Introduzione
Da qualche anno nei documenti di programmazione
sanitaria il settore della riabilitazione viene individuata
tra quelli che necessitano di maggiori sviluppo (in
termini di strutture, operatori,…) e contestualmente
viene segnalato il ruolo crescente dell’innovazione
tecnologica e dell’uso di sistemi avanzati. Essi
si stanno dimostrando preziosi nell’arricchire
ed integrare i tradizionali metodi di valutazione di
funzionalità e, in molti casi, possono fornire
informazioni ed indici di grande utilità nella
scelta e nel controllo dei percorsi terapeutici ottimi.
Lo studio della alterazione posturale e motoria in pazienti
con problemi motori può dare informazioni molto
importanti per conoscere il livello di limitazione funzionale
conseguente alla patologia e del suo evolversi nel tempo.
Inoltre fornisce importanti elementi di valutazione
dell’efficacia di interventi riabilitativi nel
recupero delle alterazioni conseguenti allo stato patologico.
Risulta quindi di fondamentale importanza soprattutto
per questi pazienti potersi avvalere di tecniche innovative
e strumentazioni all’avanguardia che permettano
di descrivere, quantificare e valutare il movimento.
Uno dei movimenti particolarmente significativo della
situazione motoria del paziente è il movimento
della camminata, movimento molto complesso che vede
coinvolte sinergicamente diverse articolazioni e risultato
di interazioni estremamente raffinate tra i diversi
muscoli e le diverse articolazioni.
Per questo motivo l’analisi del cammino è
di fondamentale importanza e ha come obiettivo il fornire
al clinico informazioni quantitative dettagliate in
grado di caratterizzare la deambulazione di un soggetto
patologico.
In particolare questo obiettivo è raggiunto dalla
Gait Analysis (GA) o analisi computerizzata della deambulazione.
Mediante questa analisi si ha la possibilità
di definire, attraverso l’uso di apparecchiature
sofisticate, integrate tra di loro, il pattern deambulatorio
del soggetto in esame.
Grazie ad alcune sue importanti proprietà, quali
la non invasività, la possibilità di ripetere
l’esame più volte in un arco di tempo ridotto,
il carattere quantitativo e la tridimensionalità
dei dati forniti, essa si pone come fondamentale strumento
di indagine nell’analisi del movimento umano.
L’analisi della postura e del movimento
L’analisi della postura e del movimento
umano costituisce un settore biomedico in forte espansione
e di grande interesse dal punto di vista clinico, in
quanto la postura ed il movimento sono il risultato
dell’interazione di tre principali sistemi fisiologici:
il sistema nervoso, il sistema muscolo-scheletrico ed
il sistema sensoriale.
La valutazione delle caratteristiche della postura e
del movimento, nonché delle loro variazioni rispetto
ad una situazione di normalità, possono essere
di enorme utilità in campo clinico per la diagnosi
di particolari patologie a carico di uno dei sistemi
coinvolti, così come per la pianificazione ed
il controllo di specifici trattamenti riabilitativi;
in particolare è utile una valutazione quantitativa
della postura e del movimento che può essere
effettuata solo utilizzando metodologie e tecnologie
‘ad hoc’. Attualmente ciò di cui
dispone la clinica per la valutazione della postura
e del movimento in particolare per la valutazione della
camminata gesto motorio che vede coinvolte diverse articolazioni
in modo contemporaneo, è la ripresa video che
però presenta alcuni limiti. Innanzitutto dalla
ripresa video è possibile effettuare delle considerazioni
solo di tipo qualitativo del movimento oggetto della
video registrazione. In particolare è possibile
per esempio evidenziare una determinata strategia motoria
(per esempio una camminata sulle punte o in equinismo)
ma è assai difficile rispondere all’esigenza
di quantificare alcuni aspetti della strategia osservata
(di quanto è in equino quel piede). Inoltre nella
valutazione video anche la soggettività della
interpretazione del pattern locomotorio è elemento
da considerare. Solo occhi esperti riescono ad individuare
aspetti motori che possono facilmente sfuggire ad occhi
meno esperti. Inoltre la videoregistrazione dà
la possibilità di effettuare delle considerazioni
solo relativamente ad un piano (quindi nel bidimensionale)
evidenziando il comportamento motorio nel piano sagittale
del soggetto qualora la telecamera sia posta lateralmente
rispetto al soggetto, nel piano frontale del soggetto
qualora la telecamera venga posta di fronte al soggetto.
