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BiomedicaBiomedicaTesi in Tesi in

Misure meccanicheMisure meccanicheAnno accademico 2007/2008Anno accademico 2007/2008

Rilievo delle proprietà fisiche e delle capacità cognitive di Rilievo delle proprietà fisiche e delle capacità cognitive di popolazione anzianapopolazione anziana

Relatore:Prof. Ing. Federico PatanèCorrelatore:Prof. Ing. Roberto Steindler

Laureando:Gabriele MenniniMat. 801022

IntroduzioneIntroduzione Un problema di grande rilevanza sanitaria e socio-economica è rappresentato dalle cadute negli anziani. Ogni anno circa un terzo dei soggetti che hanno più di 65 anni è vittima di unaOgni anno circa un terzo dei soggetti che hanno più di 65 anni è vittima di una cadutacaduta

Le cadute possono essere provocate da:Le cadute possono essere provocate da: Fattori intrinseciFattori intrinseci Fattori estrinseciFattori estrinseci

Le cadute dell’anziano hanno implicazioni varie e complesse: in termini Le cadute dell’anziano hanno implicazioni varie e complesse: in termini

generali circa il 20% delle cadute richiede un intervento medico, il 5-10% generali circa il 20% delle cadute richiede un intervento medico, il 5-10% causa una frattura dell’anca e il 7% delle persone che hanno una frattura causa una frattura dell’anca e il 7% delle persone che hanno una frattura

dell’anca muore.dell’anca muore.

Test di valutazione che quantificano l’equilibrio:

Analisi di Laboratorio Misurazione delle performance

Funtional ReachFuntional ReachIl Functional Reach (FR) è il massimo spostamento in avanti che un soggetto riesce ad imprimere alla propria mano, chiusa a pugno, a partire dalla posizione eretta con il braccio del lato dominante teso in avanti a formare un angolo retto con il tronco, mantenendo la base di appoggio fissa e il pugno alla medesima quota durante il movimento.L’utilità di questo test si trova nella sua affidabilità per la determinazione del limite di stabilità anteriore, indice predittivo di cadute negli anziani; inoltre è un compito molto simile ad attività della vita quotidiana come lo sporgersi in avanti, raggiungere un oggetto.

Funtional ReachFuntional ReachObiettivo

Valutare capacità di un individuo a mantenere l’equilibrio durante movimenti volontari e predire rischio di cadute.

FR< 15 cm

Rischio Elevato

15<FR< 25 cm

Rischio Moderato

FR> 25 cm Nessun Rischio

I valori di FR evidenziano eventuali rischi di cadute, ma non danno alcuna indicazione sulle cause di tali decadimenti

Deve essere associato ad altri esami specifici che contribuiscono all’individuazione delle cause

COPCOP Il baricentro della distribuzione delle pressioni esercitate dalla superficie di contatto, in questo caso dai piedi

ΔCoPIl massimo spostamento anteroposteriore del centro di pressione

Mini-Mental State Mini-Mental State Examination Examination ((MMSEMMSE))

Il Il Mini-Mental State Examination Mini-Mental State Examination ((MMSEMMSE) ) è un test di è un test di screeningscreening

ideato per rilevare il deterioramento cognitivo, valutarneideato per rilevare il deterioramento cognitivo, valutarne quantitativamente la severità e documentarne le modificazioni nel quantitativamente la severità e documentarne le modificazioni nel tempo.tempo.E’ costituito da 12 E’ costituito da 12 itemitem  tramite i quali vengono esplorate, con 22 prove  tramite i quali vengono esplorate, con 22 prove in parte verbali e in parte di in parte verbali e in parte di performanceperformance, 7 funzioni cognitive., 7 funzioni cognitive.

