Valutazione di tecniche numeriche per l’identificazione della funzionalità di ortesi articolate piede-caviglia

Lo studio in vivo della cinematica articolare, per il singolo paziente, è fondamentale per sviluppare e progettare dispositivi, quali HAFO custom made. Il loro utilizzo è necessario per il trattamento del sistema muscolo scheletrico o neurologico dell’articolazione tibio-tarsica, con l’obiettivo di garantire al paziente un cammino che sia il più fisiologico possibile. Per ottenere le informazioni necessarie alla determinazione dei parametri articolari della caviglia, il movimento viene prima acquisito mediante tecniche di motion capture e poi elaborato mediante l’utilizzo di tecniche numeriche. Nel presente lavoro di tesi vengono valutati due approcci funzionali: - SARA (Symmetrical Axis Rotation Approach); - IHA (Instantaneous Helical Axis). Allo stato dell’arte, i metodi per analizzare la cinematica articolare sono i metodi predittivi ed i metodi funzionali. I primi si basano sulle equazioni di regressione e richiedono l’adozione di protocolli specifici per il posizionamento dei marker. Gli approcci funzionali, invece, introdotti per superare alcune limitazioni delle tecniche predittive, si basano sul moto relativo tra una coppia di segmenti corporei rispetto all'articolazione identificata. Non richiedono il posizionamento specifico di marker sui punti di riferimento anatomici e l’unico requisito, per ottenere la posizione e l’orientamento dei segmenti relativi, è che ciascun corpo rigido sia composto da almeno tre marker. I metodi funzionali sono potenzialmente adatti nei casi di deficit motorio e quindi possono essere utilizzati per diverse categorie di pazienti. Lo scopo del seguente lavoro di tesi è stato quello di andare ad analizzare i metodi SARA ed IHA, per valutare la cinematica articolare tra due gusci rigidi, guscio solidale alla gamba e guscio solidale al piede, al fine di poter progettare un’ortesi piede-caviglia. Per varie prove del cammino e di dorsiplantarflessione è stato individuato l’asse istantaneo di rotazione, ovvero il fascio d’assi e l’asse medio e sono state messe in risalto le differenze inter-approccio, in termini di posizione ed orientamento degli assi rispetto ai malleoli. Dall’analisi dei risultati, si è osservato come gli assi di rotazione calcolati con IHA mostrassero una scarsa ripetibilità e quindi una dispersione maggiore rispetto agli assi ottenuti attraverso l’algoritmo SARA, i quali, risultano essere molto più concentrati. Il metodo SARA quindi, restituisce dei dati “confortanti” e realistici, in quanto, al fine della realizzazione di una HAFO, bisogna che il moto relativo tra i gusci, una volta montato il giunto, segua quello individuato durante una deambulazione normale, ammettendo eventualmente una limitata e definita variazione nell’intorno dell’asse ideale.