Nel piano orizzontale è chiaramente assai difficile
evidenziare atteggiamenti e strategie motorie in quanto
si avrebbe la necessità di posizionare una telecamera
sopra al soggetto in movimento. Se quindi la ripresa
video fornisce delle informazioni, seppure qualitative
e bidimensionali della cinematica del movimento non
è assolutamente in grado di fornire alcuna informazione
a riguardo della dinamica del movimento (per esempio
a riguardo delle forze scambiate al terreno conseguenti
a quel determinato appoggio) ed alla attivazione muscolare
associata a quel determinato gesto motorio. Proprio
da queste limitazioni deriva la necessità di
introdurre una valutazione strumentale in grado di fornire
al clinico informazioni quantitative, tridimensionali,
sia relative alla cinematica ma anche alla dinamica
ed alla attivazione muscolare del movimento.
L’analisi quantitativa del movimento viene effettuata
presso laboratori meglio identificati, secondo la dizione
anglosassone come Motion Analysis Lab (MAL).Negli ultimi
anni diversi centri clinici si sono attrezzati di un
MAL effettuando prove di analisi di movimento per diverse
situazioni patologiche.
Strumentazione
Le caratteristiche richieste dalla strumentazione
contenuta in un MAL possono essere sintetizzate nelle
seguenti:
- Tridimensionalità (3D)
- Non invasività
- Possibilità di fornire informazioni
quantitative con elevata precisione
- Possibilità di effettuare
una analisi integrata multifattoriale e cioè
di acquisire contemporaneamente dati relativi alla cinematica
(per es. le traiettorie del movimento) alla dinamica
(per es. lo scambio di forze al terreno) ed all’attivazione
muscolare (elettromiografia o EMG).
- Facile utilizzo
- Costi adeguati
La strumentazione tipica di un MAL “tradizionale”
è la seguente:
- Sistemi optoelettronici, sistemi
in grado di misurare le coordinate tridimensionali di
marker, elementi di materiale catarifrangente che vengono
apposti sul corpo del soggetto in particolare punti
di repere. I marker sono illuminati ad intervalli regolari
da ciascuna telecamera da una sorgente a luce in prossimità
dell’infrarosso (figura 1c) ed il riflesso ripreso
dalla telecamera coassiale alla sorgente di luce. Lavorando
le telecamere nell’ambito dell’infrarosso
il sistema è assolutamente non invasivo. Semplificando
molto il funzionamento della apparecchiatura e rimandando
ad una trattazione più dettagliata del funzionamento
della apparecchiatura a pubblicazioni specifiche (Pedotti,
1989).
E’ importante precisare che l’ apparecchiatura
misura le coordinate tridimensionali (XYZ) dei marker
che vengono apposti sul corpo del soggetto.
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 . I marker
in genere vengono apposti sul corpo del soggetto mediante
l’uso di semplice biadesivo
Fig. 1
a) Posizionamento dei marker sul paziente secondo
il protocollo Davis,
b) marker
c) telecamera sistema ELITE, BTS, Italy. |
- Piattaforme di forza sistemi in grado
di misurare il sistema di forze scambiate al terreno .
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.
Fig.
2
Nella foto a sinistra è possibile osservare
le due piattaforme di forza sotto i piedi del paziente
(Laboratorio Casa Di Cura San Raffaele - Pisana,
Tosinvest Sanità,Roma) sulla destra la figura
rappresenta il vettogramma generato durante l’appoggio
del piede sulla piattaforma di forza nella camminata. |
- Elettromiografi: sistemi in grado di
acquisire il segnale elettrico associato alla contrazione
mediante elettrodi superficiali.
Fig.
3
Elettromiografo ed elettrodi superficiali. |
- Baropodometria elettronica, sistema
in grado di misurare la distribuzione delle pressioni
mediante l’utilizzo di una matrice di sensori opportunamente
sagomati. A seconda del tipo di sensore utilizzato (di
grandi dimensioni o a solette) si ha la possibilità
di misurare le distribuzione di pressioni per esempio
della volta plantare o la distribuzione delle pressioni
su grandi superfici quali sul sedile di una specifica
sedia (tale rilevazione è utilissima per soggetti
non deambulanti al fine di identificare le zone di massima
pressione che possono dare origine a piaghe da decubito).