Il punteggio totale può andareIl punteggio totale può andare da un da un minimo di 0 (massimo deficit cognitivo) ad minimo di 0 (massimo deficit cognitivo) ad un massimo di 30 (assenza di deficit un massimo di 30 (assenza di deficit cognitivo)cognitivo)

StrumentazioneStrumentazioneGli strumenti utilizzati per l’esecuzione del test sono:

• Sensore Baropodometrico

• Elettronica di Scansione• Alimentatore

• Multiplexer

• Web Cam

• PC con software LabView

SensoreSensore

Il sensore utilizzato per il nostro studio ha una struttura a matrice Il sensore utilizzato per il nostro studio ha una struttura a matrice fondata sulla variazione della resistenza di contatto.fondata sulla variazione della resistenza di contatto.

La matrice è costituita da strisce di un polimero resistivo (velostat) La matrice è costituita da strisce di un polimero resistivo (velostat) dello spessore di 40 μm, all’interno di due fogli di materiale plastico dello spessore di 40 μm, all’interno di due fogli di materiale plastico (kapton). Il lato interno dei fogli plastici è ricoperto da strisce di (kapton). Il lato interno dei fogli plastici è ricoperto da strisce di materiale conduttivo (rame dorato) tra loro parallele. materiale conduttivo (rame dorato) tra loro parallele.

Il sensore utilizzato si compone di 80 righe e 80 colonne. Il sensore utilizzato si compone di 80 righe e 80 colonne. L’elettronica utilizzata, però, non è in grado di leggere tutte le righe L’elettronica utilizzata, però, non è in grado di leggere tutte le righe e le colonne, ma solo una mappa 64x64 e le colonne, ma solo una mappa 64x64

Permette di visualizzare, in fase di acquisizione ed elaborazione dati, lo stato di appoggio dei piedi e la distribuzione

di pressione da essi esercitata.

+Val

R0

vRx

xo

al

RR

VI

IRV xx I

VR xx

xal

oxx VV

RVR

Per ogni pixel che rappresenta una resistenza viene rilevata la tensione ai suoi capi con metodo voltamperometrico, utilizzando:

Generatore di TensioneVoltmetro Resistenza di valore noto

Per semplificare la risoluzione del problema la tensione di alimentazione è mantenuta a 5V in corrente continua, e R0 viene scelto di almeno un ordine di grandezza maggiore di Rx

Riprende ogni singola prova registrandola in un file videoRiprende ogni singola prova registrandola in un file video

che viene utilizzato per misurare lo spostamentoche viene utilizzato per misurare lo spostamento

WebCamWebCam

Nello studio condotto nel 2005 la misura dello spostamento veniva misurato ad occhio da un operatore che aveva come riferimento un nastro centimetrato posto sotto la mano del soggetto che eseguiva la prova.

Catena di misuraCatena di misura

ACQUISIZIONEACQUISIZIONE

Mappa di Tensione Immagine WebCam

TaraturaTaraturaCommuta valori di tensione ricavati in valori di pressione

Sulla mappa viene visualizzata la posizione assunta dal COP in ogni istante della prova.

ElaborazioneElaborazione

Misura webcamMisura webcam

La misura del FR viene ricavata in fase di post-processing tramite una funzione che rileva la posizione, istante per istante, di un bordo all’interno del video, presentato in scala di grigi, lungo una linea tracciata dall’utente. Il bordo, nel caso in esame, è rappresentato dal contrasto tra l’estremo del pugno e lo sfondo costituito da un telo nero.

Come si può vedere durante la prova la posizione del pugno viene individuata da un puntino rosso.

Il programma implementato calcola lo spostamento della mano in funzione del numero di pixels percorsi dal punto rosso sul video

Risultati ElaborazioneRisultati ElaborazioneI dati estratti dal programma di Elaborazione sono:

Grafico della traiettoria della Mano.

Tramite questo è possibile conoscere non solo lo spostamento, ma anche fare valutazioni sul modo di esecuzione della prova

Grafico dello spostamento del COP.

Viene rappresentato il valore in cm e vengono graficate le coordinate X e Y per ogni istante di durata della prova.

Conclusioni

L’utilizzo della WebCam rappresenta un miglioramento alla catena di misura che verrà utilizzata per la rilevazione dei parametri oggetto di questo studio

FINE