta un’Analisi della Covarianza (ANCOVA) fattoriale mista con condizione (unimanuale, bimanuale, sociale) e posizione finale (bassa, media, alta) come fattori entro i soggetti, e gruppo (DSA, ST) come fattore tra i soggetti. Età, statura e QI sono state inserite come covariate.

RISULTATI L’ANCOVA ha rivelato un’interazione condizione * posizione finale significativa [F1,32 = 8.828; p = .006]. I contrasti post-hoc hanno evidenziato la presenza dell’effetto di comfort dello stato finale nella condizione unimanuale: entrambi i gruppi sono stati in grado di modulare la posizione della propria mano sull’oggetto rispetto all’altezza della posizione finale. Inoltre l’interazione significativa condizione * posizione finale * QI [F1,32 = 4.877; p = .034] ha mostrato un’influenza del QI sulla modulazione di tale effetto. Nella condizione unimanuale l’effetto di comfort dello stato finale è apparso più evidente nei bambini con QI alto (≥ 100) rispetto ai quelli con QI basso (<100). Al contrario, nella condizione bimanuale, solo i bambini con QI basso hanno mantenuto il pattern motorio esibito nel compito unimanuale (e.g., altezza della prensione più alta quando la posizione finale era bassa). Sebbene questo rappresenti una forma di controllo prospettico, tale comportamento potrebbe riflettere una mancata integrazione di una serie di atti motori di difficoltà crescente in un unico programma motorio dovuta a minori risorse cognitive. DISCUSSIONE I risultati ottenuti hanno evidenziato un’abilità di pianificazione prospettica da parte dei bambini con autismo simile a quella mostrata dai bambini a sviluppo tipico: entrambi i gruppi sono apparsi in grado di modulare la posizione della propria mano rispetto alla posizione finale mostrando di eseguire l’azione in vista dello stato finale. Lo studio ha messo inoltre in luce il ruolo del quoziente intellettivo sulla modulazione dell’effetto. I dati ottenuti forniscono quindi una evidenza a sostegno dell’ipotesi che non tutti i processi motori siano deficitari nelle persone con diagnosi di DSA [4].

BIBLIOGRAFIA [1] Ansuini C, et al. Neuroscientist 2015; 21:126-135. [2] Rosenbaum DA., et al. Psychological Bulletin 2012; 138:924. [3] Cohen R, Rosenbaum, D. Experimental Brain Research 2004; 157:486-495. [4] Gowen E, Hamilton AFDC. Journal of Autism and Developmental Disorders 2013; 43:323-344. [5] Wechsler D. Harcourt Assessment, San Antonio, 2003.



PM27 - Complessità del movimento e maturazione: valutazione quantitativa su dati di accelerazione del tronco. M.C. Bisi 1, R. Stagni 1 1 DEI, Università Bologna, Bologna, Italia INTRODUZIONE La complessità del movimento può essere definita come la capacità di utilizzare strategie diverse per svolgere un compito specifico e riflette la capacità del sistema di adattarsi a diversi stress ambientali [1]. Ci si aspetta quindi che aumenti con la maturazione e la crescita, raggiungendo il picco nell’età adulta. L’entropia multiscala (MSE) è stata proposta per stimare la complessità (misurata tramite la Sample Entropy, SEN) su diversi segnali cinematici e a diverse scale temporali [2]. Recentemente è stato mostrato che, se applicata su dati di accelerazione del tronco durante il cammino (NW) di soggetti a età diverse, la MSE diminuiva dall’infanzia all’età adulta, apparentemente contraddicendo quanto premesso [3]. Al contrario, gli autori hanno ipotizzato che questa diminuzione fosse legata allo specifico task analizzato e dovuta alla concorrente crescita in automaticità del cammino [3]. Questo lavoro intende verificare ulteriormente questa ipotesi, utilizzando la MSE per analizzare un task non paradigmatico (il tandem gait, TW) al fine di escludere aspetti di automaticità: se la MSE permette di quantificare la complessità del movimento, nel TW è atteso un trend in aumento con la maturazione. METODI Settanta soggetti sani, divisi in 7 gruppi, hanno partecipato allo studio: bambini dai 6 ai 10 anni (6YC, 7YC, 8YC, 9YC, 10YC), adolescenti (15YA) e giovani adulti (25YA). Un sensore inerziale triassiale (OPALS, Apdm, USA) è stato posizionato sul tronco. I dati di accelerazione sono stati acquisiti a 128Hz mentre i partecipanti camminavano in NW e in TW a velocità spontanea, avanti e indietro su una linea di 10 metri disegnata sul pavimento. Per ogni partecipante sono stati analizzati 10 passi. La SEN è stata calcolata sulle componenti V, AP e ML (SENv, SENap and SENml) per NW e TW (τ=1÷6). Al fine di valutare lo sviluppo concorrente di automaticità e complessità, ogni valore di SEN in NW è stato espresso in percentuale del corrispondente valore in TW (ratio, R-SEN). RISULTATI I risultati di SEN in TW hanno confermato il trend ipotizzato su tutti tre gli assi, mostrando valori mediani che crescono significativamente con l’età. SENap e SENv in NW hanno mostrato un trend decrescente significativo con l’età (SENap quando τ>4) mentre nessun effetto dell’età è stato osservato sull’asse ML. L’età ha mostrato un effetto significativo su R-SEN in tutte le direzioni e per tutti i τ. per questo parametro sono stati osservati trend simili ad ogni scala temporale: R-SEN è circa al 100% (AP) e all’80% (V) nei 6YC mentre scende al 50% con la maturazione; su ML è al 115% nei 6YC e scende al 90% negli adulti. La figura 1 mostra i risultati per SENap in TW e in NW e R-SENap. Figure 1. SENv in TW and NW e R-SENv (τ =1÷6 da grigio chiaro a nero).

