POLITECNICO DI MILANO...EFFICACIA DEI TRATTAMENTI RIABILITATIVI. Relatore: Prof.ssa Manuela GALLI...

POLITECNICO DI MILANO

Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Biomedica

Scuola di Ingegneria Industriale e dell’Informazione

Dipartimento di Elettronica, Informazione e Bioingegneria

Tesi di Laurea Magistrale

LINFEDEMA DELL’ARTO SUPERIORE IN SEGUITO A CARCINOMA

MAMMARIO: MISURA DELLA LIMITAZIONE FUNZIONALE E DELL’

EFFICACIA DEI TRATTAMENTI RIABILITATIVI.

Relatore: Prof.ssa Manuela GALLI

Co-relatore: Ing. Nicola CAU

Tesi si di Laurea di:

Greta PULEO Matr. 837941

Ivan BATTARIN Matr. 816870

Anno Accademico 2015-2016

Indice

Sommario………………………………………………………………………………….. ...... 1

Summary……………………………………………………………………………...…… ...... 6

CAPITOLO 1 – Il linfedema secondario come complicanza del controllo della

malattia neoplastica ……………………………………………………………………... ........ 11

1.1 Il sistema circolatorio linfatico…………………………………………………….... ........ 11

1.2 Il linfedema ………………………………………………………………………...... ........ 13

1.2.1 I trattamenti del linfedema…………………………………….……………............. ........ 18

1.3 Tecniche per la quantificazione di volume dell’arto superiore…………………… ........ 24

1.3.1 Dai metodi di misura di volume tradizionali al Laser Scanner……………………... ........ 24

1.3.2 Tecniche per la quantificazione di volume dell’arto superiore con nuovi metodi di

misura: il Laser Scanner ………………………………………………………………….. ........ 28

CAPITOLO 2 – Materiali e metodi…………………………………………………….. ........ 30

2.1 Obiettivi del lavoro………………………………………………………………….. ........ 30

2.2 Materiali e metodi…………………………………………………………………… ........ 31

2.2.1 Il Comitato Etico e l’approvazione dello studio clinico sperimentale……………… ........ 32

2.2.2 La strumentazione per la misura dell’entità del linfedema : Il laser Scanner……… ........ 35

2.2.3 Confronto tra metodo centimetrico e metodo laser scanner su soggetti patologici e

caratterizzazione del gruppo di pazienti analizzato …………….………………………… ........ 40

2.2.4 La strumentazione per la misura della limitazione funzionale: Il sistema

optoelettronico …………………………………………………………………………… ........ 42

2.2.5 Valutazione della funzionalità dell’arto superiore: scelta dei movimenti da indagare,

caratterizzazione del gruppo di pazienti analizzato e descrizione della procedura di

acquisizione………………………………………………………………………….......... ........ 45

2.2.6 Valutazione dell’effetto dei trattamenti e caratterizzazione del gruppo di pazienti

analizzato............................................................................................................................ ........ 54

2.2.7 Indici per la valutazione dell’efficacia dei trattamenti……………………………… ........ 54

2.3 Analisi statistica…………………………………………………………………….... ........ 56

CAPITOLO 3 – Risultati e discussione………………………………………………… ........ 57

3.1 Confronto tra i due metodi di valutazione per l’arto superiore: centimetrico e

laser scanner……………………..………………………………………………………. ........ 58

3.2 Valutazione della funzionalità di arto superiore effettuata con sistema

optoelettronico …………………………………………………………………………... ........ 63

3.3 Valutazione metodo laser scanner pre e post terapia (efficacia trattamenti) e

valutazione dell’indice di asimmetria………………………………………………….. ......... 77

CAPITOLO 4 – Conclusioni e sviluppi futuri…………………………………………. ........ 80

Bibliografia………………………………………………………...……………………... ........ 85

Sitografia…………………………………………………………………………………. ........ 89

Indice delle figure

Figura 1.1- Circolazione linfatica………………………………………………………... ......... 12

Figura 1.2 - Scambio di fluidi attraverso la membrana dei capillari……………………. ......... 13

Figura 1.3 - Linfonodi ascellari da rimuovere in seguito a mastectomia a causa di un

carcinoma ………………………………………………………………………………… ........ 14

Figura 1.4 - Esempio di paziente affetta da linfedema, arto superiore sinistro….………. ......... 17

Figura 1.5 - Paziente che sta effettuando il trattamento degli ultrasuoni………….…….. ......... 19

Figura 1.6 - Linfodrenaggio manuale al braccio effettuato dalla fisioterapista………….. ........ 20

Figura 1.7 - Paziente con supporto elastico per arto superiore…………………………... ........ 21

Figura 1.8 - Manicotti per la pressoterapia degli arti superiori…………………………... ........ 22

Figura 1.9 - Operatrice mentre effettua il bendaggio…………………………………….. ........ 22

Figura 1.10 - Metodo per la misurazione del volume mediante water displacement …… ......... 25

Figura 1.11 - Misurazione circonferenze dell’arto con metro a nastro………………....... ........ 26

Figura 1.12 - Approssimazione del braccio ad un tronco di cono. X è la circonferenza nel

punto più distale, Y è la circonferenza a distanza h da X…………………………………......... 27

Figura 1.13 - Volume geometrico del braccio calcolato con la forma del cilindro o del

tronco di cono (frustrum)……………………………………………………………................. 27

Figura 2.1 – Schema del progetto……………………………...………………………... .......... 31

Figura 2.2 - Sequenza temporale degli eventi………………………………………........ ......... 34

Figura 2.3 - Strumentazione Laser Scanner: con la freccia rossa è indicato il sensore

laser con cui effettuare la scansione; in blu il sistema di elaborazione dei dati e in verde l'

interfaccia con cui visualizzare i dati nel software………………………………………. .......... 36

Figura 2.4 - Wand (digitalizzatore) a sinistra e antenna a destra………………………… ........ 36

Figura 2.5 - Successione di passi per l'elaborazione della forma scansionata. L'immagine

a sinistra è l'arto alla fine della scansione che risulta composta da una nuvola di punti

(immagine al centro), l'immagine a destra invece rappresenta la forma

chiusa…………………………….…................................................................................. .......... 38

Figura 2.6 - Elaborazione in Rodin 4D con calcolo dei perimetri (a sinistra) e dei volumi

sia parziali che totali (a destra)……………………………………………………………. ........ 39

Figura 2.7 - Esempio di report fornito automaticamente dal programma Rodin4D……... ........ 40

Figura 2.8 - Misura centimetrica con i segni ogni 4 cm (a sinistra), operatrice che sta

effettuando la misura con il metro a nastro (a destra)…………………………………….. ........ 41

Figura 2.9 - Setup sperimentale. Paziente in posizione per l'acquisizione e operatrice che

esegue la scansione………………………………………………………………………... ........ 42

Figura 2.10 - Telecamera BTS …………………………………………………………... ........ 43

Figura 2.11 - Rappresentazione grafica delle misure antropometriche effettuate sui

soggetti……………………………………………………………………………………. ........ 46

Figura 2.12 - Marker posizionati sul soggetto…………………………………………… ......... 49

Figura 2.13 - Soggetto che esegue il movimento di elevazione frontale………………… ........ 50

Figura 2.14 - Soggetto che esegue il movimento di abdo-adduzione……………………. ........ 51

Figura 2.15 - Posizionamento dell’asse Y della terna assoluta di laboratorio (blu),

dell’asse y della terna mobile (rosso) e angolo calcolato alla spalla……………………… ........ 53

Figura 3.1 - Scatter-plot (sinistra) e Bland-Altman plot (destra) per arti

patologici………………………………………………………………………………….. ........ 61

Figura 3.2 - Scatter-plot (sinistra) e Bland-Altman plot (destra) per arti non

patologici………………………………………………………………………………….. ........ 62

Figura 3.3 - ROM al gomito durante movimento di reaching per arto sano (sinistra) e

patologico destra )………………………………………………………………………… ........ 64

Figura 3.4 - Correlazione tra il volume dell’avambraccio ed il ROM nel movimento di

alzata frontale……………………………………………………………………………... ........ 68

Figura 3.5 - Correlazione tra il volume del braccio ed il ROM nel movimento di alzata

frontale……………………………………………………………………………………. ......... 68

Figura 3.6 - Correlazione tra il volume totale ed il ROM nel movimento di alzata

frontale……………………………………………………………………………………. ......... 69

Figura 3.7 - Distribuzione dei valori di ROM per l’arto sano e patologico nell’alzata

frontale senza peso……………………………………………………………………….. ........ 70


frontale con peso………………………………………………………………………… ......... 70


laterale senza peso……………………………………………………………………….. .......... 71


laterale senza peso……………………………………………………………………….. .......... 71

Figura 3.11 - Distribuzione dei valori di plateau per l’arto sano nell’alzata frontale senza

peso………………………………………………………………………………………. .......... 72

Figura 3.12 - Distribuzione dei valori di plateau per l’arto patologico nell’alzata frontale

senza peso ……………………………………………………………………………….. .......... 73

Figura 3.13 - Distribuzione dei valori di plateau per l’arto sano nell’alzata frontale con

peso………………………………………………………………………………………. .......... 73

Figura 3.14 - Distribuzione dei valori di plateau per l’arto patologico nell’alzata frontale

con peso …………………………………………………………………………………. .......... 74

Figura 3.15 - Distribuzione dei valori di plateau per l’arto sano nell’alzata laterale senza

peso………………………………………………………………………………………. .......... 74

Figura 3.16 - Distribuzione dei valori di plateau per l’arto patologico nell’alzata laterale

senza peso ……………………………………………………………………………….. .......... 75

Figura 3.17 - Distribuzione dei valori di plateau per l’arto sano nell’alzata laterale con

peso………………………………………………………………………………………. .......... 75

Figura 3.18 - Distribuzione dei valori di plateau per l’arto patologico nell’alzata laterale

con peso …………………………………………………………………………………. .......... 76

Indice delle Tabelle

Tabella 2.1 - Media e deviazione standard (tra parentesi) delle caratteristiche dei soggetti

analizzati per la misura con laser scanner e metodo centimetrico ............................................... 40


analizzati per le misure di valutazione funzionale……………………………………...... ......... 45


analizzati pre e post trattamenti…………………………………………………...……… ......... 54

Tabella 3.1 - Mediana e quartile range (tra parentesi) dei valori relativi al confronto dei

perimetri tra metodo centimetrico e metodo laser scanner.*= p-value < 0,05………...…. ......... 58


volumi tra metodo centimetrico e metodo laser scanner.*= p-value < 0,05…………...… ......... 59


perimetri tra metodo centimetrico e metodo laser scanner.*= p-value < 0,05………...…. ......... 60


volumi tra metodo centimetrico e metodo laser scanner.*= p-value < 0,05…………...… ......... 60

Tabella 3.5 - Valori medi e deviazioni standard (tra parentesi) dei parametri di velocità e

angolari che caratterizzano il gesto di reaching per arti sani.…………………………............... 63


angolari che caratterizzano il gesto di reaching per arti patologici………............……… .......... 64


angolari che caratterizzano il gesto di alzata frontale …………………………………… ......... 65


angolari che caratterizzano il gesto di alzata laterale…………………………………….. ......... 65

Tabella 3.9 - Indici di correlazione di Spearman relativi al gesto di alzata frontale nell’arto

sano. *= p-value < 0.05....................................................................................................... ......... 66

Tabella 3.10 - Indici di corr. di Spearman relativi al gesto di alzata frontale nell’arto

patologico senza peso. *= p-value < 0.05………………………………………………… ........ 66

Tabella 3.11 - Indici di corr. di Spearman relativi al gesto di alzata frontale nell’arto

patologico con peso. *= p-value < 0.05…………………………………………………... ......... 66

Tabella 3.12 - Indici di correlazione di Spearman relativi al gesto di alzata laterale

nell’arto sano. *= p-value < 0.05…………………………………………………………. ......... 67

Tabella 3.13 - Indici di corr di Spearman relativi al gesto di alzata laterale nell’arto

patologico senza peso. *= p-value < 0.05………………………………………………… ........ 67

Tabella 3.14 - Indici di corr. di Spearman relativi al gesto di alzata laterale nell’arto

patologico con peso. *= p-value < 0.05…………………………………………………... ......... 67

Tabella 3.15 – mediana e quartile range (tra parentesi) dei valori volumetrici relativi alla

valutazione del metodo laser scanner per il confronto tra pre e post terapia …………….. ........ 77

Tabella3.16 – mediana e quartile range (tra parentesi) dei valori relativi alla valutazione

del metodo laser scanner per il confronto tra pre e post terapia. Mediane e quartile range

(tra parentesi) della % di variazione dell’edema.*= p-value < 0,05….... ..................................... 78

1

Sommario

Il linfedema è un edema di natura linfatica caratterizzato dall’accumulo di liquidi negli spazi

interstiziali che provoca ripercussioni di ordine funzionale, psicologico e sociale.

Ciò è dovuto sia alla limitazione funzionale della mobilità degli arti colpiti, sia alle lesioni

secondarie indotte dall’edema nelle strutture nervose, muscolari e vascolari dell’arto colpito

sia, infine, alla limitazione delle scelte che l’individuo è costretto ad operare.

Per la valutazione del grado di linfedema iniziale, la sua progressione naturale nel corso del

tempo e la variazione indotta dalle diverse terapie effettuate, è necessario utilizzare una

misurazione precisa e ripetibile del volume dell’arto edematoso.

Attualmente, nella pratica clinica della Struttura Complessa di Cure Palliative, Terapia del

dolore e Riabilitazione dell’Istituto Nazione dei Tumori di Milano, il metodo che viene

utilizzato per la misura quantitativa del linfedema è il metodo centimetrico. I valori delle

circonferenze dell’arto vengono presi ad una distanza fissata l’uno dall’altro e queste

grandezze vengono poi utilizzate per ricavare, attraverso l’uso di formule di approssimazione,

il volume totale dell’arto.

Il metodo centimetrico presenta dei punti critici pertanto ci si è posti il problema di utilizzare

una tecnologia più appropriata per la determinazione del volume dell’arto.

Una tecnologia che può essere impiegata per una misura più precisa ed accurata dell’arto

edematoso può essere quella del laser scanner. Misure fornite da tale tecnologia risultano

essere più accurate e superano le limitazioni caratterizzanti il metodo centimetrico.

Tali sistemi presentano inoltre il vantaggio di essere relativamente poco costosi, veloci, precisi

e non invasivi.

Per quanto riguarda l’aspetto motorio, dai risultati di studi in letteratura è emerso che il

linfedema può indurre alterazioni nelle funzioni motorie dell’arto affetto durante il

compimento di movimenti quali la flessoestensione frontale e l’abdo-adduzione. Attualmente a

questo aspetto si dà poca importanza nonostante sia l’elemento di limitazione funzionale che

spesso dà origine ad invalidità importanti, soprattutto quando le donne di cui ne sono affette

svolgono mansioni che prevedano l’utilizzo dell’arto superiore. Questo aspetto specifico

potrebbe essere agevolmente analizzato utilizzando dei protocolli specifici e una

strumentazione specifica presente nei laboratori di analisi del movimento.

Il presente lavoro di tesi è stato reso possibile dalla collaborazione tra Dipartimento di

Elettronica, Informazione e Bioingegneria (DEIB) del Politecnico di Milano e la Struttura

2

Complessa di Cure Palliative, Terapia del dolore e Riabilitazione dell’Istituto Nazione dei

Tumori di Milano, nell’ambito del progetto “5Xmille Polisocial Award 2012-2013”.

Il progetto è relativo alla valutazione quantitativa di arti affetti da linfedema, alla valutazione

della relativa limitazione funzionale e agli effetti associati a specifici trattamenti riabilitativi.

3

Il presente lavoro di tesi si propone di:

Effettuare una valutazione quantitativa su un gruppo di pazienti affette da linfedema

monolaterale all’arto superiore basata sulla tecnologia laser scanner 3D e confrontare i

risultati ottenuti con gli stessi parametri misurati tramite il metodo centimetrico.

Effettuare una valutazione della cinematica del movimento dell’arto superiore tramite

l’utilizzo del sistema optoelettronico. Sono stati applicati dei protocolli specifici per

studiare il movimento di reaching, alzata frontale e laterale in un gruppo di soggetti

patologici.

Valutare l’efficacia dei trattamenti per il linfedema effettuando un confronto tra le

misure acquisite con il metodo laser scanner sui soggetti, prima e dopo un ciclo di

trattamenti.

