RICERCA ITALIANA     

Sviluppo di metodi innovativi per la misura di grandezze meccaniche nella ottimizzazione della riabilitazione del movimento

Università degli Studi di Roma "La Sapienza"

Abstract

La ricerca nel campo di riabilitazione si sta espandendo considerevolmente. Infatti, recenti ricerche hanno evidenziato come siano stati sviluppati ed adattati secondo differenti approcci sistemi mecatronici ed altri tipi di tecnologie innovative in ambito riabilitativo. L’impiego di sistemi meccanici nella riabilitazione può essere diviso in tre categorie:
(i) per aiutare i disabili nell’affrontare le loro attività quotidiane;
(ii) per sostenere la mobilità;
(iii) per assistere i terapisti nella conduzione di esercizi ripetitivi nel corso di sedute riabilitative.
Gli obiettivi della presente proposta di ricerca si concentrano sull'ultima categoria, infatti il progetto è di sviluppare:
1) una semplice piattaforma mobile, strumentata con celle di carico (1 e 6 componenti) e matrici per il rilievo della pressione, e controllata in remoto per la riabilitazione degli arti inferiori del paziente, Figura 1;
2) un casco strumentato per misurare le accelerazione della testa del soggetto, Figura 2;
3) sistemi inerziali che monitorizzino i segmenti articolari del soggetto in esame.

Figura 1 - Piattaforma motorizzata.


Figura 2 - Casco strumentato.


Figura 3 - Schema del sistema di teleriabilitazione.

Gli obiettivi scientifici sono i seguenti.
Obiettivo scientifico #1 – indirizzare la pratica riabilitativa fisioterapica proponendo un sistema remotizzato web-based di supervisione e controllo da parte di fisioterapisti, Fig.3;
Obiettivo scientifico #2 - proposta di nuovi e semplici esercizi di training specificamente studiati per la piattaforma motorizzata; questi esercizi devono essere accessibili, efficaci e divertenti, attraverso la simulazione di una grande varietà di movimenti e stimolare la partecipazione dei pazienti anche con l’uso di ambienti virtuali; cosicché questi dispositivi permettano la cura anche di quei pazienti che non avrebbero altrimenti accesso alla terapia necessaria.
Obiettivo scientifico #3 - sviluppo di: (1) un casco strumentato per controllare la stabilità della testa negli esercizi previsti e (2) sistemi inerziali da posizionare sul paziente per ricostruirne il cinematica senza far uso dei costosi sistemi optoelettronici per l'analisi del movimento.
Obiettivo scientifico #4 - definizione di indicatori che permettano una individuazione tempestiva dei sintomi così da posporre, per mezzo di stese esercitazioni svolte direttamente a casa del paziente, l'ospedalizzazione del soggetto.
Obiettivo scientifico #5 - proposta dell'uso di un sistema che migliori l'efficienza ed espanda l’uso della tele-riabilitazione: questo approccio permetterà alle popolazioni rurali di seguire lunghi programmi di riabilitazione in casa, così da ridurre i tempi di permanenza nelle cliniche e da abbattere i costi a carico del Servizio Sanitario Nazionale.
Obiettivo scientifico #6 - permettere la cura di quei pazienti che non avrebbero altrimenti accesso alle terapie necessarie.

Gli obiettivi tecnologici sono i seguenti.
Obiettivo tecnologico #1 - proposta di un progetto innovatore di una piattaforma, che permetta lo svolgimento di semplici task compatibili con la specifica malattia dei pazienti.
Obiettivo tecnologico #2 - il progetto dovrà assicurare un esercizio sicuro ed economico, cosicché sia possibile introdurre i dispositivi nella categoria degli strumenti per la domotica.
Obiettivo tecnologico #3 - controllo elevato della sicurezza, a causa dell'interazione di sistemi elettromeccanici con gli esseri umani.
Obiettivo tecnologico #4 - controllo specifico dei potenziali effetti negativi introdotti dai tempi di ritardo nella attivazione dei dispositivi, dovuto al controllo in remoto ed alla supervisione effettuato via Internet.
Obiettivo tecnologico #5 - sviluppo di un casco strumentato e di sistemi inerziali per ricostruire la cinematica del paziente durante l'esercizio riabilitativo imposto dalla piattaforma motorizzata. <<<