DISCUSSIONE In accordo con l’ipotesi dello studio, è stata osservata una crescita della MSE nel TW con l’età. Assumendo lo sviluppo della complessità nel TW come riferimento, la MSE nel NW ha mostrato una riduzione con la maturazione circa della metà rispetto al TW sul piano sagittale. Questi risultati indicano la MSE come una misura sensibile a differenze nella performance motoria dovute alla maturazione e a cambiamenti di complessità legati al livello di automaticità, specifico del task selezionato. BIBLIOGRAFIA [1] Dusing SC, Harbourne RT, Phys. Ther. 90:1838-1849, 2010 [2] Costa M et al, Phys. Stat. Mech. Its Appl. 330:53–60, 2003. [3] Bisi MC, Stagni R, Gait Posture. 47:37–42, 2016



PM28 - Il rapporto tra la complessità del movimento mostrata durante il cammino e durante il cammino in tandem è sensibile a differenze nei bambini della stessa età? M.C. Bisi 1, S. Ciccioli 1, M. Manfredini 2, R. Stagni 1 1 DEI, Università di Bologna, Bologna, Italia 2 UOSD, Disturbi del Neurosviluppo, AUSL Bologna, Italia INTRODUZIONE Il cammino tandem (TW) è un test molto utilizzato per la valutazione di bambini a partire dai 6-7 anni; può evidenziare segni di atassia, immaturità neurologica, problemi di controllo dell'equilibrio e di scarsa propriocezione [1]. La strumentazione del TW, insieme all'utilizzo di indici quantitativi, può fornire informazioni utili per valutare le prestazioni del controllo motorio nell'infanzia [2]. A questo scopo, la Sample Entropy (SEN), applicata sul segnale di accelerazione del tronco, si è rivelata sensibile alle differenze dovute alla maturazione cronologica [3]. In particolare il rapporto tra SEN nel cammino (NW) e nel TW (R-SEN) è stato proposto come parametro caratterizzante lo sviluppo del controllo motorio, perché permette di considerare sia il livello di complessità di movimento raggiunto (nel TW) sia il corrispondente livello di automaticità raggiunta nei compiti paradigmatici (NW) [4]. Al fine di approfondire ulteriormente la capacità di R-SEN di caratterizzare lo sviluppo del controllo motorio, questo lavoro mira a confrontare R-SEN con il numero di passi tandem corretti consecutivi [5], gold standard (GS) nella pratica clinica. Il confronto è eseguito in bambini alla stessa età, escludendo pertanto l'effetto della maturazione cronologica. E’ ipotizzato che R-SEN diminuisca all’aumentare della capacità di eseguire correttamente TW (maggior numero di passi corretti), come si è osservato diminuire all’aumentare dell’età durante la crescita [4]. METODI Ventun bambini a sviluppo tipico (TD) di 7 anni hanno partecipato allo studio. E’ stato reclutato anche un bambino di 7 anni con lievi ritardi nello sviluppo (AD), ma non è stato incluso nell'analisi statistica. I dati di accelerazione del tronco sono stati acquisiti (OPALS, Apdm, USA, 128Hz) mentre i bambini camminavano in NW e in TW a velocità spontanea su una linea di 15 m disegnata sul pavimento. Per ogni bambino sono stati analizzati 30 passi. Sono stati selezionati due segmenti di 4,5 m della linea e sono stati contati e sommati i passi corretti consecutivi eseguiti dall'inizio dei segmenti (valutazione GS) [5]. La SEN è stata calcolata per le tre componenti di accelerazione del tronco per il NW e il TW (τ da 1 a 6) [3] e R-SEN è stato calcolato come rapporto tra SEN in NW e SEN in TW [4]. RISULTATI R-SEN sull'asse AP ha mostrato il trend ipotizzato: un numero maggiore di passi consecutivi corretti corrispondeva ad un R-SEN inferiore. E’ stata trovata una correlazione negativa significativa su AP per il gruppo di bambini TD a tutti gli τ (τ=6, r=-0,7, p =10^-4). Nessun trend significativo è stato osservato per gli assi V e ML. Rispetto ai risultati di SEN in TW e NW, R-SEN ha mostrato una minore dispersione dei dati. R-SEN su AP per il soggetto AD (0 passi corretti) ha mostrato il valore più alto. Figure 1. SEN in TW and NW e R-SEN, asse AP. Il cerchio indica il soggetto AD.

DISCUSSIONE SEN sull'asse AP ha mostrato il trend atteso rispetto alla valutazione GS del TW: come R-SEN è stato indicato di diminuire al crescere dell'età [4], è diminuito all’aumentare della performance tra i bambini di 7 anni. Il bambino AD ha mostrato il più alto valore di R-SEN (160%), che è significativamente superiore ai dati indicati per i bambini di 6 a sviluppo tipico [4]. I risultati del presente studio confermano la potenziale rilevanza di R-SEN nella valutazione del livello di sviluppo del controllo motorio durante la crescita in maniera quantitativa, automatica e affidabile. BIBLIOGRAFIA [1] Sally G Blythe, Neuromotor Immaturity in Children and Adults, Wiley-Blackwell, 2014. [2] Cohen HS, et al. South Med J 2013;106(10):565–9. [3] Bisi MC, Stagni R, Gait Posture. 2016;47:37–42. [4] Bisi MC, Stagni R, submitted as abstract to SIAMOC 2017. [5] Sheila E, et al, Movement Assessment Battery for Children – Second Edition.



PM29 - Analisi della distribuzione delle pressioni plantari in età pediatrica: studio pilota. A. Guiotto 1, E. Vialetto 1, D. Pavan 1, A. Gracco2, Z. Sawacha 1 1Dip. di Ingegneria dell’Informazione, Università degli Studi di Padova, Padova, Italia; 2Dip. di Neuroscienze, Università degli Studi di Padova, Padova, Italia INTRODUZIONE Una volta raggiunta la deambulazione autonoma, il pattern di cammino si modifica rapidamente grazie ai cambiamenti fisiologici che incorrono nelle estremità inferiori del bambino in età evolutiva. Questo è rilevabile attraverso la misura della distribuzione delle pressioni plantari (PP) [1-2] che consente di riconoscere precocemente le patologie legate al piede. In letteratura sono presenti studi che mettono in relazione le PP rispetto al genere o all’età nei bambini, tuttavia o hanno considerato un campione molto giovane [3] o fasce d’età molto ampie [4]. L’obiettivo di questo studio è analizzare le PP su una coorte di soggetti afferenti ad un ampio bacino scolastico, in età evolutiva per valutare le differenze di appoggio plantare in relazione a età, genere e continente di origine (razza). METODI Si è acquisita la distribuzione delle PP (PedarSteps® Novel GmbH) di 84 bambini (media±SD: età 10,3 anni ± 1,1, BMI 19,9 Kg/m2 ± 3,0, numero di scarpe 36,7 ± 1,8), appartenenti a 7 classi di due scuole primarie del Comune di Padova, previo ottenimento del consenso da parte dei genitori (CE Protocollo n.3493/AO/15 - AOPD). Il gruppo di controllo (C) era costituito da 10 bambini europei la cui morfologia podalica è stata definita normale dal medico ortopedico (età 9,8 ± 2,2 anni, BMI 18,4 ± 1,4 Kg/m2 e numero di scarpe 36,6 ± 2,1). Ai bambini è stato chiesto di camminare alla normale andatura lungo un percorso rettilineo di 12m. Si sono estratti 10 passi destri e sinistri; le seguenti variabili sono state calcolate per ogni istante del ciclo del passo: pressione massima e media, forza di reazione al suolo, superficie d’appoggio e centro di pressione (MATLAB v2010b). Infine si sono confrontate le variabili raggruppando i dati rispetto alle caratteristiche dei soggetti e a C: genere, età (gruppo 8-9 anni, gruppo 10-11-12 anni) e razza (Africa, Asia ed Europa). Si sono utilizzati i seguenti test statistici: One way-ANOVA, Student T-Test per campioni indipendenti (p<0.05, correzione di Bonferroni ). RISULTATI Per quanto riguarda il confronto tra i soggetti di razza diversa: i bambini europei presentano dei picchi di forza elevati rispetto ad africani e asiatici; mentre gli asiatici presentano i picchi di pressione maggiori (Fig.1-sinistra) assieme ad una maggior superficie di appoggio del piede che è indice di piede tendenzialmente al piatto. Il confronto per età nei bambini europei ha evidenziato che il gruppo di bambini più grandi (10-12 anni) ha una spinta maggiore rispetto ai più giovani, probabilmente dovuta al miglior sviluppo muscolare. Il confronto per genere ha evidenziato trasversalmente su tutte le razze che le bambine presentano picchi di forza maggiori (Fig.1-destra).