Fig.4
esempio di Baropodometria elettronica di un soggetto
con varosupinazione del piede destro: le zone a
colorazione rosse corrispondono a zone di elevata
pressione. |
- sistemi di ripresa video. Con
la ripresa video del paziente il clinico ha la possibilità
di osservare il gesto motorio del bambino da un punto
di vista qualitativo, e dai grafici relativi alla cinematica
alla dinamica e alla elettromiografia avere delle informazioni
dettagliate multifattoriali relative al movimento che
si sta analizzando. L’analisi della ripresa video
è molto importante anche da un punto di vista didattico
(è molto più semplice capire un determinato
grafico relativo alla cinematica dell’articolazione
se osservo il movimento reale del paziente).
Come si effettua una prova di Gait Analysis?
La modalità dell'esame di Gait Analysis
può essere riassunta come indicata nel seguito.
Il protocollo maggiormente utilizzato è il Protocollo
Davis (Davis, 1991) che prevede innanzitutto la rilevazione
dei parametri antropometrici del soggetto (altezza, peso,
lunghezza della tibia del soggetto, distanza tra i condili
femorali o diametro del ginocchio, distanza tra i malleoli
o diametro della caviglia, distanza tra le creste iliache
anteriori e spessore del bacino).
Di seguito al soggetto vengono apposti sulla cute degli
elementi di materiale catarifrangente (o marker) in determinati
punti di repere (Fig. 5).
Fig.5
Posizione dei marker e degli elettrodi sulla cute
del soggetto |
Il sistema optoelettronico misura le coordinate dei marker
posizionati sul corpo del paziente ed un opportuno programma
partendo da queste coordinate calcola gli angoli di flesso
estensione, abdo-adduzione, extra-intra rotazione delle
articolazioni anca, ginocchio caviglia; dalla misura del
sistema di forze effettuato dalla piattaforma di forza,
unitamente alla cinematica vengono calcolati i momenti
e le potenze alle varie articolazioni (Davis, 1991)
Al soggetto viene richiesto di mantenere la posizione
ortostatica indifferente per circa 5 sec, e viene effettuata
la rilevazione (fase di "standing"). Di seguito
al soggetto viene chiesto di camminare con una velocità
da lui ritenuta normale, partendo da un punto, che viene
di volta in volta fissato, che gli consenta di appoggiare
un solo piede su ciascuna piattaforma di forza.
Dopo un numero ritenuto sufficiente di acquisizioni dal
punto di vista della ripetibilità della misura
(in genere 6 rilevazioni) la prima sessione è conclusa.
In genere si ritiene opportuno effettuare delle prove
aggiuntive (sessione 2) posizionando oltre ai marker anche
gli elettrodi per l’analisi elettromiografica. I
muscoli che di volta in volta vengono evidenziati sono
scelti a seconda della situazione patologica del soggetto
e a seconda del muscolo di cui si vuole studiare il ruolo
durante la deambulazione. Anche in questo caso la sessione
2 viene conclusa dopo circa 6 rilevazioni.
Che cosa si ottiene da un esame di Gait Analysis?
A seguito di una particolare elaborazione dei
dati acquisiti si passa alla rappresentazione del corpo
del soggetto mediante una rappresentazione a stick (vale
a dire a segmenti) o meglio ancora ad una rappresentazione
mediante uno scheletro rappresentativo del movimento del
paziente. A parte la rappresentazione che può essere
di aiuto nell’interpretazione del movimento è
importante precisare che dalle prove di Gait Analysis
si ottengono 3 diverse informazioni: -
dati di cinematica: e più in particolare
angoli di flesso-estensione, abdo/adduzione e extra/intrarotazione
delle principali articolazioni (anca ginocchio caviglia
e bacino) - dati di dinamica: e più
in particolare momenti e potenze alle articolazioni di
anca ginocchio e caviglia (particolarmente significativa
è la dinamica nel piano sagittale) -
dati elettromiografici: e più in particolare
attivazione e disattivazione muscolare.
In particolare in figura 6 sono riportati alcuni risultati
di prove di Gait Analysis in particolare la rappresentazione
dello scheletro in movimento del soggetto analizzato (Fig.
6.a) , i grafici di cinematica relativi al comportamento
di felsso/estensione, Abdo/adduzione ed extra e intra
rotazione dell’arto destro (linea in blu) e dell’arto
sinistro (linea rossa) di un soggetto diplegico (Fig.
6b). Le linee grigie rappresentano il range di normalità
. Le grandezze cinematiche sono rappresentati in funzione
della % del ciclo del passo (asse x). Un ciclo del passo
viene definito dall’istante di contatto di un piede
al terreno fino al contatto successivo dello stesso piede.