I soggetti analizzati sono:

200 soggetti patologici aventi linfedema, tutti di sesso femminile, con età media di 64

anni, che costituiscono il gruppo per il confronto tra i due metodi di misura del

volume;

12 soggetti patologici aventi linfedema, di sesso femminile, con età media di 63 anni,

che si sono sottoposte alle prove di valutazione funzionale

24 soggetti patologici aventi linfedema, tutti di sesso femminile, con età media di 62

anni, che costituiscono il gruppo per il confronto delle misure laser scanner pre e post

trattamenti;

Per la misurazione centimetrica i soggetti sono rimasti in piedi con il braccio in estensione. Le

misure sono state prese, intervallate ogni 4 cm, partendo dal punto di repere della prima piega

cutanea palmare al polso.

Per le misurazioni con il laser scanner la posizione utilizzata prevede il soggetto in piedi con

l’arto in abduzione a 90°, il gomito esteso e la mano poggiata su un supporto opaco regolabile

in base all’altezza della paziente.

Il laser scanner utilizzato per le acquisizioni è il Rodin4D O&P Scan. L’elaborazione

dell’immagine e dei parametri è stata realizzata grazie all’utilizzo di due software:

Rodin4DScan, che effettua la ricostruzione della forma dopo la scansione e Rodin4D che

4

consente la costruzione della forma finale e permette l’elaborazione dei vari parametri

(perimetri e volumi).

Per le misurazioni con il sistema optoelettronico il soggetto ha effettuato le prove seduto su

uno sgabello ad altezza regolabile con le braccia lungo il corpo; il soggetto doveva mantenere

il tronco e la testa in posizione più verticale possibile, guardare dritto in avanti ed eseguire i

movimenti più ampi possibili mantenendo il gomito esteso. Le prove sono state effettuate in

due sessioni, prima senza carico e poi con un carico di 1 kg. Queste venivano eseguite a

velocità naturale per un totale di 30 ripetizioni per ciascuna prova.

La valutazione quantitativa della funzionalità dell’arto superiore è stata effettuata presso il

Laboratorio di Analisi del Movimento “L. Divieti” del Politecnico di Milano, utilizzando il

sistema optoelettronico EL.I.TE. L’elaborazione delle prove e l’estrazione dei parametri è stata

realizzata grazie all’utilizzo di due software: TrackLab, che consente di ottenere un’immagine

tridimensionale del movimento e del percorso di ogni singolo marker e SMARTanalyzer che

consente il calcolo di tutti i parametri necessari all’utente per una completa analisi

biomeccanica del gesto motorio.

E’ stato quindi eseguito un confronto tra il metodo centimetrico e laser scanner per l’arto

superiore sulle pazienti affette da linfedema monolaterale.

Le misure effettuate con i due metodi (sia in termini di perimetri che di volumi) risultano

statisticamente diverse tra loro facendo emergere la maggior accuratezza del laser scanner e le

problematiche legate al metodo centimetrico.

In particolare si dimostra che le principali differenze vengono riscontrate considerando l’arto

patologico del soggetto, mentre per l’arto sano i due metodi sono piuttosto confrontabili.

La valutazione della funzionalità dell’arto superiore si è concentrata sullo studio

dell’articolazione gleno-omerale.

L’applicazione dei protocolli di misura sul gruppo di soggetti patologici ha portato a constatare

una diminuzione dei parametri angolari e di velocità, soprattutto con l’introduzione del carico

da 1kg.

Inoltre si è notato un precoce insorgimento del fenomeno della fatica nell’arto affetto da

linfedema. Questo ultimo aspetto viene valutato grazie all’andamento del ROM alla spalla e

alla presenza di periodi di “recovery” in corrispondenza degli angoli di minimo al fine di

riposare la muscolatura prima di effettuare la ripetizione successiva.

5

Per la valutazione dell’efficacia dei trattamenti abbiamo considerato le scansioni Laser scanner

ottenute precedentemente andando a selezione un sottogruppo di pazienti sottoposte ad un

ciclo di trattamento combinato di bendaggio e linfodrenaggio manuale.

È emersa una situazione globale di mantenimento o miglioramento, soprattutto in particolari

zone edematose dell’arto considerate critiche.

Inoltre data la particolare morfologia degli arti delle pazienti affette da linfedema, si è ritenuto

significativo confrontare i volumi, acquisiti con il laser scanner, dell’arto patologico e dell’arto

controlaterale sano di ogni singola paziente. Questo confronto è stato effettuato attraverso il

calcolo dell’indice di asimmetria Δpre che indica quali sono i distretti dell’arto maggiormente

colpiti da linfedema. Dai risultati è emerso che i distretti dove l’edema è più marcato sono

generalmente gli stessi ottenuti dalla prima analisi condotta andando a considerare le misure

volumetriche (di arto patologico) senza effettuare il calcolo di alcun indice.

In conclusione, si è dimostrata l’efficacia dell’utilizzo del laser scanner nella determinazione

delle dimensioni degli arti, si è quantificata la limitazione funzionale dei soggetti presi in

considerazione e si è determinata l’efficacia dei trattamenti tramite l’utilizzo della stessa

tecnologia utilizzata per l’analisi quantitativa volumetrica.

6

Summary

Lymphedema is an edema of the lymphatic system, characterized by the accumulation of

fluid in the intercellular spaces.

Lymphedema is a disabling impairment as it prevents the individual from expressing his

capacity because of the functional limitation of the affected limb, because of lesions

induced by secondary edema in nervous, muscular and vascular structures and because

of the limitation of operational decisions that the individual is forced to operate.

It is necessary to use an accurate and repeatable measurement for evaluating the initial

degree of lymphedema, its natural progression over time and the variations induced by

the different treatments carried out.

Currently, in clinical practice of the Complex of Palliative Care, Pain Therapy and

Rehabilitation of the National Cancer Institute of Milan , the centimetric method is used

for the quantitative measurement of lymphedema. The values of limb circumferences

are taken at a fixed distance from each other and these measures are then used to

calculate, through the use of approximation formulas, the total volume of the limb.

Since the centimetric method presents critical points, a more appropriate technology for

the determination of the limb volume should be taken into consideration.

Laser scanner could be used for a more precise and accurate measure of the edematous

limb. Measures provided by this technology are more accurate and exceed the

limitations that characterize the centimetric method.

Laser scanners have the advantage of being relatively inexpensive, fast, accurate and

non- invasive.

According to the results of studies in literature, lymphedema can induce changes in the

motor functions of the affected limb during the execution of movements such as flexion

and abdo-adduction. This can be analyzed using specific protocols and specific

instrumentation present in the motion analysis laboratories.

7

This scientific research was made possible thanks to the collaboration between the

Department of Electronics, Information and Bioengineering (DEIB) of the “Politecnico

di Milano” and the Complex Structure of Palliative Care, Pain Therapy and

Rehabilitation of the “Istituto Nazionale dei tumori di Milano” (IRCCS) in the project

"5Xmille Polisocial Award 2012-2013 ".

The project is related to the quantitative volume assessment of limbs affected by

lymphedema, the quantitative evaluation of functional limitations and the recovery after

rehabilitative treatments.

The purpose of this work is to:

• Fulfill a laser scanner 3D technology-based quantitative evaluation of a group of

patients suffering from upper limb unilateral lymphedema and compare the

results with the same parameters measured by the centimetric method;

characterize the pathological population compared to a healthy subjects sample

and identify, within the pathological population, what arm districts are mostly

affected by lymphedema;

• Investigate the upper limb functionality in terms of shoulder joint mobility using

the optoelectronic system. Specific protocols were applied to study the

movement of reaching, raised front and side in a group of pathological subjects.;

• Evaluate the effectiveness of treatments for lymphedema by comparing the

measurements of the pathological limb, acquired using the laser scanner method,

before and after treatments;

The subjects analyzed are:

• 200 pathological subjects with lymphedema, all female, with a mean age of 64

years, who constitute the group for the comparison between the two volume

measurement methods;

8


years, who

were submitted to the functional assessment tests.


years, who constitute the group for the comparison between the laser scanner

measurements taken before and after treatment;

The centimetric method measurements were carried out on standing subjects with their

arms extended. The measures were taken at regular intervals every 4 cm starting from

the wrist.

To take measurements using laser scanner, the subjects must stand with the limb in

abduction to 90°, the elbow extended and the hand resting on an opaque, adjustable,

support.

The laser scanner used for acquisitions is the Rodin4D O & P Scan. The image and

parameters processing has been realized thanks to the use of two softwares:

Rodin4DScan, that makes the reconstruction of shape after scanning and Rodin4D that

realizes the final shape and allows the processing of various parameters (perimeters and

volumes).

The optoelectronic system measurements required that the subject conducting the test

has to sit on an adjustable height stool (without backrest and armrests), arms along the

body and both feet parallel (bare) resting on the floor in a comfortable position; the

subject has to keep the trunk and head as vertical as possible, look straight ahead and

perform the movements widest, keeping the elbow extended .

Tests were carried out in two sessions, the first without the load and the second with a 1

kg load, and were performed at natural speed for 30 repetitions.

The quantitative evaluation of the upper limb functionality was performed at the

Movement Analysis Laboratory "L. Divieti" of the “Politecnico di Milano”, using the

optoelectronic system EL.I.TE. The data processing and parameter extraction was

9

realized using two software: SmartTracker, which allows to obtain a three-dimensional

view of each marker movements and SmartAnalyzer that extracts all the parameters

required for a complete biomechanical analysis of the motor gesture .

A comparison between the upper limb measures taken using the centimetric

measurement method and the laser scanner method was carried out. The measurements

taken using the two methods are different, confirming the greater accuracy of the laser

scanner and the problems related to the centimetric measurement method.

The assessment of the functionality of the upper limb focused on the study of the

glenohumeral joint.

The application of the measurement protocols on the group of pathological subjects has

led to see a decrease of the angle and speed parameters , especially with the introduction

of the 1 kg load.

It was also noticed an early arising of fatigue in the arm affected by lymphedema. This

last aspect is evaluated thanks to the ROM shoulder trend and the presence of periods of

" recovery " in correspondence with the minimum angles, in order to rest the muscles

before the next repetition.

The laser scanner technology has also been applied to compare the volume measures

before and after a treatment cycle to determine the treatment effectiveness, selecting a

subset of patients subjected to a combined treatment of banding and manual lymph

drainage.

It emerged a global maintenance or improvement situation , especially in certain areas

considered critical for lymphedema .

However, given the particular morphology of the limbs of patients with lymphedema, it

was considered meaningful to compare the pathologic arm volume, detected with laser

scanner, with the contralateral healthy arm volume of each individual patient. This

comparison was made through the calculation of the asymmetry index Δpre that

indicates which districts are most affected by lymphedema.

10

The results showed that the districts where the edema is more pronounced are generally

the same obtained from the first analysis made considering volumetric measures (of

pathological limb) without performing the calculation of any index.

With this work we were able to demonstrate the effectiveness of laser scanner to

measure limb dimensions, to quantify the functional limitation of the subjects taken into

account and to determine the effectiveness of treatments through the use of the same

technology applied for the volumetric quantitative analysis.

11

CAPITOLO 1 – Il linfedema secondario come complicanza del

controllo della malattia neoplastica

Il carcinoma mammario rappresenta la terza neoplasia in ordine di frequenza e la prima nella

popolazione femminile (19% del totale)[1].

Le complicanze conseguenti al carcinoma mammario sono numerose; tra le più frequenti e,

purtroppo ancora scarsamente conosciute e riconosciute, annoveriamo il linfedema.

Il linfedema è una patologia caratterizzata da un eccessivo ristagno di linfa nei tessuti, causato

da anomalie nel funzionamento del sistema linfatico. Infatti, insorge spesso in seguito a

linfectomia, ovvero la rimozione dei linfonodi ascellari, successiva a un intervento di

mastectomia per cancro al seno.

Tale patologia si manifesta con rigonfiamento dell’arto superiore interessato dalla procedura

chirurgica e porta alla limitazione della mobilità funzionale di quest’ultimo, con conseguente

riduzione delle capacità lavorative del soggetto coinvolto

La comparsa del linfedema costituisce sempre un evento di grande importanza, non solo a

causa della sua frequenza, ma soprattutto per le ripercussioni di ordine funzionale, psicologico

e sociale che esso comporta.

1.1 Il sistema circolatorio linfatico

Il sistema linfatico è un complesso di capillari, vasi linfatici ed organi che all’interno

dell’organismo sono preposti a garantire la circolazione della linfa; questa è un fluido che

riempie gli interstizi presenti fra le cellule corporee ed ha composizione diversa a seconda

della regione da cui è drenata.[2]

La linfa deriva direttamente dal sangue ed ha una composizione molto simile ad esso

nonostante sia più ricca di globuli bianchi e più povera di globuli rossi. Circolando negli

spazi interstiziali, tra una cellula e l’altra, la linfa ha lo scopo di riassorbire il plasma.

I capillari linfatici hanno una parete assai sottile di tipo endoteliale e dalla loro confluenza

si formano i collettori linfatici, vasi di diametro maggiore che ostacolano il reflusso della

linfa in direzione contraria a quella della circolazione. I collettori linfatici sono

caratterizzati dal susseguirsi di dilatazioni e restringimenti e, a loro volta, confluiscono in

12

vasi di calibro maggiore: i tronchi o dotti; tutti i vasi linfatici confluiscono in due dotti, il

dotto toracico ed il dotto linfatico destro (figura1.1)

Figura1.1 – Circolazione linfatica

Lungo il decorso delle vie linfatiche sono disposti, in maniera isolata o riuniti in gruppi,

numerosi piccoli organi: i linfonodi. Essi sono organi di forma sferica od ovoidale,

costituiti da tessuto linfoide, hanno il compito di ricevere la linfa circolante nei vasi,

svolgere la funzione di filtro e di temporaneo deposito; inoltre hanno anche un ruolo nella

risposta immunitaria.

Il sistema linfatico ha le seguenti funzioni:

drena i tessuti da liquidi e sostanze di scarto in eccesso;

produce e trasporta le cellule del sistema immunitario;

riporta in circolo il liquido e le proteine filtrati dai capillari sanguigni;

ha un ruolo importante nel metabolismo dei grassi.

A differenza della circolazione sanguigna, quella della linfa non avviene sulla spinta di una

apposita pompa, come il cuore per il sangue, ma è messa in moto dall’azione meccanica

dei muscoli; è infatti per merito della contrazione e decontrazione dei muscoli e della

particolare struttura dei capillari che, in un soggetto sano, può avvenire il passaggio di 18

13

diverse sostanze sia dal sangue ai tessuti che viceversa. I fluidi in eccesso vengono messi

in movimento defluendo dai tessuti verso i vasi linfatici evitando cosi il ristagno.

Lo scambio di fluidi, attraverso la membrana dei capillari, si svolge secondo i principi

enunciati da Starling (1896), secondo cui il gradiente di pressione idrostatica del sangue

spinge il fluido fuori dai capillari verso i tessuti, mentre il gradiente di pressione osmotica

induce un passaggio nel verso opposto ovvero dal sangue all'interno dei capillari (figura

1.2)

Figura 1.2 – Scambio di fluidi attraverso la membrana dei capillari

L'equilibrio di questi scambi, in condizioni normali, si traduce in un flusso netto di fluido

nei tessuti che viene successivamente drenato dal sistema linfatico.

Quando la funzione di drenaggio viene meno, a causa di lesioni o disfunzioni del sistema

linfatico, la linfa tende a ristagnare accumulandosi nei tessuti a causa del gradiente

osmotico sfavorevole.

Questa condizione è definita linfedema, un edema di natura linfatica.

1.2 Il linfedema

Il linfedema [3] si può definire come un riconoscibile aumento dei liquidi, normalmente

patologico, che si localizza prevalentemente nel tessuto connettivo sottocutaneo e

interstiziale; si forma pertanto nello spazio intercellulare al di fuori del sistema linfatico.

L’edema altera i profili corporei ed ha una notevole deformabilità determinando inoltre un

elevato turgore dei tessuti (gonfiore, tensione).

14

Si può manifestare in modo unilaterale o simmetrico, localizzato o generalizzato, cioè può

colpire un solo distretto anatomico o tutto il corpo.

Può manifestarsi una diminuzione funzionale o meccanica della capacità di trasporto

linfatico dando origine ai cosiddetti “edemi linfostatici” o “linfedemi”. In tal caso si tratta

di una patologia vera e propria dei vasi linfatici.

In alternativa i vasi linfatici possono essere integri, con una normale capacità di trasporto

ma non essere in grado di smaltire un’iperproduzione di liquido, determinando una

“insufficienza linfodinamica”, caratteristica di tutte le altre forme di edema. In tal caso

sono patologici i vasi venosi o la composizione stessa del sangue oppure sono alterati i

rapporti della pressione sanguigna in relazione alla pressione extra-capillare.

Il linfedema di un arto costituisce inoltre la complicanza più frequente dei trattamenti

messi in atto per il controllo della malattia neoplastica.

In un intervento per carcinoma mammario viene spesso eseguita una linfectomia ascellare

che consiste nell'eliminazione chirurgica di alcune stazioni linfatiche (figura 1.3). Tale

ablazione dei linfonodi e l'interruzione delle vie linfatiche costituiscono un fattore

predisponente alla stasi della linfa e la causa principale di insorgenza dell'edema (figura

1.4).