Figure 1 Destra: PP max – fasce divise per razza. Destra: Forza verticale – fasce divise per sesso (Maschi/Femmine). Fasce = media ± SD. * = p<0.05. BW = Peso Corporeo. DISCUSSIONE Questi risultati possono essere utili quale punto di partenza per definire delle fasce di normalità da utilizzare nella prevenzione delle patologie podaliche in età pre e adolescenziale. A tal fine il gruppo di soggetti osservati verrà ampliato. BIBLIOGRAFIA [1] Bertsch C. et al. Gait Posture 2004; 19:235-242. [2] Phethean J and Nester C. Gait Posture 2012; 36(2):287-90. [3] Liu XC, et al. J Pediatr Orthop 2011; 31(6):705-9.



PM30 - Studio di correlazione tra i parametri dello sway nel sit-to-stand (StS) e le misurazioni della menomazione, attività e partecipazione in una popolazione di pazienti emiplegici in fase cronica R.A. Grassi 1, M. Mantovani 2, P. Clerici 3, C. Orlandi 4, M. Longhi 5, C. Gambarelli 6, S. Cavazza 7 U.O.C. Medicina Riabilitativa S. Agostino Estense, Modena, Italia INTRODUZIONE L’equilibrio in stazione eretta non descrive completamente la disabilità nel controllo posturale nel paziente con ictus cronico, mentre il “StS” potrebbe farlo [1]. L’obiettivo primario è confrontare i parametri dello sway durante il StS su pedana di forza di una popolazione di pazienti con ictus in fase cronica con una popolazione normativa. L’obiettivo secondario è correlare la misurazione del StS con test clinici, nonché confrontare la misurazione strumentata del StS con il test clinico di destrezza 5-Repetition Sit-to-Stand Test (5XSST) [2]. METODI E’ uno studio osservazionale caso-controllo monocentrico. Sono stati reclutati 30 soggetti, 15 sani e 15 con ictus cronico. Tutti i 30 soggetti sono stati sottoposti a una prova di standing di 30 s e 5 prove distinte del StS su pedana di forza (pedana BTS Bioengineering® 60x30cm) con successivo mantenimento della stazione eretta per 15 s. La sedia era con schienale, senza braccioli e di 45cm di altezza. I parametri del CoP analizzati sono stati: area del gomitolo, lunghezza del gomitolo, minima e massima oscillazione del baricentro, range longitudinale e trasversale di oscillazione. Inoltre, ai 15 soggetti con stroke sono state somministrate le seguenti scale di valutazione: Unified Balance Scale (UBS) [3], 10 Metres Walking Test (10MWT), 5XSST, Motricity Index (MI), Walking Handicap Scale (WHS), Barthel Index (BI). RISULTATI Nel StS strumentato tutti i parametri del CoP sono risultati significativamente differenti tra normativi e patologici. Molti parametri correlano con le misurazioni di funzione e attività. In particolare il range trasversale di oscillazione è il parametro che correla di più con tutte le misurazioni di funzione e attività (Tabella 1). Infine, 5XSST ha mostrato correlazioni significative con tutte le valutazioni cliniche, in particolare con il 10MWT e con la WHS. Tabella 3. Correlazioni tra parametri del CoP della prova di STS e valutazioni cliniche

Area Lung Min osc Max osc Range long Range trasv

UBS -0,38 -0,56 -0,57 -0,49 0,49 -0,72

10M -0,54 -0,66 -0,53 -0,64 0,22 -0,81

5X 0,22 0,32 0,41 0,38 -0,20 0,53

MI -0,64 -0,73 -0,39 -0,74 0,11 -0,87

WHS -0,26 -0,45 -0,46 -0,42 0,36 -0,65

BI 0,25 -0,46 -0,58 -0,54 0,38 -0,69 DISCUSSIONE Il StS strumentato si è mostrato un test semplice e facilmente eseguibile anche in pazienti molto compromessi, contrariamente al 5XSST che risulta non sempre eseguibile. Inoltre il StS strumentato ha elevata correlazione con molteplici scale di valutazione di menomazione, attività e partecipazione. L’SDC del test è inoltre risultato basso e potrebbe quindi essere uno valido strumento per monitorare i risultati del paziente durante la riabilitazione. BIBLIOGRAFIA [1] Cheng P, Arch Phys Med Rehabil, 1998;79:1043 1046 [2] Frykberg GE, J Rehabil Med. 2007;39:448-453 [3] La Porta F, J Rehabil Med. 2011;43:435-444.



