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Tesi etd-09032014-081857


Thesis type
Tesi di laurea magistrale
Author
BATTINI, ELENA
URN
etd-09032014-081857
Title
Valutazione della riabilitazione del cammino assistita da robot, in pazienti con lesioni midollari, sulla base di dati elettromiografici e cinematici.
Struttura
INGEGNERIA DELL'INFORMAZIONE
Corso di studi
INGEGNERIA BIOMEDICA
Commissione
correlatore Mazzoleni, Stefano
controrelatore Landini, Luigi
relatore Prof.ssa Laschi, Cecilia
Parole chiave
  • analisi EMG
  • sistema robotico
  • Riabilitazione
  • elettromiografo wireless
Data inizio appello
23/09/2014;
Consultabilità
completa
Riassunto analitico
Attualmente nelle società industrializzate, le necessità di prestazioni riabilitative sono notevolmente aumentate rispetto al passato come conseguenza di una molteplicità di fattori, come ad esempio la crescente longevità della popolazione e le tecniche avanzate di rianimazione e terapia intensiva. <br>La riabilitazione viene definita come quel processo che porta “alla reintegrazione di un individuo con una disabilità all’interno della società”. L’obiettivo principale è, infatti, quello di rendere indipendenti soggetti non completamente autosufficienti, aumentarne il livello di autonomia e favorirne il reinserimento sociale. In particolare, nell’ambito del cammino, l’obiettivo della riabilitazione è, quando possibile, ripristinare non solo i movimenti a livello articolare, ma anche la deambulazione, cercando di recuperare la capacità di salire/scendere scale, superare ostacoli ed irregolarità del suolo.<br> La tesi di laurea ha come obiettivo principale l’analisi e la valutazione degli effetti della riabilitazione del cammino assistita dal robot in pazienti con lesioni midollari, in particolare nei muscoli responsabili della flessione ed estensione dell’anca. A tal fine durante le sessioni di riabilitazione svolte presso la Sezione Dipartimentale Centro Mielolesi dell’Azienda Ospedaliero-Universitaria Pisana sono stati registrati dati elettromiografici di superficie e dati cinematici. Il lavoro di tesi è stato infatti sviluppato in stretta collaborazione con i medici fisiatri e i fisioterapisti del Centro.<br> Per le persone con lesione midollare, l’obiettivo della riabilitazione è quello di recuperare le funzioni senso-motorie danneggiate e di raggiungere il massimo livello di indipendenza e autonomia nelle attività di vita quotidiane, come ad esempio la deambulazione.<br> I trattamenti riabilitativi, fino a qualche tempo svolti principalmente con esercizi manuali, oggi possono essere eseguiti con il supporto di sistemi robotici. E’ stato dimostrato che l’integrazione di trattamenti tradizionali e trattamenti basati su tecnologie robotiche permette di ottenere migliori risultati ed in tempi minori. Con l’utilizzo di dispositivi robotici il paziente può infatti eseguire esercizi ripetibili, intensivi e personalizzati. Mediante tali sistemi è possibile effettuare misure quantitative di variabili fisiche associate al movimento per una valutazione oggettiva del trattamento riabilitativo.<br> Nello studio associato a questa tesi di laurea sono stati reclutati 7 pazienti con lesione midollare causata da diversi fattori: sclerosi multipla (4), altre patologie (2) ed incidente (1). Tutti i pazienti hanno svolto sedute di riabilitazione assistita da un robot basato su un sistema di allievo del peso corporeo, un treadmill e due ortesi motorizzate in grado di mobilizzare gli arti inferiori sulla base di uno schema del passo fisiologico, precedentemente programmato.<br>Le registrazioni sono state svolte con una media di due volte alla settimana per ciascun paziente, ed in ogni sessione sono stati registrati dati cinematici – relativi giunti alle articolazioni di anca- e dati elettromiografici relativi al muscoli retto femorale ed bicipite femorale, in entrambi i lati.<br>Sulla base dei risultati di precedenti sperimentazioni effettuate presso lo stesso Centro, il protocollo clinico è stato svolto a due velocità di treadmill ed è stato focalizzato alla valutazione dei muscoli prossimali in quanto sono quelli che maggiormente contribuiscono alla flessione dell’anca .<br>I dati elettromiografici sono stati acquisiti mediante un sistema wireless, grazie al quale è stato possibile registrare anche i segnali provenienti da due footswitch, i cui dati sono determinanti per la determinazione del ciclo del passo. I dati elettromiografici e cinematici sono stati analizzati mediante una serie di routine software sviluppate in ambiente Matlab.<br>Per i dati elettromiografici è stato calcolato l’integrale del segnale suddiviso nelle due fasi di appoggio (stance) e volo (swing). Per i dati cinematici è stato calcolato lo scostamento tra la traiettoria dell’anca effettiva e quella imposta dal dispositivo. Sono stati quindi eseguiti i confronti pre- e post-trattamento. I dati elettromiografici e cinematici sono stati registrati anche su un gruppo di 5 soggetti sani per avere i valori di riferimento.<br> E’ stata svolta anche un’analisi statistica tra l&#39;integrale del segnale EMG e lo scostamento tra traiettoria ideale e traiettoria effettiva a seconda delle differenti condizioni sperimentali (attivo/passivo, velocità 1/velocità 2) e fasi del ciclo del passo (stance, swing) per ciascuno dei due muscoli registrati (bicipite femorale, retto femorale).<br> Nel confronto tra pre- e post-trattamento i dati EMG mostrano aumento dei valori IEMG, soprattutto nel caso attivo. Questo risultato è un indice di un reclutamento muscolare aumentato a seguito del trattamento assistito dal robot. I risultati dei test del cammino confermano l’effetto positivo del trattamento ai fini funzionali. Per quanto riguarda invece i dati cinematici lo scostamento diminuisce e questo indica che nel tempo la traiettoria effettiva si avvicina a quella imposta dal sistema, mostrando una maggiore capacità da parte dei pazienti di seguire con maggior aderenza lo schema del passo fisiologico.<br>I risultati ottenuti confermano l’effetto positivo del trattamento riabilitativo assistito dal robot sull’articolazione dell’anca nel gruppo di pazienti con lesione midollare, in termini di reclutamento muscolare e movimento funzionale.<br><br><br>
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