Figura 1.3 - Linfonodi ascellari da rimuovere a causa di carcinoma mammario

Ci sono comunque altri fattori associati al trattamento, quali la radioterapia o la

progressione del carcinoma, che possono essere responsabili dell'insorgenza o del

peggioramento del linfedema.

15

Sul piano fisiopatologico le conseguenze della chirurgia e della radioterapia si traducono in

un sovraccarico funzionale del circolo linfatico dovuto ad uno squilibrio tra produzione

della linfa e la ridotta capacità di drenaggio da parte del sistema linfatico alterato. Il

ristagno di queste macromolecole richiama, per effetto osmotico, altro liquido

nell'interstizio e induce una reazione infiammatoria. Il risultato è una produzione eccessiva

di tessuto connettivo e adiposo, un ispessimento fibrotico e un indurimento con

conseguente perdita di elasticità. Questo processo porta quindi ad un ulteriore

aggravamento del linfedema in quanto diventa meno efficace la rimozione meccanica dei

tessuti accumulati.

Il linfedema si suddivide in:

Linfedema congenito, ereditario (primario): appare fin dalla nascita ed è

caratterizzato da un mal funzionamento dei vasi linfatici, che causa una dilatazione

anomala e un’insufficienza valvolare. Con la persistenza del linfedema si instaura

una fibrosi nello spazio interstiziale, normalmente a livello sub-cutaneo. In questo

tipo di linfedema appare la linfagiectasia, che è un fattore caratteristico del

linfedema congenito, causante l’insufficienza valvolare e in seguito l’ulteriore

peggioramento nella circolazione linfatica. Il linfedema congenito-ereditario degli

arti inferiori è il più comune e si può presentare con le stesse caratteristiche del

linfedema precoce, vale a dire con l'aumento considerevole del volume dell'arto. La

pelle, a livello dell’edema, è soggetta a lesioni traumatiche e infezioni.

Linfedema secondario: può essere causato da fattori esterni, come l’intervento

chirurgico alla mammella, da una linfangite, dalla tubercolosi, da filaria o da eventi

traumatici. In questo caso possiamo dire che il linfedema è un sintomo e non una

patologia; esso si manifesta con un aumento di volume visibile e con un tessuto

alquanto spesso.

Analizzando i dati in letteratura emerge che l'incidenza del linfedema secondario rimane

elevata: circa il 20-30% dei pazienti [4], immediatamente o a distanza di qualche anno. Tale

percentuale può raggiungere il 60-80% quando all'intervento chirurgico faccia seguito un

trattamento radiante sulle stazioni linfatiche satelliti.

Il linfedema si manifesta quindi con un aumento del volume dell'arto, che appare gonfio.

16

La consistenza della cute dell'arto edematoso può essere morbida all'inizio, ma con il

passare del tempo, se il linfedema non è adeguatamente curato, può aumentare fino a

diventare dura. In genere il linfedema non dà dolore, anche se, in molti casi, il paziente può

riferire una sensazione di pesantezza, indolenzimento, tensione e fastidio. L'edema può

interessare tutto l'arto e, successivamente, per coinvolgimento articolare, si può andare

incontro ad una limitazione dei movimenti e nei casi più gravi rendere l'arto deforme.

Qualsiasi movimento diventa una limitazione sia per azioni macroscopiche come

deambulare, vestirsi, guidare, che per le azioni più fini come allacciarsi una collana o

scrivere. Inoltre il movimento e il portare carichi sono fattori che possono aumentare

l'entità del linfedema.

In funzione della gravità e delle caratteristiche cliniche, il linfedema viene classificato in

quattro stadi evolutivi secondo il Consensus Document della International Society of

Lymphedema [5]:

stadio 0:

a) assenza di edema in presenza di alterazioni delle vie linfatiche;

b) lieve edema reversibile con la posizione declive ed il riposo notturno;

stadio 1: edema persistente che regredisce solo in parte con la posizione declive e il

riposo notturno ed è presente il segno della fovea;

stadio 2: è rappresentato dagli edemi persistenti che non regrediscono o

regrediscono solo parzialmente con la posizione declive, la fovea è presente e

tardivamente possono sopravvenire fenomeni fibrotici;

stadio 3: elefantiasi con grave deformazione dell’arto, impotenza funzionale e

alterazioni del trofismo cutaneo (micosi, ulcere), fovea assente.

All’interno di ciascuno stadio si definisce in base alla severità:

edema minimo: se la differenza volumetrica (tra arto sano e patologico) è del 20%;

edema moderato: se la differenza è compresa tra 20-40%;

edema severo: se la differenza è maggiore del 40%.

E’ possibile, inoltre, distinguere i gradi di impegno funzionale in funzione della disabilità

complessiva presentata dal paziente, affetto da linfedema, secondo la scala ICF1 [6]:

grado 0: assenza di disabilità;

grado 1: disabilità lieve;

17

grado 2: disabilità moderata;

grado 3: disabilità grave;

grado 4: disabilità completa.

Figura 1.4 - Esempio di paziente affetta da linfedema, arto superiore sinistro

18

1.2.1 I trattamenti del linfedema

I trattamenti che vengono eseguiti nella terapia del linfedema sono:

ultrasuoni (USS);

linfodrenaggio manuale (LDM);

supporto elastico (SE);

terapia motoria pressoria (TMP);

bendaggio (BE);

terapia motoria (TM).

Di seguito verranno presentate le caratteristiche, il meccanismo e l’effetto che ciascun

metodo produce sul linfedema.

Ultrasuoni (USS)

li ultrasuoni sono il risultato della trasmissione di vibrazioni meccaniche attraverso il

mezzo. Queste vibrazioni non sono casuali, ma sono delle vibrazioni oscillatorie ordinate e

generate da una sorgente esterna. Ciò che avviene è l'interazione tra la sorgente generante

il fascio ultrasonico e le particelle poste sulla superficie del mezzo che vengono così poste

in vibrazione. Queste particelle, a loro volta, fanno vibrare le particelle vicine e quindi le

vibrazioni meccaniche vengono velocemente trasmesse entro il materiale. La trasmissione

dell'energia ultrasonica ai tessuti biologici è indolore e determina variazioni di pressione

che comportano, a seconda della modalità di emissione (continua o pulsata), del dosaggio,

della durata dell'applicazione, effetti meccanici e termici.

Sono tre i fattori che caratterizzano l’ultrasuono:

l’intensità irradiata: l’energia assorbita da ciascuno degli strati cellulari è

direttamente proporzionale all’intensità erogata: più alta è l’intensità e più alta

l’energia che ciascuno dei tre strati riesce ad assorbire.

la consistenza e la struttura del mezzo: In questo caso invece, più è consistente il

mezzo, minore sarà la capacità di assorbimento e quindi di penetrazione

la frequenza d’emissione: La profondità di azione degli ultrasuoni è inversamente

proporzionale alla frequenza a cui vengono emessi. Quindi le profondità maggiori

vengono raggiunte dagli ultrasuoni con minore frequenza.

19

La presenza di una zona d’aria rende impraticabile la corretta trasmissione e penetrazione

dell’energia ultrasonica nel corpo umano, in quanto le onde ultrasonore emesse non

trovano un mezzo in grado di determinare continuità nella trasmissione.

Affinché siano evitate le zone d’aria, tra il trasduttore ed il tessuto corporeo, è opportuno

realizzare un buon accoppiamento che si realizza con l’interposizione di una sostanza

conduttiva (gel, olio).

Sulla base delle leggi fisiche e dei concetti sopra esposti, la frequenza base selezionata nel

trattamento dello strato superficiale è di 3 MHz. L’ultrasuono a tale frequenza è

particolarmente indicato per gli edemi e gli edemi cronici (figura1.5).

Figura 1.5 - Paziente che sta effettuando il trattamento degli ultrasuoni

Linfodrenaggio manuale (LDM)

Il linfodrenaggio è una particolare tecnica di massaggio (figura 1.6) che favorisce il

drenaggio dei liquidi linfatici dai tessuti: l'azione meccanica manuale viene esercitata a

livello delle aree che interessano il sistema linfatico allo scopo di facilitare il deflusso dei

liquidi organici ristagnanti. Modificando la pressione dei tessuti permette alla linfa una

migliore circolazione.

La tecnica del massaggio comprende dei movimenti simili alla compressione ritmica del

tessuto che attivano la funzione della pompa capillare linfatica; tale tecnica, per essere

efficace, deve eseguita correttamente rispettando la direzione del flusso della linfa verso le

stazioni linfonodali.

20

Il linfodrenaggio manuale è la terapia cardine nel trattamento dell’edema e la sua efficacia

può essere potenziata dall’abbinamento ad altre terapie: bendaggio, supporto elastico e

pressoterapia.

Figura 1.6 Linfodrenaggio manuale al braccio effettuato dalla fisioterapista

Supporto elastico (SE)

Il supporto elastico ha lo scopo di eseguire un massaggio sistematico durante il giorno

facilitando, con la pressione differenziata esterna, il ritorno del circolo linfatico dell'arto

superiore verso il cuore. Inoltre tale trattamento previene l'accumulo della linfa, riduce la

filtrazione capillare, incrementa la pressione interstiziale e migliora il drenaggio linfatico.

L'effetto è efficace sia per la riduzione della fibrosi sia per stimolare l'attività del

microcircolo linfatico quotidiano.

Il supporto elastico consiste quindi in un indumento compressivo (tutore) (figura 1.7) che

deve aderire bene all’arto senza creare ostacolo alla circolazione sanguigna e linfatica.

La tipologia di supporto elastico scelto ed il livello di compressione prescritto dipendono

da molti fattori tra cui l’estensione, la distribuzione, la gravità dell’edema e la capacità del

paziente di tollerare la compressione.

21

Figura 1.7 - Paziente con supporto elastico per arto superiore

Terapia motoria pressoria (TMP)

La pressoterapia pneumatica si basa sull'applicazione di una pressione esercitata da

elementi pneumo-distensibili sui tessuti edematosi (figura 1.8). Lo strumento è composto

da un manicotto con delle camere parzialmente sovrapposte in modo tale che la pressione

di insufflazione venga mantenuta stabile nelle singole camere per evitare ristagni locali e

per mantenere il gradiente pressorio in una unica direzione.

Lo scopo è di ottenere una riduzione del volume dell'arto tramite un incremento del

drenaggio emolinfatico. L'obiettivo del trattamento è rappresentato dal tentativo di

rimuovere quanto più possibile il fluido in eccesso presente nell'interstizio. L’effetto

drenante si ottiene se la pressione viene applicata in modo da determinare un gradiente

pressorio in senso disto-prossimale e se si alternano fasi di compressione e fasi di

rilasciamento.

E’ molto importante regolare la compressione nelle camere prossimali in modo da non

ostacolare in nessuna fase il reflusso della linfa proveniente dalle zone distali.

La pressione presente all’interno degli elementi gonfiabili si trasmette alla superficie

cutanea in maniera uguale in tutti i punti e in tutte le direzioni, in accordo con la legge di

Pascal. L’unica limitazione da rispettare è quella di non superare la pressione arteriosa

minima in modo da non ostacolare l’arrivo del sangue ossigenato ai tessuti; non viene

quindi mai superata la pressione di 60 mmHg.

22

Figura 1.8 - Manicotti per la pressoterapia degli arti superiori

Bendaggio (BE)

Il bendaggio consiste nell'applicare diverse tipologie di bende (figura 1.9) in sequenza con

direzione disto-prossimale terminando alla radice dell'arto. La pressione deve essere

maggiore a livello distale riducendosi progressivamente. La compressione del BE può

avvenire in duplice maniera: attiva e passiva. La prima è la compressione diretta svolta

dalle bende stesse, l’ azione passiva consiste, invece, nel riassorbimento del liquido

interstiziale durante la contrazione muscolare contro la parete rigida delle bende.

L'aumento della compressione è ottenuto dal numero di strati di sovrapposizione delle

bende e non dalla loro applicazione più stretta.

Figura 1.9- Operatrice mentre effettua il bendaggio

23

Terapia motoria (TM)

La terapia motoria ha lo scopo di favorire la circolazione linfatica attraverso il potenziamento

del lavoro muscolare, di tonificare la muscolatura dell'arto edematoso e di migliorare l'azione

degli altri trattamenti. Viene impiegata allo scopo di svuotare le stazioni linfatiche a monte

della stasi e di favorire il flusso linfatico attraverso la contrazione muscolare.

24

1.3 Tecniche per la quantificazione di volume dell’arto superiore

1.3.1 Dai metodi di misura di volume tradizionali al Laser Scanner

In questo paragrafo vengono descritti i principali metodi antecedenti all’introduzione del

Laser Scanner per la determinazione del volume dell’arto.

E’ infatti necessario utilizzare una misurazione precisa e ripetibile delle dimensioni dell’arto

affetto da linfedema, sia per definire il grado del linfedema stesso, che per monitorarne

l’evoluzione nel tempo.

Volumetria ad acqua

La volumetria ad acqua (water displacement, WD) (figura 1.10) misura direttamente il

volume dell’arto tramite immersione in acqua [7]. Questo metodo di misura è considerato il

gold-standard per la misurazione del volume degli arti.

Esso si basa sul principio di Archimede per cui il volume di acqua mosso da un oggetto è

uguale al volume dell’oggetto stesso.

L’arto viene immerso fino ad un determinato livello (fino all’ascella, come specificato

nell’articolo di Gjorup [8]) all’interno di un contenitore riempito di acqua e viene misurato

il volume dell’acqua spostata dall’arto stesso [9]; la misurazione avviene calcolando

l’innalzamento del livello dell’acqua all’interno del contenitore o raccogliendo e

misurando l’acqua uscita al di fuori dello stesso dopo l’immersione dell’arto.

La temperatura dell’acqua influenza in maniera modesta la misurazione: nella volumetria

della mano è stata riscontrata una variazione dell’1,4% utilizzando acqua a temperature di

5°C e 45°C, mentre per temperature tra 20 e 30°C non sono state rilevate grandi differenze.

L’accuratezza dipende dalla grandezza del serbatoio di acqua; un arto piccolo in un grande

recipiente ha un maggior margine di errore. Piccoli cambiamenti nel posizionamento

(angolazione) dell’arto possono introdurre degli errori [10].

Tale tecnica ha mostrato una buona riproducibilità [7-8-11-12-13] ed una elevata accuratezza [7-

12-13].

Infatti da studi condotti in letteratura si evidenzia l'elevata affidabilità intra e inter

operatore (Interclass Correlation Coefficient [ICC] per entrambi è nel range 0,98-0,99) [14].

25

Questa metodica possiede però alcuni difetti: una misurazione precisa richiede molto

tempo, spazi adeguati e un’attrezzatura abbastanza costosa; è necessaria, inoltre, una

notevole collaborazione da parte del paziente (soprattutto nel mantenere fermo l’arto) e una

buona motilità per posizionare l’arto all’interno del contenitore.

Necessita di un’accurata igiene dei materiali con disinfezione del contenitore tra un

paziente e l’altro.

Fornisce una stima del volume dell’intero segmento di un arto immerso, senza però fornire

indicazioni sulla distribuzione spaziale dell’edema.

In definitiva tali difficoltà rendono la volumetria ad acqua poco utilizzabile per un uso di

routine nella pratica clinica, sebbene sia considerato il gold-standard [11,15].

Figura 1.10 - Metodo per la misurazione del volume mediante water displacement (WD)

Misurazione con metro a nastro

Il volume dell'arto può essere calcolato in maniera indiretta partendo da una misurazione

precisa delle circonferenze dell'arto a vari livelli utilizzando un metro a nastro (figura

1.11).

26

Figura 1.11 - Misurazione circonferenze dell'arto con metro a nastro

Tale misurazione presenta il vantaggio di essere rapida, poco costosa e realizzata con

mezzi facilmente reperibili. Ha inoltre il vantaggio di evidenziare la distribuzione parziale

di edema, comparando le misure di diversi segmenti dell'arto.

Con questa tecnica il volume viene calcolato applicando formule per il calcolo di volumi di

solidi geometrici, ai quali i vari segmenti di arto sono assimilati; ovviamente, quanto più la

forma dei diversi segmenti di arto si discosta da quella del braccio teorico su cui si basa la

formula, tanto maggiore sarà l'errore.

La scelta di intervalli di misurazione ristretti si basa sul concetto che l'accuratezza del

calcolo dipende dalla distanza e dal numero totale di punti di misurazione.

In generale la misurazione delle circonferenze dell’arto viene fatta ad intervalli di 4, 8 o 10

cm, oppure si prendono dei punti di riferimento anatomici [7, 9,11,16,17].