PM31 - Analisi posturografica in acqua vs in laboratorio in pazienti affetti da malattia di Parkinson A. Guiotto 1, D. Volpe 2, F. Urru 1, D. Pavan 1, Z. Sawacha 1 1 Dip. di Ingegneria dell’Informazione, Università degli Studi di Padova, Padova, Italia, 2 Dip. di Neuroriabilitazione, Casa di Cura “Villa Margherita”, Vicenza, Italia. INTRODUZIONE Tipicamente l’analisi posturografica si basa sulla misura diretta dello spostamento del centro di pressione (COP) durante la stazione eretta. Tuttavia questa misura richiede una strumentazione che è solitamente disponibile solo in un laboratorio. Recentemente è stata proposta l’idrochinesi come strategia riabilitativa innovativa per il trattamento della disabilità motoria e per il miglioramento dell’equilibrio nei pazienti affetti da malattia di Parkinson (PDP) [2,3]. L’obiettivo di questo studio è stato quello di applicare e validare un metodo per effettuare l’analisi di posturografia sottacqua (under water-UW) e di confrontarla con lo stato dell’arte, ossia con l’analisi in laboratorio (LB). METODI Per lo studio sono stati reclutati 10 PDP e 10 soggetti di controllo. I PDP (età media 60,4±8,8 anni, BMI 26,8±4,2 kg/m2) hanno effettuato 10 sessioni di terapia in acqua. Il gruppo di controllo (C) era composto da 10 persone (età media 69,4±8,2 anni, BMI 27,3±2,2 kg/m2) e non hanno effettuato alcun allenamento fisico. PDP hanno effettuato l’analisi posturografica pre (T0) e post (T1) terapia sia UW, sia in LB. In ogni condizione, ai soggetti è stato chiesto di restare in posizione eretta con gli occhi aperti (OA) e con gli occhi chiusi (OC) per 60 secondi. I dati LB sono stati registrati con un sistema stereofotogrammetrico (BTS, 300 Hz), e una pedana di forza (BTS, 1000 Hz), mentre i dati UW sono stati registrati con 4 videocamere sincronizzate (GoPro Hero3, 30 Hz) [3]. Per l’analisi posturografica UW, è stata acquisita la traiettoria del centro di massa (COM) come in [2] e la sua proiezione (COP-COM) è stata estratta come in [1]. Lo spostamento del COP-COM è stato estratto anche in LB mentre lo spostamento del COP è stato registrato con la pedana di forza. Ai PDP sono state somministrate le seguenti scale cliniche: BBS, PDQ-39, UPDRS. Si è utilizzato l’indice di correlazione di Pearson per confrontare UW COP-COM rispettivamente con LB COP-COM e COP e per confrontare i parametri posturografici ottenuti a T0 e T1 nei PDP e nei C. Per il confronto tra i due gruppi è stato utilizzato il T-Test di Student per campioni indipendenti, mentre il confronto tra i dati in T0 e in T1 si è utilizzato il T-Test per campioni appaiati. RISULTATI Si sono osservati dei miglioramenti (p<0.05) a T1 sui PDP sia nelle scale cliniche sia nei parametri di posturografia (Fig. 1) in entrambe le condizioni (Occhi aperti (OA) e occhi chiusi (OC) e sia OW che LB. L’analisi di correlazione mostra buoni risultati tra LB COP-COM e COP, mentre è stata osservata una bassa correlazione tra i parametri di posturografia ricavati dal COP-COM UW e OW.

Figura 1. Sinistra – Valori di UPDRS pre e post idroterapia. Destra – Path del COP-COM e del COP a T0 e a T1 ad occhi aperti (OA) e occhi chiusi (OC) per i PDP e i Controlli.

DISCUSSIONE L’analisi posturografica effettuata con ciascuna metodologia ha evidenziato un miglioramento nell’equilibrio dei PDP in T1, in accordo con le scale cliniche. Tuttavia non sono trascurabili le limitazioni dell’approccio con un singolo marcatore per la stima della posizione del COM [2], anche se altri metodi, che richiedono misurazioni precise dei dati cinematici e antropometrici di tutti i segmenti del corpo, dipendono dai dati misurati dai cadaveri per la localizzazione del centro delle masse di ogni segmento corporeo che portano ad altre fonti di errore. Si ringrazia GVDR (Cadoneghe, PD) per aver concesso l’utilizzo della piscina e del laboratorio. BIBLIOGRAFIA [1] Corazza S, et al, J Biomech, 2009;42(3):370-4. [2] Thirunarayan MA, et al, 1996, Gait & Posture (4):306-314. [3] Volpe D, et al, Gait Posture, 2017;52:87-94. [4] Sawacha Z, et al, J Neuroeng Rehabil, 2012, 9:63.



PM32 – Gli effetti del Pilates sulla prevenzione di cadute in un gruppo di adulti sani L.DonatonidaSilva 1, C.McIntosh2, A.Shiel 3 1 National University of Ireland NUI, Galway, Ireland 2 National University of Ireland NUI, Galway, Ireland 3 National University of Ireland NUI, Galway, Ireland INTRODUZIONE Inoltre, le cadute sono responsabili del 70% delle morti accidentali in persone di età superiore ai 75 anni [1]. Le cadute rappresentano un notevole onere sociale, medico ed economico per i servizi sanitari nazionali. E’ previsto un progressivo aumento dei costi annuali legati alle cadute accidentali che secondo le stime raggiungeranno i 240 miliardi di dollari entro 2040 [2]. Le linee guida raccomandano la formazione a lungo termine dell'esercizio e della bilancia per le persone anziane che hanno avuto cadute ricorrenti [3]. Lo scopo di questo studio è quello di determinare l'efficacia degli esercizi di Pilates nella prevenzione delle cadute accidentali in una popolazione adulta sana dopo un periodo di sei settimane. Sono stati esaminati i seguenti fattori: parametri spaziali-temporali dell'andamento: velocità, doppio tempo di supporto, tempo di posizione, tempo di oscillazione e lunghezza del passo, e stabilometria: influenza antero-posteriore (AP) e mediale-laterale (ML), mobilità, timore di caduta e attività fisica. METODI Per determinare l'ammissibilità alla partecipazione allo studio è stato utilizzato un screening iniziale della funzione cognitiva globale e la valutazione (MOCA). I partecipanti sono stati valutati utilizzando le seguenti misure variabili predittive: il cadente di efficacia della scala di caduta (FES-16), il questionario internazionale di attività fisica (IPAQ), il test funzionale di arrivo (FRT), il tempo fino e andare (TUG), Il sistema GaitRITE, Piattaforma FOOTWORKpro prima e dopo il periodo di trattamento con Pilates. Per quantificare le differenze tra il pre e post-test è stato utilizzato il metodo ANOVA con duplicato con il tempo come uno dei fattori. RISULTATI Dalle analisi dei i risultati dei 27 partecipanti con età media = 70,4, SD (4,5) sono state individuate differenze statisticamente significative tra le valutazioni pre e post nei seguenti domini: I test di TUG/FRT mostrato p-valore <0,001, velocità, p = 0,002 e bipedale ML, p-valore = 0,032.