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca

Paolo Cappa Università degli Studi di ROMA "La Sapienza"

Obiettivo del Programma di Ricerca

La riabilitazione robotica è un settore tecnico-scientifico molto ampio e, sebbene la definizione dei singoli termini è ben nota, l'intersezione di queste due aeree è ancora, a parere dei proponenti la presente ricerca, non ancora sufficientemente analizzato. I dispositivi automatici nel campo dell’assistenza tecnologica si stanno sempre più sviluppando, sia per i rapidi sviluppi nel campo delle misure, della robotica e dell’informatica, sia per l’aumento della richiesta di dispositivi che facilitino la vita quotidiana, così da permettere una maggiore indipendenza ai pazienti.
Inoltre, il rapido aumento nelle nazioni evolute della popolazione anziana, ha determinato una maggiore consapevolezza dei bisogni medico-sanitari specifici dei soggetti più anziani.
Ci sono quindi esigenze significative nei confronti delle famiglie, delle personale medico e paramedico che forniscono i servizi medico-sanitari a questa popolazione. Le esigenze nei confronti dell’ambiente familiare aumenteranno e cambieranno con l'età avanzata, particolarmente quando contemporaneamente lo stato di salute peggiora. Un aspetto importante per chi ha la necessità di essere sostenuto nelle attività giornaliere è quello di rimanere integrati nella vita sociale, a dispetto dell’età e delle eventuali disabilità esistenti.
L'idea dei proponenti della presente ricerca è che lo sviluppo dei sistemi automatici, da utilizzare in casa, può aiutare non soltanto i pazienti disabili, ma anche il gruppo nemericamente crescente degli anziani, così da permettere loro di vivere il più a lungo possibile in casa, assicurando un'elevata qualità di vita con il necessario livello di sicurezza, includendo per esempio il controllo dello stato di salute ed eventuali funzioni di supporto/sostegno.
La proposta della presente ricerca si basa sul progetto di una piattaforma motorizzata e sensorizzata, controllata in remoto ed in grado di offrire una terapia robotica allo scopo di rispondere alla pressante esigenza do sviluppo di nuovi e più efficaci sistemi di riabilitazione. Una rivisitazione sistematica delle ricerche condotte in ambito fisioterapico suggerisce che le terapie motorie tradizionali siano il solo strumento per il quale siano osservabili risultati concreti in ambito riabilitativo.
La proposta attuale si basa sui principi seguenti:
1. lo sviluppo di un dispositivo di riabilitazione strumentato, così da introdurre il semplice esercizio di allenamento direttamente nell’ambiente familiare; il dispositivo è direttamente programmabile dai fisioterapisti sia direttamente che a distanza;
2. il risultato dell’esercizio di training scelto viene valutato a distanza dal fisioterapista.

