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Protocollo di Davis In ambito clinico, la Gait Analysis (GA) o analisi computerizzata della deambulazione consente di registrare, quantizzare e monitorare nel tempo la deambulazione del paziente affetto da diverse patologie di interesse neurologico, ortopedico e reumatologico Fasi del protocollo: 1) Eseguire misure antropometriche: altezza, peso corporeo e parametri relativi ai segmenti ossei, necessari per stimare i centri articolari (per esempio la distanza tra le spine iliache anterior-superiori destra e sinistra, la distanza nel piano sagittale delle spine iliache anteriori e il gran trocantere, etc.). 2) Dopo il posizionamento dei marcatori corporei si procede ad un’acquisizione statica: il soggetto rimane in posizione eretta per circa 2-5 secondi durante i quali vengono acquisite le posizioni nello spazio dei martori. Queste misure, integrate con quelle antropometriche, permettono di calcolare i sistemi di riferimento associati ai segmenti ossei e la posizione dei centri articolari degli arti inferiori 3) Infine si effettua l’acquisizione dinamica degli atti motori di interesse. Il percorso che il soggetto compie è di circa 10-15 metri, ripetuto diverse volte (solitamente 3 o 5 volte) in modo da avere un numero di passi congruo per una corretta analisi statistica. Di solito durante il percorso sono previsti passi su piattaforme di forza/pressione o più raramente su 2 o più scalini di dimensioni standard La strumentazione tipica è la seguente: • Marcatori passivi: dischi o sfere del diametro di circa 1 cm2 di materiale catarifrangente che vengono apposti in punti di repere standardizzati sul corpo del soggetto mediante materiale biadesivo. Per ottenere un segnale stabile, il sensore deve essere posizionato in un punto in cui sia garantita la massima visibilità; non ci sia sovraffollamento di marcatori che ostacolino l’identificazione della singola traiettoria; siano usati almeno 3 marcatori per identificare un segmento corporeo. • Sistema di telecamere a infrarossi (in numero solitamente di 6-8: due anteriori, due posteriori e 2 o 4 laterali al percorso) in grado di registrare il segnale luminoso dei marcatori e trasdurlo in segnale digitale. Quest’ultimo viene inviato a una scheda di acquisizione, dove i diversi segnali vengono integrati e inviati al sistema informatico di elaborazione • Piattaforme di forza/pressione in grado di misurare le forze scambiate tra il paziente ed il suolo. Conoscendo il sistema di forze scambiate al terreno ed acquisita la cinematica mediante i sistemi optoelettronici, è quindi possibile calcolare i momenti e le potenze alle diverse articolazioni. • Sistema di elettromiografia di superficie (sEMG): gli elettrodi di superficie (Fig. 1) adesi alla cute del paziente registrano il segnale bioelettrico dovuto alla contrazione muscolare. La registrazione raccomandata è bipolare. Per migliorare il rapporto segnale/rumore è necessario dapprima migliorare il segnale utilizzando un cavo con pre-amplificatore integrato. Inoltre, per abbassare le impedenze è necessario: a) garantire un buon contatto tra elettrodo e cute (minori artefatti, riduzione delle interferenze elettriche), b) evitare lo sbilanciamento tra le impedenze dei due elettrodi (minori disturbi di modo comune). E’ quindi consigliabile rasare e detergere accuratamente la cute del soggetto nel punto in cui l’elettrodo sarà posizionato. Inoltre si raccomanda, per il fissaggio di elettrodi e cavi, di utilizzare fasce elastiche o nastro di materiale adesivo, cosicché i movimenti dell’articolazione non applichino trazione su cavi e elettrodi (riducendo gli artefatti). Fattori che influenzano la qualità della registrazione del segnale sono la presenza di giunzione neuromuscolare, di giunzioni muscolo-tendinee o di altri muscoli attivi nelle vicinanze alla posizione prescelta (cross-talk). Per una corretta acquisizione di spostamenti di segmenti corporei bilaterali (come la deambulazione) è fondamentale applicare gli elettrodi in maniera simmetrica sui muscoli omologhi dei due lati e mantenere le stesse distanze interelettrodiche e dai punti di repere. La posizione degli elettrodi longitudinalmente al muscolo è raccomandata e preferibilmente tra il terzo prossimale ed i due terzi distali del ventre muscolare (Fig. 2). Per la registrazione di muscoli dell’arto inferiore, gli elettrodi non devono avere un diametro superiore a 10 mm perché un aumento della dimensione trasversale rispetto all’orientamento delle fibre muscolari da un lato potrebbe incrementare il volume registrato ma riduce l’accuratezza dell’acquisizione in quanto potrebbe registrare anche da muscoli contigui (cross-talk). Il segnale bioelettrico grezzo (frequenza di campionamento di almeno 1000 Hz) (Fig. 3) viene inviato wireless in tempo reale ad un sistema di acquisizione e successivamente elaborato mediante software dedicato (off-line) (Fig. 4). • Foot-switch (Fig. 5-6): il protocollo di acquisizione prevede anche la registrazione di segnali per identificare le diverse fasi del passo attraverso l’applicazione di ulteriori elettrodi alla pianta del piede. I segnali ottenuti mostrano chiaramente l’alternanza tipica delle fasi di appoggio e delle fasi di volo del passo. Formalmente si identifica la fase iniziale del passo con l’inizio del contatto del tallone a terra. In tal modo, l’analisi del ciclo del passo permette di identificare gli intervalli nei quali ricercare le attivazioni muscolari dell’arto inferiore