Figura 1. Functional Reach Test (FRT) and Time Up and Go (TUG) DISCUSSIONE I risultati di questo studio esplorativo suggeriscono di Pilates potrebbro avere un effetto migliorativo su determinate variabili di valutazione della probabilità di caduta, tra cui la mobilità funzionale, i parametri dell'andamento velocita e della stabilometria bipedale ML. Tuttavia ulteriori studi clinici con campioni di dimensioni maggiori sono necessari per accertare l'efficacia del Pilates sulla prevenzione delle cadute degli anziani. Questo lavoro è stato sostenuto dalla borsa di studio 2014 da parte del governo del Brasile CAPES Brazil. BIBLIOGRAFIA [1] Bittar RSM,et al. Pró-fono, Revista de Atualização Científica (2002);14(1): 119-28. [2] Cummings SR, et al. Clinical Orthopaedics and Related Research (1990), (252):163-166. [3] Panel on Prevention of Falls in Older Persons. American Geriatrics Society and British Geriatrics Society Journal of the American Geriatrics Society (2011); 59: 148–157



PM33 – Sviluppo di uno metodo basato sull’analisi biomeccanica per la prevenzione dell’infortunio al LCA durante il placcaggio nel rugby: valutazione in campo di atleti senior d’élite. 1D. Pavan, 1F. Cibin, 1A. Guiotto, 1F. Spolaor, 1A. Colangelo, 2G. Sbrocco, 2T. Casagrande, 2A. Pavanello and 1Z. Sawacha 1 Department of Information Engineering, University of Padua, Padua, Italy 2 Italian Rugby Federation (FIR), Rome, Italy INTRODUZIONE In una partita di rugby, prevalgono le lesioni alla spalla e agli arti inferiori, specialmente al legamento crociato anteriore (LCA) [1]. La prevenzione agli infortuni dovrebbe passare attraverso lo screening legato all’attività svolta, inoltre una formazione e una tecnica di esecuzione adeguate sono essenziali [2] per garantire un gesto sia efficace che sicuro. Questo tipo di screening, in particolare del LCA, dovrebbero considerare delle variabili predittive del rischio basate sulla biomeccanica delle articolazioni, come il momento di valgo e la cinematica del complesso tibia-femore [3] ginocchio, così come parametri validati scientificamente [4]. Lo scopo del presente studio è quello di valutare, direttamente sul campo, il rischio di infortunio al ginocchio durante il placcaggio, utilizzando un metodo appositamente sviluppato basato su telecamere commerciali e su sistemi di acquisizione delle pressioni plantari. METODI Dieci soggetti della squadra del Benetton Rugby di Treviso, che milita in Pro 12 (campionato internazionale), hanno partecipato allo studio (media ± deviazione standard (SD) BMI: 31.1±4.47, età: 24.3±3.68 anni). Dopo aver firmato il consenso informato, i soggetti hanno eseguito due placcaggi sul campo, mirando al contatto tra il ginocchio e l’anca (KH) del portatore di palla. Si sono acquisite sia le sequenze video che la distribuzione delle pressioni plantari (PP) mediante un sistema Novel Pedar e quattro telecamere sincronizzate (GoPro Hero3+). Si sono ricostruite le traiettorie dei seguenti punti di repere anatomico bilateralmente secondo [6]: acromio, C7, L5, spina iliaca anteriore e posteriore, gran trocantere, epicondilo laterale femorale, calcagno, primo e quinto metatarso, epicondilo laterale dell’omero. Quindi tramite Matlab si sono determinati i picchi di PP (PPP), della forza di reazione al suolo (PV), la cinematica delle articolazioni di anca, ginocchio e caviglia [5,6]. Sono stati individuati i seguenti istanti chiave del gesto: PV del piede destro e sinistro e contatto; si sono calcolati gli angoli di flessione/estensione, i momenti sia in flessione/estensione (FET) e varo/valgo (VVT) di ginocchio. RISULTATI In Figura 1 si sono riportati i risultati relativi all’intero gruppo. Il massimo VVT,14.16 %BW*H, si è registrato al PV del piede sinistro, mentre il massimo PV, 242 %BW sulla gamba sinistra al PV, il massimo angolo di flessione di ginocchio di 168° si è ottenuto durante il PV della gamba destra. DISCUSSIONE Dell’intero gruppo, sono stati considerati potenzialmente a rischio tre soggetti, per via dell’elevato valore di VTT [4], e in particolare per due di essi si è rilevata un’eccessiva flessione in concomitanza. Questi atleti sono stati segnalati allo staff di allenamento per l'applicazione di un protocollo di training preventivo. Ulteriori sviluppi potrebbero includere misure antropometriche per elaborare modelli muscolo-scheletrici dei placcatori. BIBLIOGRAFIA [1] Quarrie KL, Hopkins WG, Am J Sports Med 2008, 36:1705-1716 [2] Fuller CW, et al, Br J Sports Med 2010, 44:159-167 [3] Boden BP, et al, J Am Acad Orthop Surg 2010 18(9): 520–527. [4] Shin CS, Chaudhari AM, Andriacchi TP, J Biomech 2009 42:280–285 [5] Magalhães FA et al, J Sports Sc & Med 2013, 12:660 [6] Sawacha Z et al, J NeuroEng&Rehab 2012, 9:63

Figura 1: Principali risultati (media ± SD). Angoli FE, VVT, FET di ginocchio e ricostruzione 3D.



PM34 – Ripetibilità e affidabilità di “ACL quick check™”: uno strumento di prevenzione e screening per la valutazione di lesioni al LCA in campo. Z. Sawacha1, F. Cibin1, D. Pavan1, A. Guiotto1, F. Spolaor1. 1 Department of Information Engineering, University of Padova, Padova, Italy INTRODUZIONE La maggior parte delle lesioni al LCA sono infortuni da non contatto[1], oltre a provocare una disabilità immediata, richiedono anche lunghe e costose terapie di riabilitazione, perché gli atleti spesso devono sottoporsi ad interventi chirurgici. Al fine di far chiarezza sulla natura delle lesioni al LCA sono stati individuati numerosi fattori di rischio, e tra essi gioca un ruolo importante l’eccessivo momento in valgo del ginocchio durante il gesto del drop jump monopodalico (DJM) [2]. L’abduzione del ginocchio riduce potenzialmente la soglia della forza di compressione necessaria per produrre una lesione da non contatto al LCA [1-2]. Nonostante l’ampia letteratura in merito agli infortuni al LCA, la maggior parte dei metodi per identificare gli individui a rischio richiede l’uso di sistemi di misura complessi attuabili in un laboratorio di analisi del movimento, dispendiosi in termini di tempo e dunque non pratici da usare come strumenti di screening sugli atleti [1]. Vi è quindi la necessità di metodi di screening che valutino la biomeccanica degli arti inferiori in modo efficiente e in tempi brevi, per individuare in modo specifico i soggetti maggiormente a rischio. Di recente è stato sviluppato “ACL quick check™” (brevetto italiano depositato), metodo applicabile direttamente sul campo, che consente di individuare gli atleti che mostrano dei pattern di movimento a rischio durante diverse attività (es: drop jump, placcaggio). Di conseguenza, l'obiettivo di questo lavoro è quello di valutarne la ripetibilità e affidabilità durante il gesto di DJM. METODI Dieci calciatori d’élite hanno partecipato allo studio (età e BMI con media (SD) rispettivamente di 21.8 (3.65) anni e 22.41 (1.39) kg/m2). Dopo aver firmato il consenso informato, i soggetti hanno eseguito 3 DMJ bilateralmente, da un’altezza di 32cm. Le forze di reazione al suolo (GRF) sono state acquisite mediante una piattaforma di forza (Bertec, FP2060, 960 Hz) o derivate da un sistema di pressione plantare (PP) (Novel, PedarX, GmbH); un sistema stereofotogrammetrico (6 telecamere, 60-120 Hz, BTS) ha registrato le traiettorie 3D dei marcatori in accordo con [3]. I dati sono stati raccolti simultaneamente ed elaborati utilizzando codici Matlab appositamente sviluppati per calcolare angoli e momenti articolari di anca, ginocchio e caviglia. L'affidabilità della metodologia “ACL quick check™” è stata verificata stimando l’RMSD tra i momenti articolari calcolati mediante le GRF ottenute dalla piattaforma di forza e da PP. Si è utilizzata l’analisi di correlazione intraclasse (ICC) per verificare la coerenza tra le misure ottenute con i due metodi su varie ripetizioni eseguite da un singolo soggetto. Sugli stessi dati si è calcolato il coefficiente di correlazione di Pearson quale verifica di ripetibilità del metodo. RISULTATI L’affidabilità della metodologia “ACL quick check™” è stata confermata in particolare per la stima dei momenti di varo/valgo (vedi RMSD in Figura 1). L’analisi ICC ha restituito un valore di 0.75, e la correlazione di Pearson ha stimato un R=0.84, p<0.05. DISCUSSIONE I risultati hanno confermato la fattibilità dell'approccio. Considerando che i programmi di training che riducono i momenti di valgismo del ginocchio riducono anche il rischio di lesioni al LCA [1-2], l'utilizzo di “ACL quick check™” dovrebbe portare allo sviluppo strategie preventive avanzate. BIBLIOGRAFIA [1] Boden BP, et al. J Am Acad Orthop Surg. 2010; 18(9): 520–527. [2] Hewett TE, et al. Am J Sports Med. 2005; 33:492–501. [3] Leardini A, et al. Gait Posture. 2007;