Le tipologie di solidi geometrici a cui assimilare i segmenti di arto per il calcolo del

volume (figura 1.13), partendo dalla misurazione delle circonferenze, sono [7,9,18,19,20]:

Tronco di cono:

(h è la lunghezza del segmento considerato; X è la circonferenza nel punto più

distale del segmento di arto misurato e Y è un punto posto a 4 cm al di sopra del

punto X) (figura 1.12)

27

Figura 1.12 - Approssimazione del braccio ad un tronco di cono. X è la circonferenza nel punto più

distale, Y è la circonferenza a distanza h da X.

Cilindro: =

(dove X è la circonferenza misurata ogni 4 cm, partendo dal polso).

Figura 1.13 - Volume geometrico del braccio calcolato con la forma del cilindro o del tronco di cono

(frustrum)

Il metro a nastro deve essere flessibile e di altezza ridotta per rimanere ben aderente alla

cute. Non deve essere effettuata nessuna trazione per evitare la minima compressione dei

tessuti; la tensione con cui l'operatore tende il metro può modificare sensibilmente il

risultato, soprattutto quando la misurazione avviene su arti edematosi.

I punti di misurazione, una volta individuati, devono essere segnati sulla cute con un

pennarello. Nell'esecuzione della misura, il bordo del metro deve essere posizionato al di

28

sotto o al di sopra del segno. L'accuratezza dell'operatore nella lettura della misura è

essenziale: deve essere evitato l'arrotondamento.

Per garantire la riproducibilità della misurazione è necessario individuare in maniera certa

e ripetibile tutti i punti; poiché i diversi punti vengono individuati a partire dal primo punto

(collocato al polso per l'arto superiore), è fondamentale che tale punto sia assolutamente e

precisamente individuabile. In arti fortemente edematosi è più conveniente utilizzare come

primo punto di rifermento una piega cutanea (prima piega cutanea palmare al polso).

Numerosi articoli reperibili in letteratura presentano il confronto tra le misure

centimetriche e volumetriche per le misurazioni degli arti affetti da linfedema [7-8-16-22-23].

Si è evidenziato che il volume calcolato con il metodo del metro a nastro risulta maggiore

del 5% rispetto al volume calcolato con il metodo della volumetria ad acqua. Inoltre si

sono rilevate minori differenze di volume tra volume calcolato con lo spostamento

dell'acqua [21] e volume calcolato con punti di riferimento anatomici (differenza del 2%)

rispetto al volume calcolato con distanze prestabilite partendo dalle punta delle dita [21].

La misura del volume tramite lo spostamento dell'acqua ha una maggiore validità rispetto

alla misura del volume tramite circonferenza perché l'ultimo metodo assume che i segmenti

siano dei coni troncati quando nella realtà non è cosi (approssimazione) [8]. Tuttavia

nessuna delle due metodologie è in grado di fornire informazioni riguardo alla

composizione dei tessuto dell'arto e quindi distinguere cambiamenti di volume relativi alla

componente muscolare, adiposa o liquida extracellulare, ne identificare aree di gonfiore

localizzato.

1.3.2 Tecniche per la quantificazione di volume dell’arto superiore con nuovi metodi

di misura: il Laser Scanner

La misurazione centimetrica è il metodo di misura più utilizzato in clinica e in

particolare nell’Istituto Tumori.

Dalla letteratura emerge che questo metodo presenta alcune problematiche tra cui:

• posizionamento corretto del nastro nel punto della misura e quanto viene stretto

attorno al braccio per misurare la circonferenza;

• il posizionamento diverso del braccio (più o meno piegato) può influenzare la

misura e provocare degli errori;

29

• riproducibilità migliore dell’arto sano rispetto a quello con linfedema dal

momento che l’arto con linfedema risponde in maniera diversa alla forza fisica

applicata (fibrosi e fovea);

• la misura centimetrica non è in grado di fornire informazioni circa la morfologia

dell’arto misurato e quindi la distribuzione e la localizzazione del linfedema nei

vari distretti.

La problematica sostanziale del metodo è legata al fatto che vengono misurate

solamente le circonferenze degli arti e per il calcolo del volume è necessario

approssimare l’arto ad un tronco di cono e utilizzare la formula del frustum.

Dall’analisi del metodo centimetrico è emerso che la misurazione risulta molto soggettiva.

Per questo motivo ci si è chiesti se esiste un metodo migliore per la valutazione del

linfedema.

I progressi tecnologici degli ultimi anni hanno permesso di sviluppare nuovi strumenti in

grado di rilevare informazioni più dettagliate sella struttura del corpo umano; in particolar

modo prenderemo in considerazione la scansione laser.

Tali scanner creano un'immagine tridimensionale dell'intera superficie corporea o delle

singole parti del corpo da un'unica scansione. Consistono tipicamente in un raggio laser

che si muove rispetto all'oggetto da rilevare. Il raggio laser è visto da una videocamera e le

coordinate tridimensionali della superficie dell'oggetto sono calcolate per triangolazione.

Una scansione del corpo produce una nuvola di punti, da cui un computer ricostruisce la

superficie [24].

I risultati di McKinnon et al. [11] e Cau N. et al [25], indicano che la scansione laser è un

metodo accurato e ripetibile per determinare il volume di un oggetto o di un arto. La

misura dei volumi effettuata tramite laser scanner, a confronto con il water displacement, si

è rivelata estremamente accurata per misurare oggetti di volume noto.

Presentano il vantaggio di essere relativamente poco costosi, veloci, precisi, non invasivi,

non hanno alcun contatto con il paziente e non erogano radiazioni. Queste caratteristiche li

rendono interessanti per molte applicazioni cliniche e per indagini epidemiologiche su

larga scala.

30

CAPITOLO 2 - Materiali e metodi

2.1 Obiettivi del lavoro

Questo studio è l’evoluzione di alcuni lavori di tesi precedenti, svolti in collaborazione con la

Struttura Complessa di Cure Palliative, Terapia del Dolore e Riabilitazione dell’Istituto

Nazionale dei Tumori di Milano e si colloca nel’ambito del progetto “5Xmille Polisocial

Award 2012-2013”.

Da tali studi è emerso che la misurazione dei parametri mediante laser scanner è molto

accurata e ripetibile e non dipende dall’operatore che la esegue. Inoltre è stato anche analizzato

un primo soggetto patologico dal punto di vista della valutazione funzionale, ma è stato

necessario ampliare il campione di soggetti per ottenere maggiori evidenze cliniche.

Il primo obiettivo del lavoro è stato quello di confrontare misure di perimetri e volumi di

soggetti affetti da linfedema mediante il metodo centimetrico e laser scanner, considerando un

campione più esteso rispetto al precedente (130 pazienti per un totale di 400 scansioni laser

scanner). Tale confronto è stato effettuato sia sull’arto patologico che sull’arto contro laterale,

andando a sottolineare quali sono i distretti dell’arto maggiormente colpiti da linfedema.

Il secondo obiettivo è stato quello di effettuare una valutazione quantitativa della cinematica

del movimento dell’arto superiore tramite sistema optoelettronico ed implementando due

protocolli specifici: il primo per l’analisi del movimento di reaching, il secondo per studiare

due gesti ampi e molto comuni nella vita quotidiana in un gruppo di 12 soggetti patologici.

Tale analisi si è svolta presso il Laboratorio di Analisi del Movimento “L. Divieti” del

Politecnico di Milano utilizzando un sistema optoelettronico.

Il terzo obiettivo è stato quello di applicare ad un sottogruppo del campione precedente il

protocollo per la valutazione dell’efficacia dei trattamenti effettuando un confronto tra le

misure dell’arto patologico acquisite con il metodo laser scanner ed il metodo centimetrico sui

soggetti, prima e dopo diversi cicli di terapia (trattamento combinato bendaggio –

linfodrenaggio) .

31

In figura 2.1 è schematizzato i passi principali del lavoro.

Figura 2.1 – schema del progetto

2.2 Materiali e metodi

Verranno qui presentati tutti gli strumenti utilizzati nel nostro lavoro.

Il capitolo si suddivide in quattro parti:

nella prima parte viene descritta la procedura seguita per la presentazione

del progetto di ricerca al Comitato Etico dell’Istituto Nazionale dei

Tumori, il laser scanner ed i software utilizzati;

nella seconda viene descritto il campione di soggetti patologici analizzato

per il confronto tra le misure rilevate tramite laser scanner e metodo

centimetrico;

nella terza parte vengono descritti il sistema optoelettronico ed i software

utilizzati;

Linfedema

Valutazione quantitativa del volume

dell'arto

Confronto metodo centimetrico e laser

scanner 3D

Valutazione cinematica del movimento dell'arto

superiore mediante sistema optoelettronico

Caratterizzazione dell'arto superiore nel

gruppo di soggetti patologici

Valutazione dell'efficacia dei

trattamenti

Confronto pre-post trattamento mediante metodo laser scanner

32

nella quarta viene descritto il gruppo di soggetti patologici utilizzato per

l’analisi funzionale, il setup sperimentale utilizzato per la caratterizzazione

dell’arto superiore su tali soggetti ed il metodo di elaborazione delle

acquisizioni sui software.

Nella quinta viene descritto il sottogruppo di soggetti su cui è stata

valutata l’efficacia dei trattamenti e vengono definiti gli indici per la

valutazione dell’edema;

2.2.1 Il Comitato Etico e l’approvazione degli studi clinici sperimentali

Il comitato Etico è un organismo che esamina i protocolli di ricerca ed ha il compito di

valutare la liceità e l’eticità di tutte le attività di ricerca e sperimentazione per evitare che

possano essere lesive o dannose per i pazienti e valutare altresì gli aspetti etici inerenti la

ricerca clinica sperimentale.

La valutazione etica scientifica e metodologica degli studi clinici da parte del Comitato

Etico ha come riferimento quanto previsto dal decreto legislativo 24 giugno 2003, n. 211,

dalla dichiarazione di Helsinki nella sua versione più aggiornata, dalla convezione di

Oviedo, dalle norme di buona pratica clinica, dalle linee guida aggiornate dell’Agenzia

Europea. Nel processo di valutazione i diritti, la sicurezza e il benessere delle persone

coinvolte nello studio prevalgono sugli interessi della scienza e della società.

La Fondazione IRCCS Istituto Nazionale dei Tumori (INT) è stata antesignana in tema di

Comitato Etico (CE). Il “Comitato per la Sperimentazione dei Nuovi Metodi Diagnostici e

Terapeutici” venne costituito in INT il 17 ottobre 1973.

Il Comitato Etico è composto da membri interni ed esterni all’azienda e comprende un

nucleo di esperti interni ed esterni all’INT, costituito da almeno:

due clinici;

un medico di medicina generale territoriale e/o un pediatra di libera scelta;

un biostatistico;

un farmacologo;

un esperto in materia giuridica e assicurativa o un medico legale;

un esperto di bioetica;

un rappresentante del settore infermieristico;

33

un rappresentante del volontariato per l’assistenza e/o associazionismo di tutela dei

pazienti.

Nel nostro caso (figura 2.2) si è dovuta richiedere l’approvazione di due comitati etici:

Il primo per l’analisi ed il confronto della metodica centimetrica attualmente in uso

e la metodica volumetrica 3D nella valutazione del linfedema secondario di arto

superiore. Tale studio è stato utilizzato per la valutazione dell’entità e

dell’andamento temporale di tale patologia e per valutazione dei risultati ottenuti

dai trattamenti effettuati.

Il secondo per la valutazione biomeccanica dell’arto superiore mediante analisi

multifattoriale del movimento.

Il parere favorevole è stato ottenuto in seguito alla presentazione di un documento formale

che riporta in dettaglio il piano di svolgimento di tale studio.

Tale protocollo, dopo aver specificato il titolo della ricerca, viene suddiviso in:

Premessa: sinossi che riassuma le principali caratteristiche dello studio, in questo

caso associate al linfedema di arto superiore secondario a dissezione ascellare per

cancro alla mammella.

Obiettivi : deve essere specificato in maniera esaustiva l’obiettivo primario della

sperimentazione.

Razionale: si riportano sinteticamente lo stato dell’arto dell’arte e le ragioni che

hanno portato a voler verificare sperimentalmente l’ipotesi formulata.

Piano dello studio: vengono descritte le diverse modalità di prova e la relativa

strumentazione impiegata

Popolazione: nel protocollo devono essere esplicitati i criteri di inclusione ed

esclusione dei pazienti, i quali devono essere chiari e non ambigui. I criteri di

inclusione più sono restrittivi, più i gruppi di pazienti saranno omogenei a scapito

della generalizzabilità dei risultati.

Valutazione statistica: in questa sezione si devono riportare le informazioni sulle

modalità di calcolo del campione, l’elenco delle variabili da analizzare, la

definizione delle popolazioni di riferimento e i metodi statistici da utilizzare.

34

Finanziamento: viene specificato l’ente o il programma che provvede al

finanziamento del progetto. In particolare è possibile che venga attivata una

procedura di comodato per strumentazioni e tecnologie; nel nostro caso è stato

stipulato tale contratto tra Politecnico di Milano e l’Istituto Nazionale dei Tumori

per il sistema Laser Scanner 3D.

Bibliografia: devono essere riportate le voci bibliografiche complete di tutte le

ricerche precedenti.

Una volta presentata tale documentazione si procede alla valutazione, da parte del CE, del

razionale del progetto di sperimentazione, dell’adeguatezza del protocollo, nonché della

competenza e idoneità dei ricercatori e di tutte le persone coinvolte nella sperimentazione.

Il CE ha verificato, inoltre, i criteri di inclusione e di esclusione dei soggetti, la fattibilità

della sperimentazione, con riferimento alla possibilità di arruolare un numero adeguato di

soggetti per la durata dello studio, agli spazi, alle risorse di personale e alle risorse

strutturali e tecnologiche.[26]

Figura 2.2 - Sequenza temporale degli eventi

2014 Approvazione

primo Comitato etico

2016 Approvazione

secondo comitato

etico

Settembre 2015 Inizio

tesi

Febbraio 2016 Inizio acquisizioni valutazione funzionale

35

Il comitato etico è anche responsabile di effettuare la revisione del materiale da impiegare

per ottenere il consenso informato dei partecipanti allo studio clinico.

Il consenso informato è una procedura con la quale lo sperimentatore informa il soggetto

che intende partecipare al progetto di tutti gli aspetti pertinenti alla sua decisione, in modo

che la sua accettazione sia consapevole.

Il contenuto deve essere succinto, chiaro e non deve contenere termini medici di difficile

interpretazione.

Il consenso viene rilasciato datando e firmando in calce un documento di accettazione nel

quale devono essere specificati:

Tipo e scopo dello studio;

Modalità di esecuzione della prova sperimentale

2.2.2 La strumentazione per la misura dell’entità del linfedema: Il Laser

Scanner

Il laser scanner utilizzato è il Rodin4D O&P Scan (figura 2.3). Gli elementi che lo

costituiscono sono:

il Wand (digitalizzatore, figura 2.4, a sinistra);

il Transmitter (antenna, figura 2.4, a destra) che emette un campo magnetico che consente di conoscere la posizione del Wand nello spazio;

il software sul computer costituito da:

Rodin4DScan, per effettuare la ricostruzione della forma dopo la scansione;

Rodin4D, per effettuare la costruzione della forma finale.

36

Figura 2.3 - Strumentazione Laser Scanner: con la freccia rossa è indicato il sensore laser con cui

effettuare la scansione; in blu il sistema di elaborazione dei dati e in verde l' interfaccia con cui

visualizzare i dati nel software

Figura 2.4 - Wand (digitalizzatore) a sinistra e antenna a destra

Il laser scanner è di tipo portatile così da consentire l’acquisizione delle immagini

anche in spazi relativamente ridotti e non necessita di una zona dedicata alla sua

installazione.

È un dispositivo capace di emettere un impulso elettromagnetico (laser) e di

ricevere il segnale riflesso, misurando il tempo trascorso e quindi la distanza tra lo

strumento e il punto rilevato. La tecnologia è indolore e non comporta rischi per il

paziente.

Per una scansione ottimale è necessario fissare l’antenna che emette il campo

magnetico (ha un raggio di 70 cm) sull’oggetto o la persona. Per la ricostruzione

tridimensionale verrà definito un sistema di coordinate assolute; questo sistema di

37

riferimento verrà individuato a partire dalla posizione dell’antenna posta in

prossimità dell’area da analizzare o reso solidale con il soggetto stesso.

Dopo aver iniziato la scansione, l’antenna non deve muoversi rispetto alla

superficie. Il Wand deve rimanere in permanenza nel campo magnetico emesso

dall’antenna durante l’acquisizione e l’oggetto o la persona da digitalizzare deve

essere immobile.

La distanza tra la superficie da digitalizzare e il Wand durante l’acquisizione deve

essere uguale a 15 cm circa: essa corrisponde all’intersezione della linea di mira

del laser con quella della fotocamera.