Fig.6
a) grafici di cinematica risultati della prova di
Gait Analysis
b) segnali elettromiografici acquisiti durante le
prove di Gait Analysis |
Utilizzo
della Gait Analysis in ambito clinico
L’analisi computerizza della camminata
trova grande impiego in ambito clinico in quanto permette
di monitorare il movimento del soggetto in esame. In particolare
permette di misurare quantitativamente aspetti della deambulazione
che diventano fondamentali nella valutazione della limitazione
funzionale del soggetto.
Inoltre dato il grande utilizzo della Gait Analysis nel
caso di bambini affetti da spasticità soprattutto
negli Stati Uniti esiste una grande esperienza relativamente
alla scelta del percorso chirurgico più adeguato
a seconda della presenza di determinati atteggiamenti
motori. La letteratura internazionale riporta infatti
dei suggerimenti relativi alla tecnica chirurgica a seconda
della presenza nei tracciati di Gait Analysis di particolari
pattern locomotori.
Infine la Gait Analysis permette una dettagliata valutazione
dell’efficacia del trattamento effettuato sul paziente
e sicuramente questo è l’aspetto più
importante che porta un centro clinico a dotarsi di un
laboratorio di Analisi del Movimento. Avere la possibilità
di monitorare quantitativamente il movimento del paziente
porta alla possibilità di misurare quantitativamente
gli effetti prodotti da una determinata tecnica farmacologia,
chirurgica, riabilitativa. Inoltre avere a disposizione
questa metodica dà la possibilità di evidenziare
l’efficacia dell’uso di particolare ortesi
o meglio di valutare quanto una ortesi sia più
adeguata per quello specifico paziente. La semplicità
dell’esame e l’assoluta non invasività
permette di effettuare l’acquisizione anche di pazienti
poco collaboranti o caratterizzati da deambulazioni particolari(Fig.7).
Fig.7
Prova di Gait Analysis in un bambino di
3 anni deambulante con ausili. |
Nel caso di bambini con PCI la letteratura internazionale
(Lee, 1992; De luca 1997; Kay 2000) ritiene che l’uso
della Gait Analysis abbia veramente cambiato il modo di
intervenire su questi piccoli pazienti in quanto:
- nella fase pre trattamento le
informazioni fornite dalla Gait Analysis risultano di
fondamentale importanza per avere una valutazione più
precisa e completa della limitazione funzionale del soggetto
elemento di fondamentale importanza per la scelta del
trattamento più adeguato del paziente
- nella fase post trattamento le informazioni
fornite dalla Gait Analysis permettono di effettuare una
accurata analisi dei risultati ottenuti dal trattamento
effettuato. In particolare vi è la necessità
di studiare in modo dettagliato l’efficacia del
trattamento chirurgico evidenziando quanto sia importante
intervenire in sede chirurgica sia sulle parti molli che
sulle parti ossee, così pure su diverse articolazioni
contemporaneamente rispetto agli interventi sulle singole
articolazioni. Nel caso di altri trattamenti quali il
trattamento mediante Tossina Botulinica o mediante pompa
al Baclofen è importante valutare l’efficacia
del trattamento così come l’effetto nel tempo
del trattamento stesso. Conclusioni
A conclusione di questo lavoro si può
dire che la Gait Analysis è una metodica molto
interessante in ambito clinico-riabilitativo in quanto
permette di misurare quantitativamente non solo gli aspetti
di cinematica del movimento umano ma anche aspetti dinamici
ed elettromiografici di fondamentale importanza nella
valutazione del movimento e nella valutazioni delle variazioni
in caso di situazioni patologiche. Questo porta il clinico
ad una visione più dettagliata della situazione
del paziente e conseguentemente all’analisi di un
percorso riabilitativo più mirato alla esigenza
del paziente.
Inoltre l’analisi computerizzata del movimento fornisce
la possibilità di monitorare in modo assolutamente
oggettivo l’efficacia di determinati trattamenti.
Testimonianza dell’importanza dell’analisi
quantitativa del movimento è il crescente numero
dei Laboratori presso Istituti clinici che stanno sempre
più crescendo in questi ultimi anni in Italia.
Avere a disposizione un laboratorio di Gait Analysis dà
ai clinici la possibilità di conoscere meglio la
limitazione funzionale del paziente, di conoscere l’efficacia
di determinati percorsi terapeutici e conseguentemente
di ottimizzare la scelta del trattamento più idoneo
al singolo paziente. Bibliografia
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