Il metodo che sarà adottato nella proposta attuale può essere schematizzato come segue:
1. migliorare la funzionalità, non l'anatomia, per aiutare i pazienti, cosicché la soluzione tecnologica sia focalizzata sul compito;
2. usare prodotti di tipo industriale già commercializzati, per evitare le difficoltà nello sviluppare dei dispositivi ad-hoc che può determinare l'uso di componenti inadeguati, pericolosi o di facile guasto;
3. mantenere l'end-user ed il personale medico e para-medico strettamente coinvolti nel processo di progettazione, di modo che tutti gli utenti finali del nuovo strumento di riabilitazione siano ampiamente coinvolti sin dall'inizio; e, per concludere,
4. includere il processo di progettazione in un ciclo iterativo di progetto-valutazione, che permetta alla tecnologia ed agli strumenti valutativi/metodologici di svilupparsi parallelamente ed in accordo.
Per realizzare gli obiettivi precedentemente indicati, saranno molte le specifiche da considerare nella progettazione del dispositivo sperimentale: intrinseca semplicità, facilità di montaggio ed uso, spazio di lavoro, capacità di carico, velocità, ripetibilità e precisione, volume e costo.
La ricerca proposta proverà a rispondere ad alcune delle domande che, in letteratura, non hanno ancora trovato una efficace risposta. Queste domande sono qui appresso elencate.
1. Quale è la tipologia di esercizi in remoto che possono essere utilizzati dal riabilitatore in sicurezza sia per il paziente che per il terapista?
2. Quale è la morfologia e la struttura meccanica ottimale dell’apparato di riabilitazione (velocità, attuatori, giunti, gradi di libertà, dimensioni, end-effector, tipo di controllo)?
3. Quale sarà l'interfaccia uomo/macchina? Come il paziente sarà collegato ed interagirà meccanicamente con il dispositivo?
4. Che cosa dovrebbe essere percepito come bio-feedback per essere analizzato e misurato, così da dare un'indicazione sul grado di recupero?
5. Come possiamo far diventare le informazioni del bio-feedback l’input di un algoritmo intelligente, che regoli il livello della difficoltà dell’esercizio, aumentandolo o diminuendolo, secondo le prestazioni dei pazienti?
6. Come comunicheranno il terapista ed il paziente con il dispositivo? Quale sarà il livello di questa comunicazione ed il modo di comunicare?
7. Quale sarà la affidabilità e sicurezza del sistema di controllo di tipo remotizzato?.

Le risposte alle precedenti domande contribuiranno allo sviluppo e all'ottimizzazione del progetto del nuovo dispositivo per la tele-riabilitazione, per fare anche emergere le potenzialità di questa tecnologia.
La piattaforma strumentata verrà progettata in modo da poter assicurare quattro modalità differenti di funzionamento:
1. modalità totalmente passiva;
2. modalità di supporto al movimento del paziente;
3. modalità di guida del movimento lungo il percorso previsto;
4. modalità di resistenza al moto imposto dal paziente.

Le unità di ricerca svilupperanno i seguenti componenti principali hardware e software:
1. una struttura e un regolatore meccatronico,
2. gli end-effectors,
3. un sistema di controllo ed il software relativo,
4. un'interfaccia grafica per l’utente,
5. un sistema di archiviazione dei dati,
6. diversi sistemi di misura complessi articolati ed integrati, e
7. un sistema di sicurezza.

• Il progetto e lo sviluppo meccanico includono:
* end effectors del sistema;
* strumenti e dispositivi per i diversi esercizi che costituiscono l'interfaccia del dispositivo con l'utente;
* controllo adattativo;
* sistema per le misure biomeccaniche e differenti sensori in grado di monitorare le performance ed acquisire i dati
* il sistema di sicurezza, in quanto il nuovo ambiente non dovrebbe generare nuovi rischi.

• Lo sviluppo e l'analisi dei moduli di software includeranno:
* programmi che sostengono le funzioni del sistema di tele-riabilitazione;
* moduli che raccolgono ed analizzano i dati ricevuti dai differenti sensori;
* progetto di un database che memorizzi ed ordini tutte le prove ed i dati trattati;
* modulo di analisi di dati;
* interfaccia grafica per l’utente;
* protocolli di comunicazione. <<<