La risoluzione e l’accuratezza di tale strumento è dell’ordine di 0,5 mm. La

velocità di acquisizione è stimabile intorno ai 20000 punti al secondo così da

ridurre i tempi di scansione. La durata delle acquisizioni non è elevata e non

prevede il contatto dello strumento con la superficie corporea del soggetto

sottoposto alla scansione.

Nello specifico la digitalizzazione si ottiene scannerizzando fascia per fascia

l’oggetto o la persona. Per ottenere una forma omogenea, bisogna effettuare un

passaggio fluido mantenendo la distanza appropriata. La direzione del laser e

della fotocamera deve essere costantemente di fronte alla superficie da

digitalizzare.

La fase di acquisizione può essere divisa in tre sottofasi:

• la scansione (effettuata con il laser scanner);

• la ricostruzione della forma (elaborata tramite il software Rodin4DScan);

• la costruzione della forma (elaborata tramite il software Rodin4D).

Con lo scanner si possono manipolare due tipi di forme 3D: le forme “grezze”

derivanti dalla digitalizzazione e le forme di tipo cilindrico “rettificabili”.

L’obiettivo è rendere la forma “rettificabile”.

Vediamo quali sono le fasi che caratterizzano il processo di acquisizione fino alla

creazione dell’immagine elaborata dal software.

Scansione e acquisizione dell'immagine. L'operazione di scansione

consiste nel passaggio del laser scanner sulla superficie di interesse.

38

Questa fase è resa più agevole dalla possibilità di monitorare le zone di

scansione in tempo reale tramite l'interfaccia grafica del software di

gestione dello scanner.

Ricostruzione della forma su Rodin4DScan.

o Creazione della nuvola di punti. Dopo la fase di scansione il dato in

uscita dal sistema scanner 3D nel software, è una nuvola di punti come

mostrato nella figura 2.4 (al centro)

o Elaborazione della forma "grezza". La nuvola di punti viene

elaborata in modo da eliminare artefatti, raddrizzare l'immagine,

eliminare eventuali passate del Wand sulla superficie effettuate in

maniera non ottimale (figura 2.5).

o Generazione della forma chiusa "rettificabile". A questo punto

bisogna elaborare correttamente i dati acquisiti attraverso un processo

di interpolazione in cui viene generata una superficie chiusa

rappresentativa dell'arto analizzato.

Esportazione in Rodin4D e calcolo dei parametri di interesse. Una

volta creata la superficie chiusa, il file contenente la ricostruzione 3D

verrà elaborato per il calcolo dei parametri geometrici di interesse (figura

2.6)

Figura 2.5 - Successione di passi per l'elaborazione della forma scansionata. L'immagine a sinistra è

l'arto alla fine della scansione che risulta composta da una nuvola di punti (immagine al centro),

l'immagine a destra rappresenta la forma chiusa

39

È possibile calcolare molteplici parametri, tra cui perimetri, volumi, distanza di un

punto da un piano, distanza di un punto da una linea .

Le misure (nel nostro caso, morfologiche dell'arto) possono poi essere inserite in

un report dedicato.

Il report fornito automaticamente dal programma appariva poco chiaro e le

informazioni venivano presentate in modo parziale e confuso (figura 2.7);

pertanto abbiamo sviluppato una macro su Excel di modo tale da avere una lettura

dei parametri di più facile interpretazione.

Figura 2.6 - Elaborazione in Rodin 4D con calcolo dei perimetri (a sinistra) e dei volumi sia parziali che totali (a

destra)

40

Figura 2.7- Esempio di report fornito automaticamente dal programma Rodin4D

2.2.3 Confronto tra metodo centimetrico e metodo laser scanner su soggetti

patologici e caratterizzazione del gruppo di pazienti analizzato

Le prove di confronto tra metodo centimetrico e metodo laser scanner sono state

effettuate su 200 pazienti (400 scansioni) affette da linfedema monolaterale, e

sono stati valutati i volumi di entrambi gli arti.

In tabella 2.1 sono riportate le caratteristiche dei soggetti analizzati.

Numero pazienti Età media (sd)

[anni]

Peso medio (sd)

[Kg]

Altezza media (sd)

[cm]

200 63,77 (8,63) 64,27 (9,58) 161,05 (5,89)

Tabella 2.1 - Media e deviazione standard (tra parentesi) delle caratteristiche dei soggetti analizzati per

la misura con laser scanner e metodo centimetrico

Per la misurazione centimetrica le operatrici non hanno avuto bisogno di nessun

supporto, i soggetti sono rimasti in piedi con il braccio in estensione.

41

Le misure sono state prese, intervallate ogni 4 cm, partendo dal punto di repere

del polso (figura 2.8).

Tutti i dati sono stati riportati su un supporto cartaceo e poi inseriti in un database

dove sono stati calcolati i volumi parziali e il volume totale dell’arto,

implementando la formula

del frustum.

Figura 2.8 – Misura centimetrica con i segni ogni 4 cm (a sinistra), operatrice che sta effettuando la

misura con il metro a nastro (a destra)

Per le misurazioni con il laser scanner è stato necessario definire un set up

sperimentale adatto per rendere le misure il più agevoli e corrette possibili.

La posizione utilizzata prevede il soggetto in piedi con l’arto in abduzione a 90°,

il gomito esteso e la mano poggiata su un supporto opaco regolabile in base

all’altezza della paziente (figura 2.9)

L’antenna è posizionata sull’epicondilo laterale dell’omero.

Per ogni scansione sono state fatte, mediamente, 8-9 passate.

Il setup sperimentale è stato stabilito in base ad alcuni criteri:

• scelta di una posizione comoda per la disposizione dell’arto del soggetto, in

modo da evitare innanzitutto artefatti da movimento e dolore ed affaticamento;

• scelta di una posizione per la disposizione dell’arto del soggetti che sia pratica

anche per l’operatore che effettua la scansione e che gli permetta di effettuare con

il wand delle passate fluide e veloci;

42

• scelta del supporto fisso di un’altezza tale da permettere al soggetto di tenere

l’arto a 90° rispetto al tronco, ben disteso e immobile.

Una volta effettuata la scansione, l’operatore attiva il puntatore presente sul Wand

al fine di registrare i punti precedentemente segnati sulla cute, definiti ogni 4 cm

partendo dalla piega del polso.

A questo punto, utilizzando il software Rodin4D, sulla figura vengono calcolati i

perimetri in corrispondenza di ciascun punto registrato (P1, P2, P3, P4, P5, P6,

P7, P8, P9, P10, P11) e i corrispondenti volumi parziali compresi tra due

perimetri successivi (V1, V2, V3, V4, V5, V6, V7, V8, V9, V10). Inoltre vengono

anche rilevati i volumi di avambraccio (V av) e braccio (V br) ( definiti in base

alla posizione dell’epicondilo ) ed infine il volume totale (V tot) (figura 2.6).

Figura 2.9 - Setup sperimentale. Paziente in posizione per l'acquisizione e operatrice che esegue la

scansione

2.2.4 La strumentazione per la misura della limitazione funzionale: il sistema

optoelettronico

La valutazione quantitativa della funzionalità dell’arto superiore su un gruppo di controllo e su

un primo paziente patologico è stata effettuata presso il Laboratorio di Analisi del Movimento

“L. Divieti” del Politecnico di Milano, utilizzando un sistema optoelettronico.

Il sistema optoelettronico utilizzato è il sistema ELITE ed i principali componenti che lo

costituiscono sono:

i marcatori passivi

telecamere ad infrarossi (telecamere BTS) (figura 2.10)

43

il software dedicato all’ elaborazione dei dati acquisiti: pacchetto SMART-SUITE,

costituito da 3 programmi:

- SMARTcapture,

- SMARTtracker,

- SMARTanalyzer

I marcatori passivi sono costituiti da supporti in materiale plastico ricoperti da una

pellicola catarifrangente, in polvere di alluminio; hanno una forma sferica con un diametro

che varia dai 3 ai 20 mm; sono posizionati sulla superficie corporea del soggetto mediante

biadesivo ipoallergenico e riflettono i raggi nel vicino infrarosso emessi dagli illuminatori

delle telecamere.

Grazie ai marcatori, si determinano l’orientamento e la posizione dei segmenti corporei e

degli angoli da essi determinati. Di solito i marcatori vengono posizionati sul soggetto in

corrispondenza di punti di repere anatomico, i quali sono individuabili tramite palpazione.

E’ da notare, però, che i marker passivi richiedono un sistema di preelaborazione per poter

essere identificati e classificati (procedura di tracking).

Le telecamere BTS sono dotate di un sensore CCD e di un opportuno filtro ottico che rende

riconoscibili i marcatori rispetto alla scena.

Figura 2.10 -Telecamera BTS

Esse registrano sia segnali infrarossi superiori ad una certa intensità che un’immagine

bidimensionale del marcatore. E’ sufficiente, quindi, che almeno due telecamere abbiamo

44

nel loro campo visivo il marcatore perché ne sia determinata la posizione tridimensionale

x, y, z.

La frequenza di acquisizione delle immagini è di 50-60 Hz; questa frequenza è utilizzata

per movimenti lenti (come ad esempio il cammino) mentre per movimenti più rapidi si usa

una frequenza più alta, fino a 1000 immagini al secondo.

Lavorando le telecamere nell’ambito dell’infrarosso il sistema è assolutamente non

invasivo. Note le coordinate tridimensionali dei marker è possibile quindi calcolare

traiettorie, grandezze angolari (e quindi determinare angoli di flesso-estensione, abdo-

adduzione e extra-intra rotazione delle principali articolazioni), velocità, accelerazioni e

conoscere quindi in dettaglio la cinematica del movimento del segmento corporeo sul quale

sono stati posizionati i marker.

All’interno del laboratorio di analisi del movimento “L.Divieti” le otto telecamere sono

disposte in una configurazione tale da ottimizzare la visione dei marcatori all’interno del

volume di lavoro, compatibilmente con le esigenze di analisi dei movimenti che vi

vengono svolte. Prima di procedere con l’acquisizione è necessario effettuare la

calibrazione del sistema usando il programma SMARTcapture.

Dopo tale procedura, si passa alla fase di acquisizione la quale può essere suddivisa in:

preparazione dei soggetti,

posizionamento dei marker,

acquisizione delle prove.

45

2.2.5 Valutazione della funzionalità dell’arto superiore: scelta dei movimenti da

indagare, caratterizzazione del gruppo di pazienti analizzato e descrizione della

procedura di acquisizione

La valutazione della funzionalità dell’arto superiore è stata effettuata analizzando 12

soggetti patologici e si è scelto di prendere in considerazione i movimenti di reaching,

flesso-estensione e abdo-adduzione.

In tabella 2.3 sono riportate le caratteristiche dei soggetti analizzati.


[anni]

Peso media (sd)

[Kg]

Altezza media (sd)

[cm]

12 63, 08(11,8) 62,75 (10,35) 162,25 (7,11)


la valutazione funzionale

Movimento di reaching

Il primo movimento da analizzare è stato quello di reaching, un movimento semplice che

ricalca un gesto tipico della vita quotidiana che può essere il raggiungimento di un oggetto.

Misure antropometriche

Prima di posizionare i marker è fondamentale prendere le seguenti misure antropometriche

bilateralmente (figura 2.11):

Distanza misurata lungo l’asse verticale del tronco tra l’acromion e la fossa

giugulare sternale (mm)

Distanza tra gli epicondili mediale e laterale del gomito (mm)

Larghezza del polso (mm)

Spessore della mano (mm)

Distanza tra l’acromion e la punta del dito indice (mm)

46

Figura 2.11 - Rappresentazione grafica delle misure antropometriche effettuate sui soggetti

Posizionamento dei marker

I marker vengono posizionati sul soggetto sui seguenti repere anatomici:

acromion (bilateralmente)

C7

Epicondilo mediale e laterale dell’omero (bilateralmente)

processo stiloideo di ulna e radio (bilateralmente)

testa del secondo osso metacarpale (bilateralmente)

dito indice (bilateralmente)

Vengono poi posizionati 3 marker sul tavolo per identificare il target da raggiungere.

Inoltre, solo per la prova statica, viene posizionato un marker sul target da raggiungere, che

poi viene rimosso per le prove di reaching.

Acquisizione delle prove

Il soggetto è seduto davanti ad un tavolo ad altezza regolabile con gli arti superiori flessi

sul piano di appoggio in modo che il gomito sia flesso a circa 90°. Si è posizionato un

riferimento (con del nastro adesivo) sul tavolo in corrispondenza della punte delle dita

delle mani in modo che sia fissata la posizione iniziale delle mani sul tavolo.

Il foglio con il target da raggiungere viene posizionato sul tavolo, di fronte al soggetto, in

modo che il centro del target sia ad una distanza pari all’80% della lunghezza dell’arto

superiore (prendere come riferimento l’arto superiore più compromesso).

47

Vengono eseguite due tipi di prove:

Prova statica (con 4 marker sul foglio dove è posizionato il target): al soggetto viene

chiesto di mantenere la posizione iniziale per 5 secondi. Acquisita la prova statica viene

rimosso il marker sul target.

Prove dinamiche: al soggetto viene chiesto di raggiungere il target sul tavolo, prima con

l’arto destro e poi con il sinistro. Nello specifico si richiede al soggetto di svolgere 30

ripetizioni continue del movimento a velocità naturale. Si richiede una prova con l’arto

destro e una prova con l’arto sinistro.

Movimenti di flesso-estensione e abdo-adduzione

La valutazione della funzionalità dell’arto superiore si è poi concentrata sullo studio

dell’articolazione glenoomerale; questa è l’articolazione dotata di maggiore mobilità nel

corpo umano ed articola la testa dell’omero con la fossa glenoidea della scapola.

Un numero ragguardevole di muscoli attraversa questa articolazione e, grazie ai punti di

inserzione e alle linee d’azione che li caratterizzano, alcuni di essi contribuiscono

simultaneamente a differenti movimenti dell’omero.

La flessione dell’articolazione glenoomerale è legata principalmente al deltoide anteriore

ed alla porzione clavicolare del grande pettorale. In assenza di carico l’estensione

dell’articolazione è prodotta dall’azione della forza di gravità senza richiesta di azione

muscolare; nel caso sia necessario attuare questo movimento contro una resistenza

intervengono i muscoli che sono situati sulla parte posteriore dell’articolazione.

L’abduzione dell’articolazione glenoomerale è legata principalmente al deltoide e al

sopraspinato. Come per l’estensione, l’adduzione dell’arto a gomito esteso avviene per

mezzo della forza di gravità, con i muscoli abduttori che controllano la velocità del

movimento; se è presente una resistenza da vincere intervengono anche i muscoli

adduttori.

La scelta dei gesti da analizzare è ricaduta appunto su un movimento di flesso-estensione

(alzata frontale) e un movimento di abdo – adduzione (alzata laterale), in quanto si tratta di

movimenti ampi e molto frequenti nella vita quotidiana che potrebbero essere inficiati sia

dalla presenza di un aumentato volume dell’arto che dalle aderenze relative alla cicatrice

48

chirurgica e dall’indebolimento o la mancanza di alcuni gruppi muscolari asportati durante

la mastectomia.

Misure antropometriche

Le misure antrometriche effettuate sono le stesse relative al movimento di reaching (vedi

figura 2.11)

Posizionamento dei marker

I marker passivi sono posizionati in corrispondenza dei seguenti punti di repere anatomici:

acromion (bilateralmente)

C7

Epicondilo mediale e laterale dell’omero (bilateralmente)

processo stiloideo di ulna e radio (bilateralmente)

testa del secondo osso metacarpale (bilateralmente)

unghia dell’indice (bilateralmente)

sacro

RAsis, LAsis

I marker usati hanno un diametro di 15 mm e sono posizionati su un pin con l’eccezione

del marker posizionato sull’ unghia dell’ indice (marker emisferico).

La figura 2.12 mostra il posizionamento dei marker su un soggetto.

49

Figura 2.12 - Marker posizionati sul soggetto

Acquisizione delle prove

Di seguito è riportata la descrizione dettagliata dei due movimenti che i soggetti devono

eseguire. Il soggetto è posizionato al centro del volume di lavoro calibrato in modo da

garantire una visuale ottimale dei marker durante il movimento da parte del maggior

numero di telecamere possibili.

Ciascun movimento è ripetuto consecutivamente 30 volte per ciascuna prova e il soggetto

viene lasciato libero di eseguire i movimenti a velocità naturale.

Le prove vengono eseguite separatamente per l’arto destro e per l’arto sinistro in questo

ordine. Per ciascun braccio vengono acquisite quattro prove, due senza carico e due con un

carico da 1 kg.

