CORSO “LABORATORIO DI VALUTAZIONE FUNZIONALE “

Prof.ssa MANUELA GALLI

Gait analysis , descrizione prve per il pomeirggio,

Lezione prossima: valutazione di prove di baropodo metria e emg

Lezione ultima prove di postura , acqusizioni pratic he

Sts ecc

Il laboratorio di Analisi del Movimento

Argomenti trattati

• Strumentazione di un laboratorio di Analisi del movimento

• Test clinici maggiormente valutati : La Gait Analysis

• Protocolli, modalità della prova

• Esercitazione pratica

Sistema optoelettronico ���� CINEMATICA

permette di ricostruzione delle coordinate 3D istant anee di markers posizionati

sulla superficie corporea del soggetto (ELITE2002, BTS, It; SMART, BTS; It)

X, Y, Z

How reachthe

quantifcationof Gait?

LEFT

RIGHT

8Activity of a research and clinical lab: whichmovements?

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Ricerca Clinica

tot Gait Analysis altri movimenti

Clinic

Clinical Lab

%

Research

Other Movements

Why numbers for….

‘’ …it is obvious that any improvement- either in surgical and

physiotherapeutic procedures or braces and prostheses – must rest

upon an accurate knowldege of the functional character istics of normal

locomotor system’’

.

Ebert, Inman and BrestlerHuman Limbs and their substitutes (1954)

Studio del

Movimento

Analisi del

cammino

Analisi quantitativa

del movimento

Gait

Analysis

GAIT ANALYSIS

Protocolli standard• Posizionamento dei marker

• Modalità della prova

• Organizzazione dei tracciati

• Parametri analizzati

• Normalità

Valutazione della cinematica del movimento

Dove mettere i marker?

Distinguiamo

Protocolli anatomiciProtocolli Tecnici

Protocols

Used protocol

Helen Heyes Marker SetR. B. Davis, “A gait analysis data collection and r eduction technique,”

Hum. Mov. Sci., vol. 10, pp. 575-587, 1991.

Joint kinematics reconstruction

Global

Technical reference system

Anatomical reference system

pi

Techincal and anatomic reference systems

Marker (on the body surface)

Virtual Marker (centre of rotation )

Yg

Xg

Zg

Flexion –extension

Abdo-adduction

External internal

rotation

Protocolli Anatomici

Protocollo SAFLO (Frigo, 1998 )

Frigo C, Rabuffetti M, Kerrigan DC, Deming LC, Pedotti A. Functionally oriented and clinically feasible quantitative gait analysis method. Med Biol Eng Comput 1998; 36: 179-185

Protocollo Kadaba

Protocolli Anatomici

Protocollo Lundberg

Protocolli Anatomici

Video

The 3D representation

3D

report

LEFT

RIGHT

Limiti protocolli anatomici

Limiti protocolli anatomici

Limiti dei protocolli anatomici attualmente utilizzati.

Necessità di nuovi protocolli più dettagliati

Protocolli tecnici

Il protocollo CAST (Calibrated Anatomical System Technique ( Cappozzo

et al, 1995)

Necessità di nuovi protocolli più adeguati alla situazione del paziente

Piattaforme di forza: DINAMICA

PEDANE DINAMOMETRICHE

Pedana dinamometrica struttura che assembla celle di

carico (strain gauges, piezoelettrici) in modo da rilevare le forze

scambiate con il terreno.Struttura iperstatica (4 sensori):

attenzione all’installazione che puo’compromettere la accuratezza.

Piezoelettrica

Strain gauges

Piezoelettriche Strain gauge

Linearità < 1 % FS < 2 % FS

Crosstalk < 1.5 % < 0.4 % FS

Isteresi < 1% 0.4 %

Soglia 5-10 mN 50 - 100 mN

Accuratezza errori sino al 5 % errori sino al 5 %

Deriva 0.01 N/s Nessuna

Frequenza dirisonanza

250 - 800 in base almodello

250 - 500 in basealla componente

PEDANE DINAMOMETRICHE

P

Ground-reaction force: Action Reaction

�Magnitude

�Direction

�Point of application

Internal Forces

External Forces

KINETICS DESCRIBE THE CAUSES OF THE MOVEMENT

� Ground Reaction Forces Measured

Componenti cartesiane

-

GROUND REACTION FORCES and COP

Ant/posterior Medio/lateral

Vertical CoP

� Ground Reaction Forces

� Gravitational forces

Ff=mfg

Fs=msg

Ft=mtg

Foot

Shank

Thigh -bone

� Ground Reaction Forces

� Gravitational forces

� Inertial forces Fi= -ma

Ffi=- mfa

Fsi=- msa

Fti=-mta

Foot

Shank

Thigh -bone

� Ground Reaction Forces

� Gravitational forces

� Inertial forces

Measured

and computed

Biomech modelForces Joint Moment

MOMENT OF FORCE

A force acting at a distance from the rotational center causing the body to rotate

M = F x D

MOMENTUM

F x b

Fexb

Mex

Courtesy of the National Institutes of Health - USA

Mex= M int

Mint

M int= ligament and muscles

actions

Forces and moment

INTERNAL

F e M produced by muscles, ligaments and

soft tissues

EXTERNAL

F e M produced by ground reaction forces, by segments

weight and inertial forces

EMG

Il laboratorio di Analisi del Movimento

Il segnale elettromiografico è la tensione rilevata con due o più elettrodi all’interno del volume conduttore (rilevamento con ago)

o sulla superficie cutanea (rilevamento di superficie)

IL SEGNALE MIOELETTRICO CUTANEO

Elettrodi : sensori che trasformano le correnti ioniche circolanti

All’interno del corpo umano in correnti elettroniche all’interno di

conduttori metallici.

SULLA SINGOLA UM…

MO

TO

NE

UR

ON

ESULLA SINGOLA UM…

UM

SU PIU’ UM e SE CON STESSA fE

LET

TR

OS

TIM

OLA

ZIO

NE

Equipment: EMG

Tibialis Anterior

Gastrocnemius

ILEOPSOAS: flessione anca (M)

GLUTEI: estensione, rotazione, abduzione anca (M)

HAMSTRINGS o ISCHIOCRURALI: estensione anca, flessione ginocchio (B)

RETTO FEMORALE: estensione ginocchio, flessione anca (B)

VASTI: flessione ginocchio (M)

ADDUTTORI

Main muscles involved in the gait .

GASTROCNEMIO: flessione ginocchio, flessione plantare

caviglia (B)

SOLEO: flessione plantare caviglia (M)

TIBIALE ANTERIORE: flessione dorsale caviglia

(M)

Main muscles involved in the gait .

Normal walking : muscle activity

Normal walking : muscle activity

EMG + kinematics+kinetics

quanitative multifactorial evaluation of gait =

GAIT ANALYSIS

Step principali per una prova di GA

Calibrazione delle apparecchiature

Volume definition: Accuracy

Calibration of the Lab.

Tools for calibration.

60 cm

GAIT ANALYSIS

Protocolli standard• Posizionamento dei marker

• Modalità della prova

• Organizzazione dei tracciati

• Parametri analizzati

• Normalità

Step principali per una prova di GA

Step principali per una prova di GA

Preparazione del paziente

Acquisizione della prova

Elaborazione della prova