Durata

24 mesi

Base di partenza scientifica nazionale o internazionale

2.2.1 INTRODUZIONE
L'esercizio fisico ha diversi effetti positivi sugli anziani e sui disabili; durante gli ultimi anni parecchi studi sono stati pubblicati ed hanno sempre messo in luce l’effetto positivo indotto dall’allenamento fisico [1-3]. Più precisamente, l'esercizio previene e riduce il rischio di sviluppare le condizioni secondarie che si presentano nel declino funzionale e nella stasi fisica [4]. Un esercizio regolare focalizzato sul fitness è associato ad una riduzione significativa del grado di dipendenza e dell'inabilità negli anziani. Relazioni empiriche fra la forma fisica, la cognizione e la salute fisica negli anziani, sono ormai ben definiti [5]. I semplici movimenti imposti ai soggetti possono aiutare gli anziani a riacquistare una funzionalità motoria nei gesti quotidiani. Sebbene molti dei miglioramenti registrati nelle prestazioni diminuiscono quando l’allenamento si ferma, le differenze fra i gruppi in alcune prestazioni rimangono significative anche dopo due anni; infatti nei pazienti geriatrici che si sono limitati ad una vita sedentaria si osserva un declino funzionale avanzato [6]. L’analisi dei dati inoltre ha dimostrato che persone fisicamente attive hanno un rischio più basso di sviluppare l’Alzheimer rispetto alle persone sedentarie [7]. L’allenamento sembra essere infatti collegato con la minore perdita del tessuto del cervello durante l’invecchiamento. Nei paesi con diete ricche di grassi animali, inoltre, si tende ad avere un’incidenza più alta di demenza; questi risultati hanno condotto all'ipotesi che facilitare quelle attività fisiche destinate a prevenire e controllare i disturbi cardiovascolari potrebbero anche essere efficaci nella prevenzione della demenza [8].

2.2.2 SISTEMI DI TELERIABILITAZIONE
I risultati mostrati nella Sezione 2.2.1 ampliano la possibilità di una specifica ricerca e lo sviluppo di sistemi che potrebbero assistere i soggetti nel recupero dei movimenti funzionali in modi ripetitivo e ripetibili [9,10]. Il denominatore comune di tali sistemi consiste nell’assistere i pazienti nella pratica di movimenti funzionali come la postura, l’equilibrio [11] o il cammino su tapis-roulant [12,13], con un grado di supporto meccanico che permetta movimenti che altrimenti non sarebbe possibile effettuare senza l’assistenza di personale medico fisioterapico. Sebbene la fisioterapia raggiunga dei risultati evidenti, i metodi e le tecniche utilizzate risultano comunque “rudimentali” ed avviate ad essere superate nel futuro; sorge quindi la necessità di sviluppare sistemi innovativi, giustificata anche dalla evidenza scientifica per la quale la ripetizione attiva di movimenti può avere un effetto sostanziale nel recupero delle funzioni motorie successive a danni celebrali [14-17]. Si richiede comunque che il soggetto venga sottoposto ad un programma intensivo; questo tipo di trattamento grava sul sistema sanitario che risulta inoltre presentare delle inadeguatezze nell’adempimento di tale compito; la difficoltà maggiore risiede nella richiesta che il personale medico e paramedico lavori direttamente con i pazienti. D’altra parte è ampiamente accettato che i movimenti ripetuti possano essere dispensati al paziente da un sistema automatico. Per tale motivo negli ultimi anni è stato dedicato un grande sforzo alla progettazione e lo sviluppo di sistemi automatici che è giustificato dalla crescente domanda di ricovero e cura dovuto all’aumento dell’età media della popolazione delle nazioni evolute.
