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INIZIO_TESTO_DA_INDICIZZARE

UNITA' DI RICERCA

italiano - english
Bibliografia
BIBLIOGRAFIA DI CARATTERE GENERALE
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2. Comolli L., Cantatore A., Zappa E., Bocciolone M., Molteni F., Hint@Lecco project: metrological charactetization of a cycle-ergometer; SIAMOC 2005, Tirrenia (Pisa), October 26-29, 2005
3. Mimmi G., Pennacchi P., Sistema per l’analisi biomeccanica della pedalata, XIV Congresso Aimeta- Ottobre 99 – Como
4. Mimmi G. et al., Biomechanical Analysis of Pedalling for Rehabilitation Purposes: Experimental Results on Two Pathological Subjects and Comparison with Non-pathological Findings, Computer Methods in Biomechanics and Biomedical Engineering, Vol. 7, No. 6, December 2004, pp. 339-345
5. Fregly B. J. et al., Crank inertial load has little effect on steady state pedalling coordination, J. Biomechanics, Vol. 29, No. 12, pp. 1559-1567, 1996
6. Gföhler M. et al., Test Bed with Force-Measuring Crank for Static and Dynamic Investigations on Cycling by Means of Functional Electrical Stimulation, IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering, Vol. 9, No. 2, June 2001
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8. Teulings H.L. et al., Parkinsonism reduces coordination of fingers, wrist, and arm in fine motor control, Experimental Neurology, 146, pp.159-170, 1997
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12. Molteni F., Caimmi M,Maini E.S., Sabatini A.M., Analisi cinematica di movimenti ADL dell’arto superiore, Europa Medicophysica Vol 39,,N 3 , Suppl 1 2003
13. Molteni F., Caimmi M.,Maini S.,Sabatini A., Rossini M., Franzini A., Instrumental kinematic approach for assessing upper limb motor control in PD, Movement Disorders, Vol 17, Suppl 5 2002
14. Molteni F., Bertoni M., Caimmi M., Magoni L., Rossini M,. Equinovarus foot in upper motor neuron sindrome, Physical Medicine and Rehabilitation: State of Art Reviews 2002
15. Molteni F., Caimmi M., Ghislanzoni M., Magoni L., Rossini M., La stimolazione elettrica funzionale: basi razionale ed applicazioni cliniche, Trattato di Medicina Riabilitativa Idelson Gnocchi 1999
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23. Hesse S., Konrad M., Uhlenbrock D., Treadmill walking with partial body weight support versus floor walking in hemiparetic subjects, Archives of Physical Medicine & Rehabilitation 1999;80(4):421-427
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31. Dietz V., Harkema Susan J., Locomotor activity in spinal cord-injured persons, J Appl Physiol 96; 1954-1960; May 2004
32. Hidler J., Nichols D., Pelliccio M., Brady K., Advances in the understanding and treatment of stroke impairment using robotic devices, Top Stroke Rehabil 2005; 12: 22-35
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34. Mirbagheri MM., Tsao C., Pelosin E., Rymer WZ., Therapeutic Effects of Robotic-Assisted Locomotor Training on Neuromuscular Properties, Proceedings of the IEEE 9th International Conference on Rehabilitation Robotics (ICORR), Chicago USA, 2005:561-564
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36. Segedy Andria, Futuristic gait system lets a robot do the walking, Bio Mechanics 2002; 1
37. Wirz M., Zemon D.H., Rupp R., Scheel A., Colombo G., Dietz V., Hornby T.G., Effectiveness of automated locomotor training in patients with chronic incomplete spinal cord injury: a multicenter trial., Arch Phys Med Rehabil 2005; 86:672-80

BIBLIOGRAFIA RELATIVA ALLA ELABORAZIONE ED INTERPRETAZIONE DEI DATI
38. Young HD. Statistical Treatment of Experimental Data. McGraw-Hill, 1962
39. Lipson C, Narendra JS. Statistical design and analysis of engineering experiments. MacGraw-Hill, 1973.
40. Taylor JR. An introduction to error analysis. University Science Books, 1982
41. Lacy OL. Statistical methods in experimentation. McMillan, 1953.
42. Parzen E. Modern probability theory and its applications. J. Wiley 1960
43. Papoulis A. Probability, Random Variables and Stochastic Processes. McGraw-Hill, 1965