Figura 1: confronto per momenti al ginocchio e GRF (media ± SD), RMSD.



PM35 - Cinematica femoro-rotulea in-vivo: valutazioni tramite gait-analysis e video-fluoroscopia 3D C. Belvedere1, S. Tamarri1, A. Ensini2, M. Ortolani1, A. Illuminati2, L. Berti1, P. Caravaggi1, A. Leardini1 1 Laboratorio Analisi del Movimento, 2 II Clinica Ortopedica - Istituto Ortopedico Rizzoli, Bologna, Italia INTRODUZIONE L'articolazione tibio-femorale (TF), sia intatta che dopo protesi totale di ginocchio (PTG), è stata ampiamente studiata, mentre quella patello-femorale (PF), fondamentale nell'apparato estensore, solo superficialmente [1]. La PTG altera la normale cinematica PF [1,2]. È pertanto necessario valutare la cinematica PF sia intra-operatoriamente per comprendere gli effetti delle azioni chirurgiche [2] sia post-operatoriamente ai follow-up per verificare se il movimento fisiologico viene ripristinato [3]. Tra i possibili metodi d’indagine tridimensionale (3D), l'analisi video-fluoroscopica (AVF) permette potenzialmente di tracciare il movimento anche dell’articolazione PF, mentre l'analisi stereofotogrammetrica (ASG) con piattaforme di forza ed elettromiografia (EMG) di valutare la funzionalità articolare. Scopo di questo studio è riportare i risultati preliminari di una nuova tecnica per valutazioni la cinematica PF, oltre alla TF, al follow-up dopo PTG tramite AVF, ASG ed EMG. La combinazione di tali tecniche può accrescere la comprensione del funzionamento del ginocchio. METODI Venti pazienti affetti da gonartrosi primaria sono stati impiantati con 10 protesi NRG® e 10 Triathlon® per PTG (Stryker®-Orthopedics, Mahwah, NJ-USA) con ricopertura della patella. Durante la PTG, prima della cementazione finale delle componenti protesiche, tre pallini di tantalio sono stati inseriti nel polietilene di rotula come riferimenti radiopachi. Sei mesi dopo l’intervento, tutti i pazienti sono stati analizzati tramite ASG e AVF. La procedura è stata approvata dal comitato etico locale e i pazienti hanno dato il consenso prima dell'intervento. L’ASG è stata eseguita utilizzando un sistema ad 8 telecamere (Vicon, Oxford, Regno Unito), l’ EMG (Cometa, Milano, Italia) e due piattaforme di forza (Kistler, Einterthur, CH) seguendo un protocollo consolidato [4], durante il cammino, la flessione (FcG) ed estensione (EcG) contro gravità. Lo stesso giorno, questi compiti sono stati acquisiti anche tramite il fluoroscopio (CAT Medical System, Italia) a 7,5 Hz e una tecnica consolidata per AVF [3]. In particolare, le pose 3D femorali e tibiali sono state ricostruite durante il movimento [4] tramite un software dedicato; la posa della patella è stata ricostruita sulla base dai pallini inseriti. Le cinematiche TF e PF sono state calcolate utilizzando raccomandazioni [5] e recenti proposte [1]. RISULTATI Durante il cammino, tutti i pazienti hanno presentato simili andamenti cinematici e cinetici in entrambi gli arti inferiori, con una massima flessione di ginocchio nel lato operato, in media, di 14.0° alla risposta al carico e 51.0° durante la fase di oscillazione. Sempre nell’lato operato, la flessione, l'ad-abduzione e la rotazione interna-esterna TF sono state di 96.0°, 4.2° e 9.0° in FcG, e di 96.0°, 6.5° e 7.8 in EcG. Circa la cinematica PF tracciate con la nuova tecnica, la flessione, la rotazione e l'inclinazione in FAG sono state di 64.4°, 6.7° e 6.8°, e valori simili sono stati misurati in EcG. Una maggiore adduzione (abduzione) TF si è verificata nei pazienti con una maggiore rotazione laterale (mediale) PF. I pazienti con una rotazione PF laterale hanno mostrato una prolungata attività dell’apparato estensore; al contrario, un andamento cinematico e cinetico più vicino al naturale assieme ad una normale attività muscolare, si è verificata nei pazienti con una rotazione PF mediale. DISCUSSIONE L’AVF è stata appositamente adattata per valutare la cinematica PF, in aggiunta a quella TF, e qui combinata con l’ASG ed EMG per comprendere affondo la funzionalità articolare del ginocchio dopo PTG. In particolare, tale metodo consente di verificare se il recupero funzionale dopo PTG è stato raggiunto con successo. Inoltre, si è visto come anomalie cinematiche e cinetiche TF si presentassero insieme ad altrettante anomalie PF. I risultati sopra riportati supportano la rilevanza, la fattibilità e l'efficacia dell'analisi in-vivo del movimento dell’articolazione PF tramite AVF. Ulteriori test saranno eseguiti per irrobustire quanto finora ottenuto. BIBLIOGRAFIA [1] Belvedere C, et al. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc, 2007; 15(8):985-93. [2] Belvedere C, et al. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc, 2014; 22(8):1719-27. [3] Belvedere C, et al. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc, 2013; 21(10):2375-83. [4] Leardini A, et al. Gait Posture, 2007; 26(4):560-71. [5] Grood ES, Suntay WJ, J Biomech Eng, 1983; 105:136-44.