Detti sistemi automatici riabilitativi sono conseguentemente progettati e sviluppati:
(i) per alleviare gli aspetti intensivi della riabilitazione fisica;
(ii) per mettere a disposizione nuove tipologie di esercizi non disponibili nella pratica odierna;
(iii) per ottenere un maggiore coinvolgimento dei pazienti ed un migliore impatto sui risultati medici conseguiti [18,19].
Tuttavia i sistemi automatici di riabilitazione commercializzati sino ad ora provengono da Istituti di Ricerca e sono stati utilizzati principalmente all’interno di tali Istituti e solo da poco tempo tali sistemi sono usati, seppure parzialmente, in ambito clinico. Al contrario sistemi meccanici semplici ed economici ad uso demotico che sono attualmente commercializzati non sono sensorizzati né connessi in remoto ad una rete di trasmissione dati, e quindi non è presente un controllo remoto delle azioni o degli eventuali progressi del paziente che li utilizza. Perciò i pazienti devono recarsi periodicamente negli Ospedali allo scopo di avere una valutazione sui loro progressi con tutte le complicazioni che derivano dal fatto che tali soggetti spesso non sono completamente autonomi. Inoltre, gli esercizi che il paziente compie quando è a casa non sono normalmente interattivi e spesso risultano ripetitivi e noiosi, demotivando il paziente stesso nell’esecuzione della terapia prescritta con il conseguente aggravamento del quadro clinico. Allo scopo di raggiungere un miglioramento nella riabilitazione conseguente all’uso di sistemi automatici e permetterne un utilizzo estensivo nella domotica, è stata proposta la tele-riabilitazione basata sul web che utilizza un complesso sistema di controllo senza la continua e diretta supervisione del terapista. In una recente ricerca infatti, è stato proposto un sistema di tele-riabilitazione per il braccio e la mano offesi da traumi dovuti a ictus celebrale; esso è in grado di:
(i) facilitare movimenti ripetitivi dell’arto leso;
(ii) attuare un programma fisioterapico personalizzato;
(iii attuare un feed-back sui progressi fatti dai pazienti durante la terapia [20].
In maniera simile è stato proposto un sistema per la riabilitazione della caviglia [21]. Una supervisione remota da parte del personale medico può successivamente monitorare i progressi, cambiare la tipologia di esercizio e fornire commenti o consigli al paziente. A dispetto del potenziale beneficio dimostrato da tali sistemi, essi non sono commercializzati ancora. I motivi di tale assenza sul mercato di dispositivi elettromedicali per la tele-riabilitazione sono:
1. il soggetto vede nel sistema una potenziale barriera dovuta alla complicazione tecnologica [22];
2. i fisioterapisti percepiscono un sistema automatizzato come un problema e non una soluzione [23];
3. un sistema automatico è generalmente privo di capacità di osservazione e decisione basata sulle differenti tipologie di pazienti con cui deve interagire [23];
4. la sicurezza del paziente è un requisito di primaria importanza e talvolta non sufficientemente analizzato [23].

