Studio delle sinergie muscolari estratte durante differenti condizioni di equilibrio monopodalico in pazienti affetti da instabilità cronica di caviglia

La presente tesi si concentra sull’analisi e il confronto delle sinergie muscolari estratte dai segnali sEMG, acquisiti durante diverse condizioni (occhi aperti EO ed occhi chiusi EC) di mantenimento dell’equilibrio monopodalico (Single-Leg Stance, SLS) in due differenti popolazioni: 15 pazienti affetti dall’instabilità cronica di caviglia (Chronic Ankle Instability, CAI); 22 soggetti sani (Control). Oltre ai segnali sEMG di 13 muscoli (11 sull’arto con lesione e 2 sul tronco), sono stati registrati anche i segnali di foot-switch del piede alzato per individuare la porzione dei segnali sEMG appartenente solo al SLS, e i segnali della forza di reazione al suolo tramite una pedana di forza per segmentare i segnali sEMG in epoche dell’equilibrio UB e WB. Dopo una serie pre-processing, gli inviluppi dei segnali sEMG segmentati (UB e WB) e non segmentati (AB) vengono inviati all’input dell’algoritmo NNMF per l’estrazione delle sinergie muscolari. L’analisi e il confronto delle sinergie muscolari tra le due popolazioni (CAI e Control) sono stati effettuati considerando diversi parametri: la numerosità delle sinergie muscolari rappresentati tramite gli istogrammi normalizzati; i valori medi di tVAF1; i vettori pesi muscolari mediati; i livelli medi di reclutamento; le strategie di controllo dell’equilibrio. Inoltre, in questi ultimi 4 parametri è stato effettuato anche il confronto statistico tra le due popolazioni e tra le due condizioni visive (EO ed EC). Dagli istogrammi normalizzati dei numeri ottimali di sinergie muscolari è stato dimostrato che il metodo del gomito (Elbow method) risulta essere il metodo migliore per discriminare le differenze tra le due popolazioni (CAI e Control) rispetto a quello della soglia (Treshold method). Inoltre, sempre valutando gli istogrammi normalizzati, l’epoca AB dei segnali sEMG si dimostra la migliore epoca per discriminare le differenze tra le due popolazioni e tramite il metodo della moda sono stati ricavati i due numeri ottimali delle sinergie muscolari: 2 sinergie per i CAI e 3 sinergie per i Control. Dai grafici dei vettori dei pesi muscolari mediati, si è notato che i gruppi dei muscoli della caviglia e quelli del ginocchio e dell’anca nella seconda sinergia dei pazienti affetti da CAI, sono divisi rispettivamente nella terza e nella seconda sinergia dei soggetti Control. I valori medi di tVAF1, suggeriscono che la complessità dei segnali sEMG risulta correlata alla condizione visiva del soggetto durante il task di SLS. Infine, i risultati ottenuti dal confronto, nella condizione EC in particolare, dei 2 parametri rimanenti hanno dimostrato che i pazienti affetti da CAI presentano i livelli medi di reclutamento delle sinergie muscolari superiore rispetto ai soggetti Control e adottano una strategia di controllo dell’equilibrio compensativa dei muscoli più prossimali (ginocchio in particolare). Pertanto, questi risultati suggeriscono che durante il mantenimento dell’equilibrio monopodalico, la condizione EC risulti essere più critica per i soggetti CAI e le differenze tra i parametri dei pazienti affetti da CAI e dei soggetti sani sono più significative in questa condizione visiva.