PM36 - Valutazione del gesto sportivo in atleti paralimpici di distensione su panca A. Cherif 1,2, M. Mugnosso 1,2, Classe di Rehabilitation Engineering (laurea magistrale in Bioingegneria) 1, M. Comini 3, A. Massone 4, M. Casadio 1, A. De Luca 1 1 Dipartimento di Informatica, Bioingegneria, Robotica e Ingegneria dei Sistemi, Università degli studi di Genova, Genova, Italia, 2 Robotics, Brain and Cognitive Science, Istituto Italiano di Tecnologia, Genova, Italia, 3 Federazione Italiana Pesistica (FIPE), 4 Ospedale di Santa Corona, Pietra Ligure, Italia INTRODUZIONE L’analisi del movimento in soggetti con disordini motori sta acquisendo sempre maggiore importanza e interesse in quanto è semplice, non invasiva e permette di valutare la capacità di muoversi nello spazio, le anomalie e l’eventuale necessità di correzioni o ausili, di riconoscere la presenza di disabilità più o meno accentuate al fine poi di individuare una terapia riabilitativa il più efficace possibile [1]. Lo stesso approccio può essere utilizzato in ambito sportivo: l’analisi del movimento rappresenta un efficace strumento diagnostico oltre che di monitoraggio e ottimizzazione del gesto atletico. In questo studio abbiamo valutato le performance di atleti paraolimpici durante distensione su panca, investigando anche se la disabilità influisse sulla coordinazione motoria degli arti superiori necessaria per svolgere correttamente il compito e sui pattern di attivazione muscolare [2]. METODI Lo studio è stato effettuato presso il Laboratorio di Analisi del Movimento dell’Ospedale Santa Corona di Pietra Ligure (SV) tramite: un sistema optolettronico con 8 telecamere infrarossi e markers passivi e un elettromiografo di superficie. I dati cinematici sono stati acquisiti alla frequenza di 100 Hz posizionando 8 marker sui seguenti punti di repere sia sul lato destro che sul lato sinistro: acromion, epicondilo laterale del gomito, processo stiloideo dell’ulna, spine iliache anteriori superiori. Inoltre quattro marker sono stati posizionati sul bilanciere. L’attività dei seguenti muscoli è stata registrata mediante elettromiografia di superficie alla frequenza di 1 KHz: trapezio, deltoide anteriore, grande pettorale, tricipite brachiale, bicipite brachiale, retto addominale. I soggetti reclutati nello studio sono atleti che praticano la distensione su panca: un soggetto sano S1 (maschio) e tre atleti paraolimpici -S2, (femmina), S3 e S4 (maschi), S2 ha un restringimento del canale midollare e conseguente spasticismo dell’arto inferiore sinistro, S3 è stato amputato a livello mediale del segmento coscia dell’arto inferiore sinistro e S4 ha lesione midollare a livello della terza vertebra dorsale. Ogni soggetto ha sollevato un peso scelto in modo da avere uno sforzo massimale (S1: 80 Kg, S2: 60 Kg, S3: 120 Kg, S4: 90 Kg). RISULTATI La cinematica del gesto sportivo ed i correlati muscolari sono stati investigati estraendo parametri spaziali, temporali e nel dominio frequenziale in modo da valutare sia la coordinazione, la simmetria e il sincronismo fra i movimenti delle due braccia, sia la ripetibilità del gesto e l’eventuale influenza della fatica. In generale i soggetti hanno mostrato buona coordinazione spaziale e temporale nello svolgere il movimento, con l’eccezione di S2, che ha avuto ripetutamente difficoltà a compiere un movimento ben controllato con gli arti superiori per effetto della spasticità agli arti inferiori. Invece la disabilità di S3 e S4 non ha influenzato la loro abilità motoria nell’eseguire l’esercizio. DISCUSSIONE Lo studio ha permesso di definire un protocollo di valutazione del gesto sportivo di distensione su panca e individuare parametri cinematici ed elettromiografici per la valutazione oggettiva dell’esecuzione dell’esercizio con particolare attenzione all’influenza della disabilità sul risultato. Questo protocollo può quindi guidare ad una migliore comprensione delle abilità dei singoli soggetti e fornire importanti indicazioni per ottimizzare il training degli atleti paraolimpici al fine di migliorare le loro prestazioni durante le competizioni e nella vita quotidiana. BIBLIOGRAFIA [1] Patel, Shyamal, et al. Journal of Neuroengineering and Rehabilitation 9.1 (2012): 21. [2] Lees, Adrian. Journal of Sports Sciences 20.10 (2002): 813-828.



Figure 1. a) Setup sperimentale riferito allo scarpone destro. b) Velocità angolari e distanze acquisite durante una discesa con gli sci. Le curve identificate dal sistema sono state evidenziate in giallo.

PM37 - Identificazione della curva durante una discesa con gli sci utilizzando un innovativo sistema indossabile: un’investigazione preliminare S. Bertuletti1, U. Della Croce1, A. Cereatti1,2 1 Information Engineering Unit, POLCOMING Department, University of Sassari, Sassari, Italy 2 Politecnico di Torino, Department of Electronics and Telecommunications, Torino, Italy INTRODUCTION Le unità magneto-inerziali (MIMU) sono sempre più impiegate per la valutazione delle prestazioni di atleti durante competizioni sportive [1]. Fra gli sport invernali, lo sci alpino è uno dei più praticati e studiati. In letteratura, diversi lavori hanno analizzato la biomeccanica dello sciatore durante l’esecuzione della curva [2]. Yu et al. [3] ha proposto un metodo, testato su uno sciatore professionista, che analizza lo stile della sciata confrontando i dati forniti da una serie di MIMU applicati sulla tuta da sci. L’obiettivo di questo studio è quello di eseguire una validazione preliminare di un innovativo sistema indossabile che permette di identificare la curva durante una discesa con gli sci considerando la posizione relativa degli scarponi. METHOD Il sistema SWING1DS (52L × 38W × 11.5H mm3) integra un’unità magneto-inerziale (MIMU) con un sensore di distanza (DS). Con una memoria flash (16 MB flash-NOR non-volatile memory), una connettività wireless (Bluetooth) e un sensore di temperature, SWING1DS è un sistema versatile per l’acquisizione di dati. Un algoritmo di sensor fusion in grado di fornire l’orientamento nello spazio tridimensionale è stato implementato all’interno del firmware del sistema. Per questo studio, i segnali forniti dall’unità magneto-inerziale sono stati acquisiti a 100 Hz e i valori di fondo scala sono stati impostati a ±16 g per l’accelerometro, ±35 rad/s per il giroscopio e pari a ±12 Gauss per il. La frequenza di campionamento per DS è stata impostata a 50 Hz (massima frequenza impostabile) e la distanza massima misurabile è stata fissata a 200 mm. Il sistema SWING1DS è stato collocato sullo scarpone destro e posizionato circa 200 mm sopra il malleolo mediale con il DS che punta verso lo scarpone sinistro (Figure 1a). I dati sperimentali sono stati acquisiti su uno sciatore amatoriale.

