Parole chiave:
Modello del ginocchio
Biofeedback
Realta' virtuale
Biomeccanica ortopedica
Analisi del movimento umano
Biomeccanica dello sport
Ergonomia
Controllo posturale
Piattaforma di forza
Sensoristica indossabile
Bioingegneria della riabilitazione
Valutazione funzionale
Artefatto da tessuto molle
Analisi del movimento umano – Artefatto da tessuto molle e sua
propagazione alle principali grandezze cinematiche – Tecniche di
compensazione dell'artefatto – Influenza degli errori di
calibrazione anatomica Biomeccanica ortopedica – Messa a punto di
un modello subject-specific del ginocchio umano – Valutazione
funzionale di protesi d'anca, ginocchio e caviglia – Valutazione
intra-operatoria della stabilità primaria osso-protesi -
Bioingegneria della riabilitazione – Valutazione funzionale
quantitativa – Biofeedback per il controllo della postura e del
cammino – Realtà virtuale per la riabilitazione – Sensori wireless
e wearable per il monitoraggio e la classificazione di atti motori
- Controllo posturale – Valutazione funzionale di soggetti normali
e patologici (vestibolari, parkinsoniani, ecc.) mediante postura
ortostatica non perturbata – Fenomeno di freezing in soggetti
parkinsoniani – Deep brain stimulation – Ricalibrazione in situ di
pedane di forza
L'analisi strumentale del movimento umano è impiegata per estrarre
parametri indicativi della funzione motoria, per indicazioni
terapeutiche/riabilitative, per valutare i progressi di un
trattamento. La tecnica più utilizzata per l'analisi cinematica è
la stereofotogrammetria che richiede l'applicazione di marcatori
riflettenti sulla superficie del corpo. Questi marcatori non sono
rigidamente connessi all'osso sottostante e ciò comporta errori
significativi nella stima della cinematica segmentale e articolare.
Questi errori rendono di fatto inutilizzabili le misure per
applicazioni in campo ortopedico. L'artefatto è stato valutato, per
la prima volta senza imporre vincoli ai tessuti molli, mediante
un'acquisizione contemporanea di stereofotogrammetria e
videofluoroscopia RX monoplanare. L'artefatto, a livello della
coscia retro-prossimale, può raggiungere anche gli 8 cm. E' stata
messa a punto una tecnica innovativa che prevede una doppia
calibrazione dei punti di repere anatomici. Questa tecnica ha
ridotto gli errori ad un livello accettabile per applicazioni in
campo ortopedico. Anche in presenza di errori di calibrazione
anatomica la metodologia proposta consente di ottenere risultati
accettabili. Uno dei problemi più sentiti oggi in campo ortopedico
è quello della relazione esistente tra pattern cinematici e
dinamici a livello articolare e l'insorgenza di fenomeni artrosici.
La ricerca è stata condotta sul ginocchio per il quale è stato
messo a punto un modello subject-specific sottoponendo lo stesso
soggetto a stereofotogrammetria, dinamometria, video-fluoroscopia
ed elettromiografia dinamica. Lo stesso soggetto era stato
sottoposto in precedenza a risonanza magnetica nucleare per la
ricostruzione della geometria dei segmenti ossei, dei fasci
muscolari e dei legamenti crociati e collaterali. A partire da
questi dati è stato simulato il test del cassetto. I risultati
confermano, per la prima volta su un modello 3D subject-specific, i
valori sperimentali pubblicati. Si conferma inoltre l'importanza di
considerare per i crociati il modello twisted-fibre. Un'altra
ricerca ha riguardato la messa a punto di due tecniche per la
valutazione intra-operatoria della stabilità primaria durante
interventi di artroprotesi d'anca. La prima tecnica misura lo
scorrimento all'interfaccia mediante un encoder di precisione
quando un momento torcente è applicato alla protesi. Lo strumento
si è rivelato adatto ad un utilizzo in sala operatoria e sensibile
al grado di stabilita' della protesi. Il secondo metodo,
attualmente in fase di validazione, utilizza vibrazioni per
valutare la rigidezza all'interfaccia osso-protesi. Nell'ambito del
progetto STARTER, finanziato dalla Regione Emilia Romagna, sono
stati affrontati vari temi collegati alla Bioingegneria della
Riabilitazione. Sono stati messi a punto protocolli per la
valutazione funzionale quantitativa a livello di arto superiore e
inferiore. Tecniche di audio e video biofeedback sono state messe a
punto, anche nell'ambito di collaborazioni internazionali, per il
controllo dell'equilibrio statico e dinamico. In particolare la
tecnica di audio-biofeedback si è dimostrata molto efficace
nell'assistenza di soggetti vestibolari o comunque con equilibrio
compromesso per deficit di afferenza sensoriale. Tecniche di realtà
virtuale sono attualmente allo studio per l'addestramento di
soggetti all'uso delle protesi di arto superiore. Un'altra
applicazione è quella di mantenere in allenamento soggetti su
carrozzina attraverso un'esperienza immersiva all'interno di una
scena che evolve in modo sincronizzato con l'azionamento delle
ruote della carrozzina. Altra applicazione di grande rilevanza è la
misura cinematica e dinamica mediante sensoristica wearable e
wireless. Questo consente di svincolarsi dall'uso di cavi e quindi
di rendere l'analisi del movimento possibile anche in ambiente
esterno o non strutturato. La ricerca sul controllo posturale è
condotta in collaborazione con centri clinici USA. E' stata
condotta la valutazione di soggetti normali e patologici mediante
postura ortostatica non perturbata, ad occhi aperti e chiusi. Si è
inoltre analizzato il fenomeno del freezing, caratteristico dei
soggetti affetti da morbo di Parkinson. Si sta avviando una ricerca
sulla deep brain stimulation che consentirà di fornire indicazioni
sul progresso del trattamento terapeutico. Infine è stato avviato
un progetto che porterà in breve alla messa a punto di un sistema
per la ricalibrazione di pedane di forza in-situ, cioè all'interno
del laboratorio di analisi del movimento. Il metodo si è già
dimostrato molto accurato ed in grado di ridurre gli errori residui
a valori quasi non apprezzabili.