Movimento di flesso-estensione (alzata frontale)

Il paziente è comodamente seduto su uno sgabello ad altezza regolabile (senza schienale e

braccioli) con le braccia lungo il corpo ed entrambi i piedi paralleli poggiati sul pavimento

in una posizione comoda; il paziente deve mantenere il tronco e la testa in posizione più

verticale possibile, guardare dritto in avanti ed eseguire la massima elevazione dell’ arto

superiore e ritornare alla posizione iniziale, per 30 volte consecutive, mantenendo il gomito

50

il più possibile esteso; il movimento deve essere eseguito in maniera comoda e ad una

velocità naturale (figura 2.13).

Figura 2.13 - Soggetto che esegue il movimento di elevazione frontale

Movimento di abdo-adduzione (alzata laterale)

Il paziente è comodamente seduto su uno sgabello ad altezza regolabile (senza schienale e

braccioli) con le braccia lungo il corpo ed entrambi i piedi paralleli poggiati sul pavimento

in una posizione comoda; il paziente deve mantenere il tronco e la testa in posizione più

verticale possibile, guardare dritto in avanti ed eseguire i movimenti di adbo-adduzione più

ampi possibili, per 30 volte consecutive, mantenendo il gomito il più possibile esteso; il

movimento deve essere eseguito in maniera comoda e ad una velocità naturale (figura

2.14).

51

Figura 2.14 - Soggetto che esegue il movimento di abdo-adduzione

Eseguite le 4 prove di alzata frontale e laterale (con arto patologico e arto contro laterale),

vengono ripetute le medesime mediante l’utilizzo di un carico pari a 1 Kg per verificare

un’eventuale insorgenza precoce del fenomeno della fatica nell’arto patologico in rapporto

al contro laterale sano.

La visualizzazione immediata dei dati acquisiti favorisce l’individuazione in tempo reale di

una eventuale prova difettosa offrendo cosi la possibilità di ripeterla.

Elaborazione delle prove

Dopo la procedura di acquisizione del movimento, inizia la fase di elaborazione.

Per la ricostruzioni 3D dei dati viene utilizzato il programma TrackLab; si tratta di un

ambiente grafico interattivo che permette di ricostruire i dati bidimensionali acquisiti dalle

telecamere e quelli provenienti dalla calibrazione, al fine di ottenere un’immagine

tridimensionale del movimento e del percorso di ogni singolo marker.

Permette, inoltre, di assegnare un nome ad ogni marker, stabilito mediante la creazione di

un modello opportuno. Dopo aver creato il modello, possiamo accoppiare i singoli punti di

tale schema ai marker rappresentati nel file di acquisizione.

52

L’operazione di tracking è la prima fase di elaborazione dei dati: rappresenta il

collegamento logico di due frame successivi, in modo da individuare l’andamento

temporale di ogni singolo marker che costituisce la stick figure.

Successivamente i dati vengono analizzati tramite l’utilizzo del programma

SMARTanalyzer.

Tale programma consente di sviluppare diverse operazioni, quali:

il calcolo di tutti i parametri necessari all’utente per una completa analisi

biomeccanica del gesto motorio;

la creazione di protocolli di analisi, grazie ad un’interfaccia grafica a blocchi;

l’importazione e l’esportazione dei dati acquisiti con altri sistemi o di elaborati

eseguiti con altri software;

la visualizzazione degli spostamenti di ciascun marker lungo le tre dimensioni del

sistema di riferimento del laboratorio;

la creazione di report clinici, in cui si schematizzano, con grafici e tabelle, tutti i

dati di maggior interesse elaborati.

Il protocollo utilizzato per il movimento di reaching permette di ricavare i seguenti

parametri:

Parametri di velocità

Velocità media di andata [m/s]: velocità massima raggiunta durante la fase di

andata mediata sulle trenta ripetizioni

Parametri lineari

ROM: differenza tra l’angolo massimo e l’angolo minimo, considerando

l’articolazione del gomito

Essendo entrambi i movimenti sviluppati principalmente su un unico piano nello spazio

(rispettivamente piano frontale e sagittale), si è sviluppato un protocollo in grado di

calcolare gli angoli piani tra il versore j relativo alla terna solidale al movimento del

braccio e l’asse Y della terna assoluta del laboratorio, entrambi proiettati sulla spalla

(figura 2.15).

53

α

Figura 2.15- Posizionamento dell’asse Y della terna assoluta di laboratorio (blu), dell’asse y della terna mobile

(rosso) e angolo calcolato alla spalla α .

Il protocollo sviluppato per i movimenti di flesso estensione e abdo-adduzione permette di

ricavare i seguenti parametri:

Parametri temporali:

Durata prova [s]: intervallo di tempo che intercorre tra la prima ed ultima

ripetizione

Durata cicli [s]: intervallo di tempo che intercorre tra l’inizio e la fine di una

singola ripetizione

Durata Going phase [s]: intervallo di tempo che intercorre tra la quota minima, che

coincide con l’inizio della ripetizione, e la quota massima raggiunta

Durata Returning phase [s]: intervallo di tempo che intercorre tra la quota massima

raggiunta e la quota minima, che coincide con la fine della ripetizione.

Plateau [s]: tempo che intercorre tra la fine di una ripetizione e l’inizio di una

successiva

Parametri di velocità:

Velocità [m/s]: velocità di esecuzione del gesto

Velocità di picco durante la Going phase [m/s]: velocità massima raggiunta durante

la fase di andata, che coincide con il raggiungimento della quota massima

Velocità di picco durante la Returning phase [m/s]: velocità massima raggiunta

durante la fase di ritorno, che coincide con il raggiungimento della quota minima

Parametri lineari relativi all’articolazione della spalla:

angoli PIANI massimi [°]:valore angolare massimo raggiunto durante una

ripetizione

54

angoli PIANI minimi [°]: valore angolare minimo raggiunto durante una ripetizione

ROM PIANI [°]: differenza tra l’angolo PIANO massimo e l’ angolo PIANO

minimo

2.2.6 Valutazione dell’effetto dei trattamenti e caratterizzazione del gruppo di

pazienti analizzato

Dal gruppo dei 200 soggetti esaminati sin dall’inizio di questo lavoro è stato possibile definire

un sottogruppo di pazienti che si sottopongono periodicamente a cicli di trattamenti per la

riduzione del linfedema. Il duplice scopo di questa ulteriore indagine è sia quello di valutare la

sensibilità dello strumento alle variazioni del linfedema, che valutare l’eventuale

miglioramento della patologia e quindi l’efficacia dei trattamenti stessi.

Le prove sono state effettuate su 24 pazienti sottoposte ad un trattamento combinato di

linfodrenaggio manuale e bendaggio.

In tabella 2.3 sono riportate le caratteristiche dei soggetti analizzati e la durata dei

trattamenti.


[anni]

Peso media (sd)

[Kg]

Altezza media (sd)

[cm]

24 62,1(10,79) 61(9,22) 159,5(6,14)


la misura pre e post trattamenti

2.2.7 Indici per la valutazione dell’efficacia del trattamento

Lo studio della distribuzione del linfedema nei vari distretti dell’arto superiore e la sua

variazione in seguito ai trattamenti è stato effettuato utilizzando determinati indici scelti

dalla letteratura [27]:

l’entità di variazione iniziale di edema

55

l’entità di variazione finale di edema:

la percentuale di variazione dell’edema:

(dove, Pi e Pf sono il volume iniziale e finale dell’arto patologico, Si e Sf sono il volume

iniziale e finale dell’arto sano).

Δpre e Δpost sono gli indici di asimmetria tra arto sano e arto patologico e valutano l’entità

della variazione in termini di volume dell’arto con edema rispetto all’arto sano.

L’ indice Δ% invece definisce la variazione dell’edema nel pre-post trattamento e viene

utilizzato per caratterizzare l’efficacia del trattamento.

In letteratura è presente una scala definita dal “Consensus document of the International

Society of Lymphology” (Ottobre 2013) [5] che, definendo delle soglie, suddivide le

pazienti in gruppi in base al grado di linfedema.

L’indice valutato è il Δpre e le soglie di significatività sono:

Δpre < 20% edema MINIMO

Δpre > 20% e Δpre <= 40% edema MODERATO

Δpre > 40% edema SEVERO

L’indice per valutare l’efficacia del trattamento è il Δ% e la soglia di significatività è stata

impostata al 20%. Si è ipotizzato che una variazione maggiore del 20% sia significativa.

Per identificare un miglioramento l’indice deve avere un valore minore del -20% tra pre e

post trattamento, per il peggioramento una variazione maggiore del 20% mentre il

mantenimento costante del linfedema è considerato con una variazione compresa entro il

20%.

56

2.3 Analisi statistica

Per l’analisi statistica è stato utilizzato il software SPSS Statistics.

Verificato tramite il test di Shapiro-Wilk che i dati ottenuti non seguono una distribuzione

di probabilità normale, per l’analisi sono stati utilizzati i test non parametrici (non

implicano la stima di parametri statistici come media, deviazione standard, varianza, ecc.).

In particolare per il confronto tra i due metodi di misura e per l’efficacia dei trattamenti si è

utilizzato il Wilcoxon test (test che effettua il confronto delle medie tra due gruppi di

campioni appaiati). In entrambi i test si è calcolato per ogni variabile la mediana e IQR (o

Inter Quartile Range), riportati poi nel capitolo relativo ai risultati.

Per stabilire la positività del test si è utilizzato un livello di significatività (p-value) pari a

0.05, che indica la possibilità di rilevare una differenza statisticamente significativa tra i

due gruppi analizzati.

Nella sezione relativa alla valutazione della funzionalità dell’arto superiore per valutare la

relazione tra i volumi ed i parametri caratteristici del movimento è stato utilizzato lo

Spearman Rank order Correlation che fornisce una misura statistica non parametrica di

correlazione.

57

CAPITOLO 3 – Risultati e discussione

In questo capitolo verranno presentati i risultati ottenuti.

La prima parte del capitolo è relativa al confronto tra i metodi centimetrico e laser scanner

per la valutazione del volume dell’arto superiore in un gruppo di pazienti affette da

linfedema monolaterale, sia considerando l’arto sano che non.

La seconda parte è relativa alla valutazione dei parametri scelti per l’analisi della

funzionalità di arto superiore in un gruppo di soggetti patologici effettuata con il sistema

optoelettronico.

Inoltre viene valutata una eventuale insorgenza precoce del fenomeno della fatica nell’arto

patologico (in rapporto al contro laterale sano).

La terza parte del capitolo indaga l’efficacia dei trattamenti effettuando un confronto tra le

misure volumetriche dell’arto patologico acquisite prima e dopo un ciclo di terapia

(trattamento combinato linfodrenaggio + bendaggio. Inoltre, data la morfologia dell’arto

edematoso, viene studiata la differenza in termini di asimmetria tra arto patologico e sano

al fine di valutare i distretti maggiormente colpiti da linfedema.

58

3.1 Confronto tra i due metodi di valutazione per l’arto superiore:

centimetrico e laser scanner

Di seguito proponiamo le tabelle 3.1 e 3.2 relative al confronto tra metodo centimetrico e

metodo laser scanner considerando l’arto non patologico.

Per l’analisi statistica è stato utilizzato il Wilcoxon test con una soglia di significatività pari

a 0,05.

Unit Met. Centimetrico Met. LS3D

P_1 mm 160 (19) 170 (16)*

P_2 mm 165 (25.5) 170.5 (23)*

P_3 mm 181.5 (30) 190 (30.7)*

P_4 mm 210 (35) 215.5 (34.8)*

P_5 mm 230 (35.5) 237 (35)*

P_6 mm 240 (30) 249 (32)*

P_7 mm 245.5 (30.5) 253 (33.2)*

P_8 mm 250 (40) 263.5 (41.5)*

P_9 mm 267.5 (45) 279 (48.5)*

P_10 mm 280 (50.5) 294 (53)*

P_11 mm 290 (55) 299 (57.3)*

Tabella 3.1 –Mediana e quartile range (tra parentesi) dei valori relativi al confronto dei perimetri tra metodo

centimetrico e metodo laser scanner.*= p-value < 0,05

59


V_1 dm3 0.085 (0.01) 0.07 (0.02)*

V_2 dm3 0.1 (0.04) 0.09 (0.03)*

V_3 dm3 0.12 (0.04) 0.13 (0.04)

V_4 dm3 0.15 (0.05) 0.16 (0.05)*

V_5 dm3 0.22 (0.06) 0.18 (0.05)*

V_6 dm3 0.19 (0.05) 0.19 (0.05)

V_7 dm3 0.2 (0.06) 0.2 (0.05)

V_8 dm3 0.22 (0.07) 0.22 (0.08)*

V_9 dm3 0.24 (0.08) 0.24 (0.08)

V_10 dm3 0.25 (0.09) 0.24 (0.11)

V_TOT dm3 1.59 (0.043) 1.59 (0.44)

Tabella 3.2 –Mediana e quartile range (tra parentesi) dei valori relativi al confronto dei volumi tra metodo


Per quanto riguarda i perimetri abbiamo ottenuto 11 su 11 variazioni statisticamente

significative mentre per quanto riguarda i volumi le variazioni statisticamente significative

sono state 5 su 11.

60

Di seguito riproponiamo le tabelle 3.3 e 3.4 relative al confronto tra metodo centimetrico e

metodo laser scanner considerando l’arto patologico.


P_1 mm 170 (20) 181 (23)*

P_2 mm 185 (38.8) 192 (40.7)*

P_3 mm 211 (40) 218.5 (41.8)*

P_4 mm 240 (40) 250 (44.7)*

P_5 mm 260 (40.5) 270.5 (41.7)*

P_6 mm 270 (40) 284 (38.8)*

P_7 mm 270 (39.5) 282 (33.8)*

P_8 mm 280 (40) 292 (40.7)*

P_9 mm 290 (40) 302.5 (47)*

P_10 mm 300 (50) 313 (55)*

P_11 mm 300 (45) 315 (52.5)*

Tabella 3.3 –Mediana e quartile range (tra parentesi) dei valori relativi al confronto dei perimetri tra metodo


Unit Met.

Centimetrico Met. LS3D

V_1 dm3 0.1 (0.03) 0.09 (0.03)*

V_2 dm3 0.12 (0.05) 0.13 (0.03)*

V_3 dm3 0.16 (0.07) 0.17 (0.07)*

V_4 dm3 0.2 (0.07) 0.21 (0.08)*

V_5 dm3 0.18 (0.05) 0.24 (0.08)*

V_6 dm3 0.23 (0.05) 0.24 (0.06)*

V_7 dm3 0.24 (0.06) 0.24 (0.07)

V_8 dm3 0.25 (0.08) 0.27 (0.09)*

V_9 dm3 0.27 (0.09) 0.28 (0.09)*

V_10 dm3 0.28 (0.08) 0.265 (0.09)

V_TOT dm3 1.91 (0.56) 2.005 (0.59)*

Tabella 3.4 –Mediana e quartile range (tra parentesi) dei valori relativi al confronto dei volumi tra metodo


61

La maggior parte dei risultati sono statisticamente significativi, in particolar modo per

quanto riguarda i perimetri abbiamo ottenuto 11 su 11 variazioni statisticamente

significative mentre per quanto riguarda i volumi le variazioni statisticamente significative

sono state 9 su 11.

Questi dati riflettono, di primo impatto, la problematica del metodo centimetrico di avere i

valori di volume che contengono errori di approssimazione dovuti all’implementazione

della formula del frustum. Al contrario il metodo laser scanner possiede una maggior

accuratezza nella ricostruzione reale dell’oggetto in esame, in particolar modo quando

abbiamo a che fare con morfologie irregolari tipiche dall’arto edematoso.

Nonostante finora si sia svolta un’analisi finalizzata a cogliere le differenze tra il metodo

centimetrico e il metodo laser scanner abbiamo voluto verificare che i due metodi fossero

globalmente confrontabili. A tale proposito abbiamo scelto di rappresentare graficamente i

risultati di volume totale ottenuti sia con un metodo che con l’altro, distinguendo tra arti

sani e patologici. Per queste rappresentazioni abbiamo utilizzato lo scatter-plot e il Bland-

Altman plot. Quest’ultimo grafico in particolare serve appositamente per confrontare se

due misure sono della stessa natura.

Di seguito proponiamo le figure 3.1 e 3.2 contenenti i grafici relativi al confronto tra

metodo centimetrico e metodo laser scanner considerando l’arto patologico e non

patologico.

Figura 3.1 – Scatter-plot (sinistra) e Bland-Altman plot (destra) per arti patologici

62

Figura 3.2 – Scatter-plot (sinistra) e Bland-Altman plot (destra) per arti non patologici

Per quanto riguarda gli scatter-plot abbiamo ottenuto rette interpolanti con pendenza di

0,61 sia per i patologici che per i sani ( 0,5 caso ideale) e valori di moderatamente alti.