2.2.2.a PIATTAFORMA MOTORIZZATA
Mantenere l’equilibrio durante la postura è un prerequisito importante per le attività della vita quotidiana. Riconoscendo il ruolo essenziale della posizione eretta, molti studi sono stati incentrati sulla comprensione dei meccanismi fisiologici che sono alla base del controllo della postura [24,25] ed i disordini dell’equilibrio [26]. Un maggiore comprensione di tali aspetti è stata raggiunta con l’avvento e l’utilizzo della posturografia dinamica: l’adattamento dell’equilibrio tramite le risposte fisiologiche provocate da perturbazioni posturali controllate. La più diffusa tecnica è quella di perturbare la postura tramite movimenti repentini della piattaforma di supporto sopra la quale il paziente è posizionato [27]: traslazioni orizzontali [28] e dorsoflessioni o flessioni plantari tramite rotazioni sui giunti di caviglia [29]. Gli studi condotti con tali dispositivi hanno rivelato informazioni importanti sul meccanismo che presiede al controllo posturale in soggetti sani e patologici [29]. Tuttavia molte delle piattaforme commercialmente disponibili presentano limitazioni nell'uso. Il primo fra tutti è legato alle dimensioni del sistema e della superficie di supporto, che molte piattaforme risultano essere molto ridotte non consentendo al paziente di compiere il corretto posizionamento dei piedi. Ad esempio, Allum [30] usa una tipologia di piattaforma dove i piedi del paziente sono fissati tramite appositi dispositivi a velcro per impedire allo stesso di compiere passi oltre la piattaforma. Esperimenti che utilizzano superfici di sostentamento più grandi hanno come linea comune evidenziare l’importanza delle correzioni nel posizionamento dei piedi quando l’equilibrio è compromesso [31]. Il secondo aspetto legato ai limiti dei sistemi per lo studio posturale, è costituito dal fatto che le velocità e gli spostamenti ottenibili con tali dispositivi non risultano spesso sufficienti per destabilizzare il soggetto. Ad esempio la rotazione massima ottenuta tramite la piattaforma più utilizzata Neuro-Com causa difficilmente destabilizzazioni dell’equilibrio in soggetti giovani e moderati problemi negli anziani e soggetti affetti da Parkinson [32]. Inoltre il terzo aspetto consiste nel fatto che molte piattaforme mobili possono solo produrre perturbazioni in un’unica direzione, tipicamente nel piano sagittale. Perturbazioni multidirezionali possono fornire più informazioni poiché la pratica quotidiana e lo svolgimento di compiti più o meno complessi si configura come un task multidirezionale. Studi che hanno usato perturbazioni del tipo sopracitato hanno svelato delle anormalità in pazienti sui quali l’utilizzo di tecniche unidirezionali non aveva apportato nessun risultato [33]. Inoltre un protocollo multidirezionale riduce la possibilità di previsione da parte del paziente risultando quindi maggiormente identificative delle azioni che si compiono nella vita quotidiana in cui sono predominanti gli aspetti casuali [34].
Un nuovo apparato Caren (Motek, Amsterdam) basato su una configurazione nota come piattaforma di Stewart [35,36], è recentemente divenuto disponibile commercialmente; esso consiste in una piattaforma di 2 metri di diametro movimentata da 6 attuatori idraulici controllati tramite software. L’interfaccia grafica di cui si serve il sistema permette di variare alcuni parametri tra cui la posizione e l’orientamento angolare (3 traslazioni e 3 rotazioni, in tutto 6 gradi di libertà). Al contrario degli altri apparati, Caren può essere programmata per ruotare attorno a qualsiasi posizione offrendo un insieme di configurazioni diverse per diversi tipi di studio posturale. L’abilità nel controllare o restringere il campo di movimento della piattaforma al fine di trovare una corrispondenza tra le varaibili dell’apparato stesso e quelle identificative dei giunti articolari del paziente può portare ad esempio alla comprensione della importanza dei segnali priorecettivi dagli arti inferiori comparati con quelli dei muscoli del collo e del tronco.

