Studio delle sinergie muscolari durante il cammino nei pazienti affetti da lombalgia: valutazione quantitativa prima e dopo un protocollo di riabilitazione funzionale = Study of muscle synergies obtained from statistical gait analysis in patients with low back pain: quantitative evaluation before and after a functional rehabilitation program

La tesi si propone di estrarre le sinergie muscolari in pazienti affetti da lombalgia (indicata con l'acronimo LBP, dall'inglese "Low Back Pain"), considerando l’attività elettromiografica di superficie (EMG) correlata alla deambulazione, per valutare la possibilità di utilizzare lo strumento dell’analisi statistica del cammino, unita all’estrazione delle sinergie muscolari, per fornire al personale medico un riscontro oggettivo e numerico dei risultati della riabilitazione funzionale, che, oltre ad avere un effetto antalgico, è mirata al recupero dell’attività motoria. Lo studio è stato portato avanti grazie alla collaborazione tra il Politecnico di Torino e il presidio sanitario San Camillo di Torino, che ha permesso l’analisi del cammino su di una popolazione selezionata in modo tale da avere pazienti che presentassero la sola patologia della lombalgia, senza comorbidità. Alla base delle sinergie muscolari vi è la teoria secondo la quale il sistema nervoso centrale semplifichi i comandi neurali inviati alle unità motorie raggruppando i muscoli in gruppi (da qui il concetto di sinergie) deputati allo svolgimento di compiti simili per l’espletamento della richiesta motoria. Lo scostamento dell’attività muscolare stimata dall’algoritmo di Non-Negative Matrix Factorization (NNMF) dalla matrice dei segnali sEMG originali viene misurato attraverso il parametro del VAF (Variance Accounted For). Le sinergie muscolari ottenute prima e dopo un protocollo di riabilitazione fisioterapico sono state confrontate tra loro, verificando l’eventuale correlazione con le variazioni di valori presenti nella scala NPRS (Numeric Pain Rating Scale), relativa al dolore percepito dai pazienti prima e dopo il trattamento fisioterapico. Inoltre, poiché il cammino è stato effettuato sia a velocità normale (scelta spontaneamente dal soggetto) sia a velocità aumentata, il lavoro è volto anche ad una ricerca di eventuali differenze significative tra le sinergie muscolari nelle due condizioni di velocità. Le sinergie muscolari sono state estratte utilizzando un codice scritto in linguaggio MATLAB, ottimizzato per i soggetti della popolazione analizzati. Tale linguaggio è alla base anche dei codici usati per la rappresentazione dei risultati, in termine di pesi muscolari, coefficienti di attivazione, curve VAF, consistenza dei risultati intra-soggetto e ulteriori indicatori sulla durata ed ampiezza dei coefficienti di attivazione muscolare. Scopo principale della tesi è quello di ricercare correlazioni tra il mutato quadro clinico – dovuto al trattamento fisioterapico e rappresentato dalla scala dolore NPRS – e le eventuali differenze nella ricostruzione del comando neurale (le sinergie muscolari), in termini di numerosità delle sinergie ricostruite, di consistenza intra-soggetto dei risultati ottenuti e secondo altri indicatori utilizzati in letteratura.