In particolare 0,738 per gli arti patologici e 0,762 per gli arti sani. Tali risultati affermano

quindi una confrontabilità dei risultati ottenuti con i due metodi. Possiamo inoltre avere

conferma di ciò analizzando i Bland-Altman plot. In tali grafici infatti le linee orizzontali

rappresentano la media delle differenze, e la media delle differenze ± 1,96 SD. La media

delle differenze permette di stimare se una delle due metodiche sottostima o sovrastima il

valore rispetto all’altra, mentre le altre due righe costituiscono l’intervallo di confidenza.

Nel nostro caso la maggior parte dei punti, sia per i patologici (91,5% ) che per i sani

(90%) , si trova all’interno delle due linee di confidenza confermando che le due

metodiche forniscono risultati congruenti, nonostante il laser scanner risulti più accurato e

preciso.

63

3.2 Valutazione della funzionalità di arto superiore effettuata con sistema

optoelettronico

Un sottogruppo di 12 soggetti patologici è stato esaminato anche dal punto di vista

funzionale utilizzando il sistema optoelettronico.

La valutazione della funzionalità dell’arto superiore si è concentrata sul movimento di

reaching e su due gesti ampi e che ben rispecchiano le attività della vita quotidiana ovvero

l’alzata frontale e l’alzata laterale.

Reaching

Abbiamo inizialmente considerato il movimento di reaching, valutato su un sottocampione

di 4 soggetti appartenenti al gruppo dei 12 esaminati per la valutazione funzionale.

Su tale sottocampione, scelto a titolo esemplificativo, abbiamo effettuato sia dei confronti

qualitativi sulla traccia della coordinata del dito, sia dei confronti sui due gruppi (arto sano

e arto patologico), analizzando i due parametri descritti in materiali e metodi.

Nelle tabelle 3.5 e 3.6 si riportano i valori medi e di deviazione standard di tutti i parametri

presi in esame che caratterizzano il movimento di reaching durante 30 ripetizioni.

SANI ROM gomito (sd) [°] Vel media andata (sd) [m/s]

Soggetto 1 54,78 (2,48) 0,392 (0,039)

Soggetto 2 46,2 (2,94) 0,56 (0,097)

Soggetto 3 51,52 (1,25) 0,451 (0,039)

Soggetto 4 51,75 (1,97) 0,384 (0,031)

Tabella 3.5 - Valori medi e deviazioni standard (tra parentesi) dei parametri di velocità e angolari che

caratterizzano il gesto di reaching per arti sani.

64

PATOLOGICI ROM gomito (sd) [°] Vel media andata (sd) [m/s]

Soggetto 1 53,33 (2,8) 0,373 (0,032)

Soggetto 2 43,68 (2,75) 0,552 (0,084)

Soggetto 3 49,38 (3,21) 0,434 (0,03)

Soggetto 4 50,12 (1,75) 0,375 (0,07)


caratterizzano il gesto di reaching per arti patologici

Si è rilevato che i valori rappresentanti l’arto sano e l’arto patologico non mostrano alcuna

differenza sostanziale, dimostrando che tale movimento non permette di descrivere la

limitazione funzionale tipica dei soggetti con arto edematoso.

A titolo di esempio in figura 3.3 riportiamo l’andamento del ROM al gomito di un soggetto

per evidenziare la ripetibilità del risultato tra arto sano e patologico.

Figura 3.3 – ROM al gomito durante movimento di reaching per arto sano (sinistra) e patologico (destra)

65

Alzata frontale e alzata laterale

In tabella 3.7 e 3.8 si riportano i valori medi e di deviazione standard di tutti i parametri

presi in esame che caratterizzano il movimento di alzata frontale e laterale. Tali valori

rappresentano l’articolarità del movimento e vengono dunque estratti considerando solo le

prime sei ripetizioni del gesto.

Alzata frontale Arto sano Arto patologico

No peso 1 Kg No peso 1 Kg

Angolo Max [°] 137,44 (2,26) 131,15 (2,97) 127,45 (2,62) 122,24 (2,3)

Angolo Min [°] 11,95 (1,44) 13,86 (2,32) 14,12 (1,97) 14,62 ( 1,81)

ROM [°] 125,48 (2,53) 117,29 (3,46) 113,39 (2,53) 107,79 (2,7)

Velocità [m/s] 0,81 (0,053) 0,77 (0,038) 0,79 (0,03) 0,69 (0,039)

Vel Picco Going [m/s] 1,46 (0,037) 1,33 (0,051) 1,42 (0,66) 1,255 (0,046)

Vel Picco Returning [m/s] 1,26 (0,041) 1,16 (0,048) 1,31 (0,050) 1,13 (0,081)


caratterizzano il gesto di alzata frontale

Alzata laterale Arto sano Arto patologico

No peso 1 Kg No peso 1 Kg

Angolo Max [°] 133,64 (2,25) 125,05 (2,43) 120,9 (2,46) 114,05 (3,5)

Angolo Min [°] 10,38 (1,62) 11,01 (1,63) 13,78 (1,22) 13,2 (1,5)

ROM [°] 123,23 (2,82) 114,05 (2,78) 107,03 (2,66) 100,85 (3,67)

Velocità [m/s] 0,77 (0,045) 0,7 (0,027) 0,71 (0,03) 0,64 (0,03)

Vel Picco Going[m/s] 1,33 (0,063) 1,21 (0,032) 1,25 (0,059) 1,09 (0,035)

Vel Picco Returning [m/s] 1,17 (0,039) 1,06 (0,052) 1,13 (0,067) 0,95 (0,068)


caratterizzano il gesto di alzata laterale

Confrontando i valori relativi al ROM dell’arto sano con i valori dell’arto patologico

(tabella 3.7) si può notare che, per entrambi i movimenti, ci sono differenze sostanziali

soprattutto con l’introduzione del peso.

Lo stesso confronto effettuato per l’arto patologico senza peso mette in luce che

quest’ultimo presenta un ROM minore dell’11% per il movimento di alzata frontale e del

14% per il movimento di alzata laterale rispetto ai soggetti sani.

66

Considerando invece l’arto patologico con peso quest’ultimo presenta un ROM minore del

9% per il movimento di alzata frontale e 12% per il movimento di alzata laterale rispetto

ai soggetti sani.

I parametri ottenuti dall’elaborazione delle prove sono stati messi in relazione con i volumi

totali, volumi del braccio e volumi dell’avambraccio misurati negli stessi soggetti nella

fase precedente dello studio al fine di trovare eventuali correlazioni significative.

Nelle tabelle 3.9, 3.10, 3.11 si riportano gli indici di correlazione di Spearman relativi al

gesto dell’alzata frontale mentre nelle tabelle 3.12, 3.13, 3.14 si riportano gli stessi dati

relativi all’alzata laterale.

SANO Velocità Vel Picco Going

Vel Picco Returning

Angolo max

Angolo min ROM

Volume Tot. 0,105 0,021 -0,035 -0,224 0,211 -0,462

Volume Br. 0,210 -0,063 -0,095 -0,256 0,381 -0,410

Volume Av. -0,172 0,312 0,042 -0,252 0,420 -0,490

Tabella 3.9 - Indici di correlazione di Spearman relativi al gesto di alzata frontale nell’arto sano. *= p-value < 0.05

PATOLOGICO Velocità Vel Picco Going

Vel Picco Returning

Angolo max

Angolo min ROM

Volume Tot. -0,235 -0,042 -0,105 -0,277 0,420 -0,308

Volume Br. -0,039 -0,077 0,154 -0,275 0,102 -0,249

Volume Av. -0,427 -0,154 -0,315 -0,469 0,133 -0,434

Tabella 3.10 - Indici di corr. di Spearman relativi al gesto di alzata frontale nell’arto patologico senza peso. *= p-

value < 0.05

PATOLOGICO CON PESO

Velocità Vel Picco Going

Vel Picco Returning

Angolo max

Angolo min ROM

Volume Tot. -0,168 -0,011 0,207 -0,473 0,06 -0,511*

Volume Br. 0,112 -0,067 0,361 -0,420 0,193 -0,347

Volume Av. -0,126 -0,238 -0,133 -0,622* -0,224 -0,657*

Tabella 3.11 - Indici di corr. di Spearman relativi al gesto di alzata frontale nell’arto patologico con peso. *= p-

value < 0.05

67

SANO Velocità Vel Picco Going

Vel Picco Returning

Angolo max

Angolo min ROM

Volume Tot. 0,084 0,063 0,210 -0,042 -0,035 -0,042

Volume Br. -0,021 0,028 0,228 -0,168 -0,333 -0,151

Volume Av. -0,021 0,028 0,228 -0,168 -0,324 -0,168

Tabella 3.12 - Indici di correlazione di Spearman relativi al gesto di alzata laterale nell’arto sano. *= p-value <

0.05

PATOLOGICO Velocità Vel Picco Going

Vel Picco Returning

Angolo max

Angolo min ROM

Volume Tot. 0,213 0,217 0,144 -0,361 -0,046 -0,207

Volume Br. 0,151 0,047 0,215 -0,343 0,014 -0,231

Volume Av. -0,168 -0,014 -0,168 -0,559* -0,056 -0,434

Tabella 3.13 - Indici di corr di Spearman relativi al gesto di alzata laterale nell’arto patologico senza peso. *= p-

value < 0.05

PATOLOGICO CON PESO

Velocità Vel Picco Going

Vel Picco Returning

Angolo max

Angolo min

ROM

Volume Tot. 0,112 0,046 0,116 -0,389 0,168 -0,256

Volume Br. 0,308 0,147 0,256 -0,387 -0,053 -0,284

Volume Av. -0,182 -0,301 -0,231 -0,497 0,133 -0,420

Tabella 3.14 - Indici di corr. di Spearman relativi al gesto di alzata laterale nell’arto patologico con peso. *= p-

value < 0.05

Valori di correlazione negativi indicano che i parametri analizzati diminuiscono

all’aumentare dei volumi presi in considerazione, mentre correlazioni positive indicano un

trend opposto.

In particolar modo mettiamo in evidenza che, per l’alzata frontale dell’arto patologico con

peso, abbiamo una correlazione significativa per quanto riguarda gli angoli massimi ed il

ROM in relazione al volume dell’avambraccio e per quanto riguarda il ROM in relazione

al volume totale.

Considerando invece l’alzata laterale dell’arto patologico senza peso abbiamo una

correlazione significativa tra gli angoli massimi e il volume dell’avambraccio.

68

A titolo di esempio, in figura 3.4, 3.5, 3.6 riportiamo i grafici della correlazione tra i

volumi di braccio, avambraccio e totale ed il ROM nel movimento di alzata frontale

eseguito dall’arto patologico con peso di 1 kg.

Figura 3.4 - Correlazione tra il volume dell’avambraccio ed il ROM nel movimento di alzata frontale

Figura 3.5 - Correlazione tra il volume del braccio ed il ROM nel movimento di alzata frontale

R² = 0,5388

60

70

80

90

100

110

120

130

140

150

0 0,5 1 1,5 2

RO

M

[°]

Volume avambraccio [dm3]

Correlazione: Volume avambraccio vs ROM

R² = 0,0172

60

70

80

90

100

110

120

130

140

150

0 0,5 1 1,5 2

RO

M [

°]

Volume braccio [dm3]

Correlazione: Volume braccio vs ROM

69

Figura 3.6 - Correlazione tra il volume totale ed il ROM nel movimento di alzata frontale

Come si può notare vi è una chiara diminuzione del ROM all’aumentare del volume totale

e ancor più all’aumentare del volume dell’avambraccio. Al contrario tale comportamento

non si riscontra con il volume del braccio.

Un ulteriore obbiettivo di questo lavoro è di indagare un eventuale insorgenza precoce del

fenomeno della fatica nell’arto patologico (in rapporto al controlaterale sano).

Al fine di valutare eventuali fenomeni di fatica si è fissato un numero maggiore di

ripetizioni rispetto a quelle scelte per la valutazione della articolarità. In accordo con i

clinici è stato scelto un numero di 30 ripetizioni per ciascun movimento, dapprima con

l’arto scarico (sano e patologico) e successivamente sollevando un carico pari a 1 Kg.

In figura 3.7 e 3.8 si riportano la distribuzione dei valori di ROM per l’arto sano e

patologico nell’alzata frontale senza e con peso.

R² = 0,3139

60

70

80

90

100

110

120

130

140

150

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5

RO

M [

°]

Volume totale [dm3]

Correlazione: Volume totale vs ROM

70

Figura 3.7 - Distribuzione dei valori di ROM per l’arto sano e patologico nell’alzata frontale senza peso.

Figura 3.8 - Distribuzione dei valori di ROM per l’arto sano e patologico nell’alzata frontale con peso.

R² = 0,115

R² = 0,7725

95

100

105

110

115

120

125

130

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

RO

M (

°)

Numero ripetizioni

ROM ALZATA FRONTALE

SANO PAT

R² = 0,8654

R² = 0,8326

70

80

90

100

110

120

130

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

RO

M (

°)

Numero ripetizioni

ROM ALZATA FRONTALE PESO

SANO PAT

71

In figura 3.9 e 3.10 si riportano la distribuzione dei valori di ROM per l’arto sano e

patologico nell’alzata laterale senza e con peso.

Figura 3.9 - Distribuzione dei valori di ROM per l’arto sano e patologico nell’alzata laterale senza peso.

Figura 3.10 - Distribuzione dei valori di ROM per l’arto sano e patologico nell’alzata laterale senza peso.

A seguito della presa in visione dell’andamento di tali distribuzioni, sia per l’alzata frontale

che per l’alzata laterale, se si effettua un confronto tra arto patologico e arto sano in

condizioni scariche possiamo notare che l’arto patologico presenta una diminuzione del

R² = 0,0007

R² = 0,8608

90

100

110

120

130

140

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

RO

M (

°)

Numero ripetizioni

ROM ALZATA LATERALE

SANO PAT

R² = 0,7666

R² = 0,9201

60

70

80

90

100

110

120

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

RO

M (

°)

Numero ripetizioni

ROM ALZATA LATERALE PESO

SANO PAT

72

ROM, fenomeno che non si riscontra nell’arto sano che presenza dei valori piuttosto

costanti sulle 30 ripetizioni.

Con l’aggiunta del carico da 1 kg si riscontra nuovamente una decrescita netta del ROM

considerando l’arto patologico, tale fenomeno è anche riscontrabile nell’arto sano seppur in

maniera meno marcata.

L’effetto della fatica può però risultare mascherato da altri fenomeni. Si riscontra infatti

che durante l’esecuzione dei movimenti eseguiti con l’arto patologico in presenza del peso

vengono effettuate importanti pause di “recovery” (plateau) tra un’alzata e l’altra in

corrispondenza dell’angolo di minimo.

In figura 3.11, 3.12, 3.13, 3.14, si riportano la distribuzione dei valori di plateau per l’arto

sano e patologico nell’alzata frontale senza e con peso.

Figura 3.11 - Distribuzione dei valori di plateau per l’arto sano nell’alzata frontale senza peso.

0,00

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

1,20

1,40

1,60

1,80

2,00

0 5 10 15 20 25 30

Pla

teau

(s)

Numero ripetizioni

PLATEAU ALZATA FRONTALE SANO

73

Figura 3.12 - Distribuzione dei valori di plateau per l’arto patologico nell’alzata frontale senza peso.

Figura 3.13 - Distribuzione dei valori di plateau per l’arto sano nell’alzata frontale sano con peso.

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

1,8

2

0 5 10 15 20 25 30

Pla

teau

(s)

Numero ripetizioni

PLATEAU ALZATA FRONTALE PATOLOGICO

0,00

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

1,20

1,40

1,60

1,80

2,00

0 5 10 15 20 25 30

Pla

teau

(s)

Numero ripetizioni

PLATEAU ALZATA FRONTALE SANO PESO

74

Figura 3.14- Distribuzione dei valori di plateau per l’arto patologico nell’alzata frontale con peso.

In figura 3.15, 3.16, 3.17, 3.18 si riportano la distribuzione dei valori di plateau per l’arto

sano e patologico nell’alzata laterale senza e con peso.

Figura 3.15 - Distribuzione dei valori di plateau per l’arto sano nell’alzata laterale senza peso.

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

1,8

2

0 5 10 15 20 25 30

Pla

teau

(s)

Numero ripetizioni

PLATEAU ALZATA FRONTALE PATOLOGICO PESO

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

0 5 10 15 20 25 30

Pla

teau

(s)

Numero ripetizioni

PLATEU ALZATA LATERALE SANO

75

Figura 3.16 - Distribuzione dei valori di plateau per l’arto patologico nell’alzata laterale senza peso.