2.2.2.b SISTEMI INERZIALI PER IL RILIEVO DELLA CINEMATICA DEI SEGMENTI CORPOREI
La posizione, la velocità e le accelerazioni subite dalla testa sono variabili rilevanti nell’analisi e la stima delle capacità di equilibrio di un soggetto [37-39], poiché rappresentano gli input effettivi all’apparato vestibolare. La misura del moto della testa, ed in generale della sua cinematica viene di solito eseguita tramite sistemi stereo- fotogrammetrici. Tuttavia la complessità ed i costi dei suddetti apparati può rappresentare un problema quando sono sufficienti ridotte quantità di dati per valutare un quadro clinico; in più i sistemi opto-elettronici non possono essere usati al di fuori di un laboratorio biomeccanico e quindi in situazioni reali e ciò accade similmente per lo studio della cinematica dei segmenti corporei. Il decremento dei costi dei componenti elettronici, associato all’avanzamento della miniaturizzazione dei componenti stessi, ha determinato una rilevante incremento dell’uso dei sensori di movimento nello studio dell’analisi del movimento in ambito clinico. Da ciò molteplici studi sono stati dedicati allo sviluppo di sistemi meno sofisticati ma a basso costo, in grado di acquisire variabili cinematiche in ambienti con spazi di lavoro non vincolati.
Per superare questa limitazione sono state proposte delle tipologie di sensori indossabili ed utilizzabili sia in laboratorio che all’esterno. Tali tipologie possono essere suddivise in base al principio di funzionamento dei sensori: tecniche basate sull’uso di un tipo di trasduttori, per esempio accelerometri (AC) [40-41], sensori magnetici [42], giroscopi miniaturizzati [43], detettori GPS [44]; le tecniche di data fusion basate sulla combinazione di accelerometri e giroscopi [45], oppure AC e campo magnetico terrestre [46]. Per quanto attiene lo sviluppo di di un casco strumentato la ricerca che qui si propone è focalizzata su sistemi interamente equipaggiati con AC poiché essi stanno divenendo sempre più economici e compatti. La letteratura del settore indica che sono stati svolti studi al fine di ottenere una configurazione ottimale di un insieme di AC, di individuare un ottimale algoritmo di post-processing per estrarre la massima informazione dal moto del corpo rigido rappresentato dal cluster degli accelerometri stessi. Morris [47] propose di utilizzare 6 singoli accelerometri ad 1 grado di libertà e Liu [48] un algoritmo di ottimizzazione per ridurre l’intrinseca instabilità che caratterizza l’insieme di 6 input accelerometrici; Padgaonkar [49] svilupparono un sistema equipaggiato con 9 AC lineari nella configurazione così detta “3-2-2-2”; tuttavia il set-up del sistema richiede un posizionamento accurato degli AC per poter elaborare i dati acquisiti. La letteratura scientifica rivela un ampio utilizzo di detti sistemi; infatti la configurazione “3-2-2-2” è usata in due campi di applicazione separati:
(a) valutazione delle elevate accelerazioni che provocano leggeri danni celebrali,
(b) misure di moto del corpo umano.
Riguardo al punto (a), il sopraccitato schema “3-2-2-2” venne usato per studiare gli impatti automobilistici tramite l’utilizzo di manichini da crash-test [50,51], le accelerazioni del capo di alcune cavie durante impatti controllati [52], l’efficacia della protezione offerta da elmetti da football americano [53]. Crisco et Al.[54] proposero un algoritmo innovativo al fine di calcolare l’accelerazione lineare ed il punto di impatto di un sistema che utilizza accelerometri lineari; la limitazione principale di tale studio fu che la metodologia presentata permetteva il calcolo solo delle accelerazioni lineari. Riguardo al punto (b) Giansanti [55] analizzò numericamente le prestazioni di clusters accelerometrici a 6 e 9 assi in applicazioni biomeccaniche. I risultati portarono alla conclusione che anche un ridotto errore sperimentale portava l’inaffidabilita della soluzione proposta da schemi accelerometrici, dovute essenzialmente alla deriva numerica dovuta al post-processing. Baselli [56] utilizzò 12 AC lineari per equipaggiare un elmetto tramite 4 accelerometri triassiali; il sistema era in grado di determinare la accelerazione angolare della testa e la compente a-g relativa all’apparato vestibolare. Lo stesso schema fu indicato da Zappa [57] come il minimo set-up in grado di stimare lo stato completo di accelerazione di un corpo rigido ed assicurare una soluzione unica. Parsa [58,59] propose un algoritmo generale per un numero generico di AC triassiali, in grado di valutare la velocità angolare e l’accelerazione angolare di un corpo rigido adottando una tecnica stabile di data-fusion. Mentre il moto planare venne recentemente investigato da Williams and Fyfe [60] determinando la configurazione minima di AC, il caso in 3 dimensioni non è stato ancora studiato.
Inoltre non sono stati finora proposti algoritmi in grado di risolvere lo schema ridondante con un numero generico di accelerometri mono o bi-assiali, orientati in modo generico e resi solidali ad un corpo rigido. Tale schema esaminato comparativamente con quello in cui si utilizzavano accelerometri triassiali risulta essere una soluzione meno costosa e potrebbe rappresentare un miglioramento delle caratteristiche del sistema di misura grazie alla ridondanza delle informazioni. <<<