BIBLIOGRAFIA RELATIVA ALLA METROLOGIA
44. ISO 3534, Statistics-Vocabulary and Symbols, International Organization for Standards, Geneva. 1985
45. BS 5233, Glossary of terms used in metrology, British Standards Institution, London 1986
46. ISO 10012-2, Quality assurance requirements for measuring equipment - part 2: control of measurement process. 1997
47. ISO/IEC GUIDE 25, General requirements for the calibration and competence of testing laboratories, 1990.
48. ISO 10012-1, Quality assurance requirements for measuring equipment - part 1: metrological confirmation system for measuring equipment, 1993

Programma di ricerca

Sviluppo di metodi innovativi per la misura di grandezze meccaniche nella ottimizzazione della riabilitazione del movimento
Università di riferimento
Politecnico di MILANO - MECCANICA - ()
Responsabile dell'Unità di ricerca
Marco Francesco Bocciolone
Descrizione
L'attività di ricerca svolta dall'UO del Politecnico di Milano ha per scopo lo sviluppo di tecniche di misura per l’analisi del movimento degli arti inferiori e superiori.
L'articolazione delle attività è prevista nelle fasi specificate di seguito specificate.
FASE 1 (mesi 1-3): in questa fase, propedeutica per le successive, si procederà, ad una approfondita ricerca bibliografica necessaria a completare le conoscenze già acquisite dai ricercatori dell’U.O. del Politecnico di Milano nelle ricerche in corso.
FASE 2 (mesi 4-6): in questa fase si procederà alla taratura dei modelli numerici. La simulazione avverrà mediante il supporto del software multi-body general-purpose MSC Adams e del pacchetto specificatamente dedicato alla biomeccanica LifeModeler che permettono di:
- ricostruire la struttura antropometrica del soggetto (apparato articolare e muscolare) sulla base del database interno o mediante dati provenienti da MRI (Risonanza Magnetica);
- inserire una protesi o una differente locazione delle inserzioni muscolari;
- valutare le forze di contatto con l’ambiente (ad es. suolo-pianta dei piedi), tra parti dell’apparato articolare (ad es. condilo femorale-piatto tibiale) e tra elementi di protesi (ad es. hip stem e acetabular liner nelle protesi d’anca);
- valutare il grado di recupero motorio mediante calcolo della dinamica diretta del soggetto durante il movimento interessato.
La procedura di taratura verrà effettuata attraverso misure effettuate su soggetti sani presso il laboratorio di gait-analysis del Centro di Riabilitazione di Villa Beretta dotato di un sistema optoeletronico BTS Bioengineering SpA mod. Elite Clinic 2002 con 8 telecamere a infrarossi a 100 Hz di campionamento. Il soggetto verrà trattato secondo il protocollo Helen Hayes (o di Davis) che prevede l’utilizzo di 15 marker cartarifrangenti in punti di repere (7 per gamba e uno sull’osso sacro) per l’identificazione delle traiettorie, delle grandezze angolari (angoli di flesso-estensione, abdo-adduzione e extra-intra rotazione delle principali articolazioni), della velocità, delle accelerazioni e quindi conoscere in dettaglio la cinematica del movimento dei segmenti corporei sul quale sono stati posizionati i marker. Il sistema è completato da due piattaforme dinamometriche Kistler Instrument Corp. mod 9281B dotate ciascuna di quattro celle di carico piezoelettriche triassiali grazie alla quale si è in grado di disporre delle tre componenti di forza, delle tre coppie e delle le coordinate del centro di pressione dei pieie in appoggio sulla pedana in funzione del tempo.
FASE 3 (mesi 7-12): in questa fase, si procederà alla caratterizzazione metrologica dei trasduttori MTx del sistema XBusMaster della Xsens Technologies B.V. Tali trasduttori permettono di misurare l’orientamento e la cinematica 3D dei segmenti corporei sui quali sono fissati utilizzando accelerometri, giroscopi, bussole di tipo MEMS e termometri per la compensazione termici). Per quanto riguarda la taratura dei sensori di accelerazione si procederà attraverso il metodo di confronto utilizzando campioni di riferimento in dotazione all’U.O.; per i giroscopi si procederà alla progettazione e alla costruzione di dispositivi dedicati (pendoli …).