Figura 3.17 - Distribuzione dei valori di plateau per l’arto sano nell’alzata laterale con peso

0

0,5

1

1,5

2

0 5 10 15 20 25 30

Pla

teau

(s)

Numero ripetizioni

PLATEAU ALZATA LATERALE PATOLOGICO

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

0 5 10 15 20 25 30 35

Pla

teau

(s)

Numero ripetizioni

PLATEU ALZATA LATERALE SANO PESO

76

Figura 3.18 - Distribuzione dei valori di plateau per l’arto patologico nell’alzata laterale con peso

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

0 5 10 15 20 25 30 35

Pla

teau

(s)

Numero ripetizioni

PLATEU ALZATA LATERALE PATOLOGICO PESO

77

3.3 Valutazione metodo laser scanner pre e post terapia (efficacia

trattamenti) e valutazione dell’indice di asimmetria

Le prove sono state effettuate su 24 pazienti sottoposte ad un trattamento combinato di

linfodrenaggio manuale e bendaggio compressivo.

Tali pazienti sono state sottoposte ad un solo ciclo di terapia e le misure sono state eseguite

mediante il laser scanner.

L’analisi statistica è stata effettuata mediante il test di Wilcoxon con una soglia di

significatività pari a 0,05.

La tabella 3.14 riporta il confronto delle misure volumetriche pre e post terapia.

Unit Pre Post

V_1 dm3 0.0958 (0.02) 0.0957 (0.02)

V_2 dm3 0.135 (0.03) 0.13 (0.029)

V_3 dm3 0.181 (0.03) 0.177 (0.03)

V_4 dm3 0.212 (0.05) 0.2 (0.04)*

V_5 dm3 0.245 (0.05) 0.231 (0.05)*

V_6 dm3 0.243 (0.05) 0.231 (0.04)

V_7 dm3 0.238 (0.04) 0.231 (0.05)*

V_8 dm3 0.267 (0.06) 0.26 (0.6)

V_9 dm3 0.284 (0.07) 0.272 (0.05)

V_10 dm3 0.245 (0.04) 0.245 (0.03)

V_AV dm3 1.21 (0.29) 1.07 (0.19)*

V_BR dm3 0.897 (0.17) 0.836 (0.16)*

V_TOT dm3 1.97 (0.41) 1.86 (0.35)*

Tabella 3.15 – mediana e quartile range (tra parentesi) dei valori volumetrici relativi alla valutazione del metodo

laser scanner per il confronto tra pre e post terapia.

Abbiamo ottenuto una diminuzione volumetrica in tutti distretti a seguito del ciclo di

trattamenti, in particolar modo risultano 6/11 variazioni statisticamente significative.

78

Le maggiori differenze sono riscontrabili a livello dei sottovolumi 4,5,7 e nei volumi di

avambraccio, braccio e totale.

Si è poi voluto approfondire l’analisi sull’efficacia dei trattamenti mediante l’utilizzo degli

indici di asimmetria (definiti nel precedente capitolo di materiali e metodi) che mettono in

relazione il volume dell’arto patologico rispetto a quello sano normalizzando il rapporto

rispetto all’arto sano. Tale indice assume un valore crescente all’aumentare della gravità

dell’edema e consente di studiare la distribuzione del linfedema nei vari distretti dell’arto

superiore.

Inoltre da tali indici si è poi calcolata la variazione percentuale dell’edema .

L’analisi statistica è stata effettuata mediante il test di Wilcoxon con una soglia di

significatività pari a 0,05.

La tabella 3.15 riporta il confronto delle misure degli indici di asimmetria pre e post terapia

e la variazione percentuale dell’edema utilizzando il metodo laser scanner.

Unit ∆pre ∆post ∆%

V_1 dm3 16.67 (50) 16.4 (20.83) -25.8 (38.6)

V_2 dm3 25 (55.56) 25 (42.05) -9.13 (39.43)

V_3 dm3 35.45 (32.73) 28.57 (35.71) -1.31 (32.6)

V_4 dm3 28.57 (44.61) 20 (30.11)* -40.48 (42.7)

V_5 dm3 28.57 (38.96) 23.08 (28.41)* -31.08 (35.08)

V_6 dm3 23.81 (32.91) 21.05 (32.58) -10.66 (31.56)

V_7 dm3 22.73 (22.61) 20 (30.09) -2.56 (45.32)

V_8 dm3 23.08 (36.23) 15.38 (30.29) -7.67 (38.8)

V_9 dm3 20 (43.2) 15.23 (26.25) -26.83 (23.65)

V_10 dm3 6.67 (30.14) 5.2 (21.01) -24.32 (25.11)

V_TOT dm3 22.16 (25.96) 16.32 (15.62) -16.07 (19.03)

Tabella3.16 – mediana e quartile range (tra parentesi) dei valori relativi alla valutazione del metodo laser scanner

per il confronto tra pre e post terapia. Mediane e quartile range (tra parentesi) della % di variazione

dell’edema.*= p-value < 0,05

79

Dai dati si evince che la variazione dell’indice di asimmetria tra pre e post trattamento è

statisticamente significativa per quanto riguarda il volumi 4 e 5. Tali volumi, appartenenti

alla sezione dell’avambraccio, rappresentano infatti una zona particolarmente critica per

l’accumulo di linfa nell’arto.

In particolar modo l’indice Δ% è pari al -40.48%, -31.08% rispettivamente.

Questo risultato è concorde con le soglie per la variazione percentuale dell’edema che

indicavano che tale indice dovesse avere un valore negativo e minore del 20% tra pre e

post trattamento per identificare un miglioramento, un valore compreso entro il 20% per

indicare un mantenimento costante del linfedema ed un valore positivo e superiore al 20%

per indicare un peggioramento.

In tutti gli altri sottovolumi si nota comunque una variazione di Δ% negativa, ma compresa

entro il 20% che indica il mantenimento costante del linfedema, in nessun sottovolume si

registrano variazioni positive quindi in nessuno di essi si riscontrano peggioramenti post

terapia.

80

CAPITOLO 4 - Conclusioni e sviluppi futuri

Il primo nostro obiettivo è stato quello di effettuare una valutazione quantitativa su un

gruppo di pazienti affette da linfedema monolaterale all’arto superiore basata sulla

tecnologia laser scanner 3D e confrontare i risultati ottenuti con gli stessi parametri

misurati tramite il metodo centimetrico.

All’interno della struttura come l’Istituto Nazionale dei Tumori viene tutt’ora utilizzato

il metodo centimetrico per la misurazione del volume dell’arto superiore e per

monitorare l’evolversi della patologia nei soggetti affetti da linfedema, con tutte le

problematiche legate a tale metodo che sono state descritte nei capitoli precedenti.

L’introduzione del nuovo metodo di misura portatile laser scanner, che consente di

ottenere in tempi brevi una ricostruzione tridimensionale dell’arto in esame, rappresenta

senza dubbio una grande innovazione. Questo metodo inoltre, permette di rilevare con

precisione eventuali gibbosità e deformità localizzate e consente di ottenere una

reportistica completa contenente tutti i parametri, espressi in maniera chiara ed ordinata,

necessari per monitorare le condizioni dei pazienti nel tempo.

Dal confronto tra questi due metodi di misura del volume, effettuato su 200 pazienti

affette da linfedema monolaterale, è emerso che quasi tutti i parametri misurati sono

risultati statisticamente significativi. In particolare si è potuto notare come le differenze

di misura tra i due metodi fossero numericamente maggiori per quanto riguarda l’arto

patologico. Questo conferma, come già emerso in letteratura, che il metodo laser

scanner garantisce innanzitutto una misura più accurata e ripetibile, permettendo una

ricostruzione reale dell'oggetto in esame; in secondo luogo ci suggerisce come tale

strumento sia più adatto nel riscostruire superfici irregolari contenenti gibbosità tipiche

dell’arto patologico.

Il secondo obiettivo che ci eravamo posti è stato quello di valutare la cinematica del

movimento dell’arto superiore tramite l’utilizzo del sistema optoelettronico. Sono stati

applicati dei protocolli specifici per studiare il movimento di reaching, alzata frontale e

laterale in un gruppo di soggetti patologici.

81

L’aspetto della valutazione funzionale dell’arto superiore in soggetti affetti da linfedema

risulta particolarmente importante per estendere il quadro clinico relativo a questi

pazienti, in quanto vengono comunemente trattati per la riduzione e/o il contenimento

dell’edema ma poco viene fatto per determinare quali possano essere le limitazioni nei

movimenti a cui devono far fronte quotidianamente.

Nel presente studio infatti si sono analizzati, tramite l’utilizzo del sistema

optoelettronico presso il laboratorio “L.Divieti” del Politecnico di Milano, tre gesti

ritenuti comuni nella vita quotidiana in un gruppo di 12 soggetti patologici. Il primo è il

movimento di reaching (raggiungimento di un bersaglio posto sul tavolo con l’indice),

mentre i secondi due sono stati un movimento di flesso-estensione (alzata frontale) e un

movimento di abdo-adduzione (alzata laterale). Per quanto riguarda i movimenti di

alzata frontale e laterale è stata anche prevista l’esecuzione di tali gesti con l’aggiunta di

un carico di 1 kg per verificare eventuali variazioni dei parametri e l’eventuale

insorgenza della fatica.

La creazione di due protocolli di analisi appositi per lo studio di questi movimenti ha

consentito di estrarre dalle prove effettuate sui soggetti numerosi parametri; tra questi,

parametri angolari (angoli massimi, angoli minimi, ROM alla spalla, ROM al gomito),

parametri di velocità (velocità media, velocità picco going, velocità picco returning,

velocità media andata reaching).

L’applicazione dei protocolli di misura su tali soggetti ha portato a constatare che per il

movimento di reaching non esistono sostanziali differenze tra arto sano e patologico

portando a concludere che tale movimento non risulta discriminante per la patologia. Non

è invece così per i movimenti di alzata laterale e frontale. Si registra infatti non solo un

minore range of motion alla spalla (ROM minore dell’11% per il movimento di alzata

frontale e del 14% per il movimento di alzata laterale rispetto ai soggetti sani) ma,

soprattutto, un precoce insorgimento del fenomeno della fatica nell’arto affetto da

linfedema sia per l’alzata frontale che per l’alzata laterale. Se si effettua un confronto tra

arto patologico e arto sano in condizioni scariche possiamo notare che l’arto patologico

82

presenta una diminuzione del ROM, fenomeno che non si riscontra nell’arto sano che

presenza dei valori piuttosto costanti sulle 30 ripetizioni.

Con l’aggiunta del carico da 1 kg si riscontra nuovamente una decrescita netta del ROM

considerando l’arto patologico, tale fenomeno è anche riscontrabile nell’arto sano seppur

in maniera meno marcata.

L’effetto della fatica può essere descritto anche da altri fenomeni. Si può notare infatti che

durante l’esecuzione dei movimenti eseguiti con l’arto patologico in presenza del peso

vengono effettuate importanti pause di “recovery” (plateau) tra un’alzata e l’altra in

corrispondenza dell’angolo di minimo.

L’evidenza così netta del fenomeno della fatica è giustificabile con il fatto che tali

movimenti hanno bisogno di una perfetta coordinazione muscolare ed una sufficiente

cedevolezza dei tessuti molli, fattori che in presenza di una cicatrice chirurgica (spesso

caratterizzata da una componente fibrotica molto marcata) e dell’asportazione parziale

di alcune masse muscolari, risultano particolarmente critici specie in condizioni di

carico

Inoltre essendo disponibili sia le grandezze volumetriche che i parametri derivanti dalla

valutazione funzionale si sono ricercate correlazioni tra una diminuita mobilità

articolare alla spalla e l’accumulo di liquido in specifici distretti dell’arto.

Da questa analisi sono emersi valori di correlazione generalmente negativi,

confermando dunque un peggioramento dei parametri articolari e di velocità al crescere

dei volumi di braccio, avambraccio e totale. In particolare le correlazioni più

significative sono risultate tra i volumi dell’avambraccio e il ROM per l’alzata laterale

senza l’aggiunta del carico. Mentre tra il ROM e i volumi totali e di avambraccio per

l’alzata frontale in condizioni scariche.

Tali risultati sottolineano un ruolo importante svolto dalla regione dell’avambraccio, che

se particolarmente edematoso impatta pesantemente sulla corretta riuscita di tali

movimenti. Questo aspetto andrebbe preso in considerazione soprattutto per quanto

riguarda i trattamenti, i quali volti a ridurre il gonfiore, dovrebbero soffermarsi

innanzitutto sulle zone più critiche; come è risultata essere la regione dell’avambraccio.

83

Si potrebbe inoltre pensare a dei trattamenti riabilitativi volti a rinforzare la muscolatura

dell’arto superiore come ad esempio il capo laterale e anteriore del deltoide.

Una tale valutazione quantitativa ed oggettiva di una ridotta capacità nel compiere gesti

della vita quotidiana potrebbe essere utile ai soggetti patologici anche al fine di un

riconoscimento di un certo grado di disabilità che ad oggi non viene riconosciuta ed,

eventualmente, l’ottenimento di benefici economici e sociali.

Sarebbe importante effettuare questo tipo di valutazione studiando nel dettaglio anche

l’articolazione del gomito e indagare la cinematica del movimento anche in presenza dei

supporti (quali bendaggi e supporti elastici) che spesso le pazienti si trovano a portare

durante i trattamenti riabilitativi e vedere se, ed in che misura, questi precludano

ulteriormente il corretto svolgimento dei movimenti.

Come ultimo obiettivo ci eravamo prefissati di analizzare l’efficacia dei trattamenti per il

linfedema effettuando un confronto tra le misure acquisite con il metodo laser scanner sui

soggetti, prima e dopo un ciclo di trattamenti.

Il laser scanner può essere utilizzato, inoltre, per monitorare nel tempo gli effetti indotti

dai trattamenti sul linfedema. Questo studio ha preso in esame un gruppo di pazienti che

ha effettuato le scansioni laser scanner sia prima che dopo un ciclo di trattamenti In

particolare sono state scelte 24 pazienti sottoposte ad un ciclo di bendaggio e

linfodrenaggio manuale.

Si sono dunque confrontati i volumi degli arti patologici con i volumi degli arti sani di

ciascun soggetto. Dal confronto è emersa una diminuzione pre-post trattamento in tutti i

distretti volumetrici, ma sono risultati statisticamente significativi solo alcuni di essi tra

cui il volume 4 e 5 situati proprio nell’avambraccio. Regione che era risultata

particolarmente importante per quanto riguarda le limitazioni funzionali. Ciò significa

che nonostante l’avambraccio abbia un forte impatto nella diminuzione dei parametri

articolari, sono proprio i sottovolumi contenuti in tale regione ad ottenere i principali

miglioramenti pre-post trattamento. Sarebbe perciò utile verificare in futuro le variazioni

84

di funzionalità dell’arto patologico prima e dopo un ciclo di trattamento di bendaggio e

linfodrenaggio manuale.

In seguito per valutare le differenze tra arto patologico e sano di ciascun soggetto è stato

possibile calcolare l’indice di asimmetria che consente di determinare quali distretti del

braccio risultano maggiormente colpiti dalla patologia e permette di ottenere delle

grandezze normalizzate sull’arto sano. I risultati mostrano che l’edema si concentra

principalmente nella parte centrale dell’avambraccio (Volumi 3 e 4) ed in

corrispondenza dell’articolazione del gomito (Volumi 5 e 6).

Dall’analisi dell’indice di variazione percentuale dell’edema (derivante dagl’indici di

asimmetria) è emerso che i trattamenti mostrano un’efficacia particolarmente

significativa per la regione dell’avambraccio in corrispondenza del gomito. Per i sotto

volumi 4 e 5 si registra rispettivamente una diminuzione del 40,48% e del 31,08%.

Anche se non statisticamente significativo è evidente comunque anche un

miglioramento di carattere globale, ovvero relativa ad una diminuzione generalizzata del

volume totale dell’arto patologico che si aggira intorno al 16,07%. Questo trattamento

dapprima favorisce il drenaggio dei liquidi linfatici dai tessuti tramite l'azione

meccanica manuale esercitata durante il massaggio e, successivamente, tramite

l’applicazione del bendaggio, si ottiene un azione compressiva decrescente dal polso

verso il braccio.

Si potrebbe proseguire il confronto tra le misure pre e post terapia analizzando un

campione di soggetti più ampio, in modo da ottenere dei risultati che possano

caratterizzarsi con una maggiore significatività statistica e che soprattutto prendano in

esame pazienti che siano stati sottoposti a diversi tipi di trattamenti, sia singoli che

combinati, in modo da individuare quali di questi risultano più o meno efficaci nel breve

e nel lungo periodo.

Il laser scanner, inoltre, rilevando con precisione le deformità della superficie, potrebbe

anche essere impiegato per studiare e creare dei nuovi tipi supporti che soddisfino le

specifiche esigenze di ogni paziente, come ad esempio delle guaine che applichino delle

pressioni differenziate in corrispondenza dei punti di maggior accumulo di liquido.

85

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POLITECNICO DI MILANO...EFFICACIA DEI TRATTAMENTI RIABILITATIVI. Relatore: Prof.ssa Manuela GALLI...

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