RESULTS Le velocità angolari e le distanze misurate da DS durante una discesa sono state riportate in Figura 1b. È molto interessante notare come vi sia una corrispondenza fra i picchi della componente antero-posteriore della velocità angolare e l’istante di tempo in cui il DS ha misurato la distanza fra gli scarponi (ovvero quando gli scarponi erano uno di fonte all’altro). DISCUSSION Nonostante lo stato preliminare del lavoro, il sistema indossabile SWING1DS può essere utilizzato per fornire informazioni complementari a quelle fornite dalle sole unità magneto-inerziali utili all’identificazione della curva durante una discesa con gli sci. L’effetto delle condizioni ambientali, come il meteo, la temperatura e le riflessioni dei raggi infrarossi emessi dal DS causati dalla neve, dovrà essere investigato ampliando il numero di sciatori analizzati. REFERENCES [1] V. Camomilla, et al. 33rd International Conference on Biomechanics in Sports 2015. [2] E. Müller and H. Schwameder, Journal of Sports Sciences 2003, 21(9): 679-692. [3] Yu, et al. Sensors 2016; 16(4): 463.



PM38 - INVICTUS JUMP: screening posturale e di performance degli atleti in età evolutiva A. Scarton 1, N. Roner1, D. Rubini 2, M.S. Peron1, A. Castagna 1 1 INVICTUS, Ponte San Nicolò, Padova, Italia; 2 A.S.D. VIRTUS BASKET PADOVA, Padova, Italia INTRODUZIONE La performance dei giocatori di sport di squadra in età evolutiva dipende notevolmente dal tipo di allenamento e dalle fasi di sviluppo adolescenziale [1]. La valutazione del livello medio prestativo di una squadra e dei suoi singoli atleti, ad inizio e in diversi momenti del campionato, dev’essere accompagnata da un’approfondita analisi posturale statica e dinamica. L’osservazione continua dei progressi e delle variazioni muscoloscheletriche permette di indirizzare al meglio i protocolli di esercizio. In questo scenario, poter monitorare con dati oggettivi le qualità fisiche degli atleti, offrirebbe la possibilità ad allenatori, preparatori atletici e famiglie, di avere un quadro dettagliato e preciso del livello funzionale e di crescita raggiunto. Attraverso acquisizioni ripetute nell’arco della stagione sportiva mediante un sensore inerziale e l’utilizzo di fotocamere professionali, INVICTUS JUMP ambisce a fornire dati oggettivi utili per la programmazione di allenamenti mirati e contemporaneamente di monitorare lo stato evolutivo-posturale del singolo atleta evidenziando i caratteri che indicano un probabile successo [2]. METODI Il primo screening si è concluso con il monitoraggio di 118 atleti di 9 squadre giovanili di età compresa tra 12 e 18 anni. Ogni soggetto ha firmato liberamente un consenso informato per il trattamento dei dati sensibili. Nel caso di minori è stata richiesta l’autorizzazione del genitore o di chi ne esercita la patria potestà. Tutte le procedure erano conformi con la dichiarazione di Helsinki della World Medical Association. La valutazione posturale ha previsto l’acquisizione di quattro fotografie del soggetto in pantaloncini e a piedi scalzi, in posizione frontale, di spalle e nei due lati. La valutazione della performance è stata effettuata con l’utilizzo di un sensore inerziale (G-SENSOR®, BTS Bioengineering S.p.A, Italia) posizionato in vita tramite un’apposita cintura, a livello della quinta vertebra lombare. Il G-SENSOR misura i valori di accelerazione lungo tre assi ortogonali e li trasmette via Bluetooth ad un computer dove sono processati. Dopo un adeguato riscaldamento, ogni soggetto ha eseguito una batteria di salti illustrati da un chinesiologo specializzato: Counter Movement Jump (CMJ), Counter Movement Jump with Arm swing, Repeated Counter Movement Jump, Squat Jump, Stiffness Test, Drop Jump. Altezza di volo, tempo di volo, velocità di stacco e massima potenza concentrica sono stati calcolati per ogni salto, dal software del sensore inerziale (G-STUDIO, BTS Bioengineering S.p.A, Italy) mediante algoritmi di classificazione del segnale. A partire dall’altezza dei salti, G-STUDIO ha fornito inoltre alcuni indici: elasticità, coordinazione, resistenza, impegno, decremento muscolare [3]. RISULTATI In figura 1 sono presentati alcuni dei risultati della squadra Under 18 (U18) durante il CMJ, dove i giocatori sono stati divisi in guardia (G), ala piccola (AP) e ala forte (AF). I valori mostrano come sia possibile rilevare una differenza di performance a seconda del ruolo.

Figura 1. Valor medio e deviazione standard dell’indice di decremento muscolare, dell’altezza e tempo di volo, velocità di stacco e massima potenza concentrica rilevati durante il CMJ dell’U18. DISCUSSIONE La prima campagna di acquisizioni ha evidenziato delle criticità da correggere nei prossimi monitoraggi. In particolare gli allenatori hanno deciso di lavorare sulla tecnica dei salti proposti in modo da preparare al meglio i propri giocatori. Considerando la capacità di dare una misura quantitativa dei parametri dei salti, i primi risultati mostrano che INVICTUS JUMP rappresenta uno strumento promettente per il controllo della crescita e un valido strumento di monitoraggio delle performance fisiche per gli allenatori e i preparatori atletici delle società sportive. BIBLIOGRAFIA [1] Anne D, Daniel c. Journal of Strength and Conditioning Research 2008: 22(4)/1066–1072. [2] Danik L, Martin D, Martin C N, Deed E H. Chiropractic & Osteopathy 15.1 (2007): 1. [3] G-STUDIO User Manual, January 2014 .

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