Si valuteranno le tecniche più opportune per il trattamento dei segnali e l’analisi dei dati al fine di ottenere i parametri cinematici della camminata “naturale” (in assenza di tutori) che è anche quella più critica da identificare non essendo i punti su cui vengono effettuate le misure di accelerazione vincolati a seguire una direzione predefinita costringendo quindi a “correggere” il movimento degli assi dello strumento mediante l’utilizzo di giroscopi in modo da poter fornire il movimento nella direzione principale di cammino e nelle due direzioni ortogonali. In questa fase le misure effettuate con i sistemi inerziali potranno essere completate con quelle effettuate con velocimetri laser-doppler (Ometron mod. VH 300) e/o trasduttori di spostamento laser a misura della differenza di fase tra raggio di emissione e quello di ritorno (FAE mod. LS 111 FA).
Risultati attesi: il successo delle operazioni condotte nelle fasi 2 e 3 sarà valutato attraverso l’implementazione di procedure di incrocio, confronto e correlazione tra i risultati forniti dai modelli multi-body dedicati e dal sistema optoeletronico con pedana dinamometrica del centro di riabilitazione di Villa Beretta. Si disporranno in forma diretta dalle misure dati affidabili sulla cinematica del movimento e in forma indiretta, attraverso gli output del modello multi-body, dati sulla dinamica.
FASE 4 (mesi 13-18): in questa fase, si procederà innanzitutto a definire, in collaborazione con i partner del centro di Riabilitazione di Villa Beretta, nuovi protocolli di riabilitazione basati sui dati forniti dai sistemi di misura già implementati o da progettare e installare su ortesi già in uso (cicloergometro, lokomat, …) da parte dell’U.O. del Politecnico di Milano (utilizzando anche sensori di deformazione a fibra ottica, trasduttori wireless di deformazione e accelerazione, …).
Per quanto riguarda l’analisi della camminata libera, a partire dalla misura delle velocità del bacino e dei due arti inferiori nella direzione principale di cammino e sugli assi ortogonali si procederà all’identificazione degli eventi del ciclo del passo, all’estrapolazione (o stima) dei parametri spazio-temporali del ciclo del passo, all’identificazione di un indice che possa correlare le velocità individuate con grandezze che esprimano l’efficienza della camminata, alla valutazione di indici di fluidità e ripetibilità del movimento.
In questa fase sarà importante l’interazione con l’U.O. dell’Università Politecnica delle Marche che, avendo sviluppato sistemi di misura della pressione inseriti o inseribili nelle solette delle calzature, potrà rendere disponibili informazioni sulle forze scambiate verso terra sia nella camminata libera sia nella camminata guidata da ortesi (Lokomat).
FASE 5 (mesi 19-24): in questa fase, si procederà a trasferire i risultati fin qui ottenuti nelle attività svolte dalle altre U.O.; in particolare i sistemi inerziali e le tecniche di misura sviluppati verranno applicati a pazienti “trattati” sulla piattaforma motorizzata. In questa fase le metodologie sviluppate verranno applicate anche per l’analisi del movimento degli arti superiori. Tali analisi mostrano complessità maggiori rispetto a quelle mirate agli arti inferiori sui quali tra l’altro sono rivolti i più importanti sforzi di ricerca. Sarà qui tra l’altro necessario definire modalità di analisi funzionale strumentale per il trattamento delle disabilità da disordini del movimento/coordinamento degli arti superiori; grazie a tali analisi si potrà giungere alla valutazione della funzione dell’arto superiore in condizioni di reali attività correlabili alla vita quotidiana, superando dei limiti impliciti ed intrinseci della sola osservazione clinica.