Analisi in-vivo della cinematica articolare tramite dati di motion capture per lo sviluppo di un’ortesi articolata piede-caviglia = In-vivo analysis of joint kinematics using motion capture data for the development of a foot-ankle orthosis

Obiettivo del presente lavoro di tesi è quello di progettare un modello di ortesi di caviglia (AFO) articolata custom-made per migliorare l'efficienza del movimento e il comfort dell’utente rispetto ai dispositivi commerciali, permettendo una camminata più naturale e simile a quella fisiologica. La progettazione dell’AFO consta di tre fasi: costruzione dei gusci rigidi per la gamba e per il piede, individuazione dell’asse di rotazione anatomico e costruzione del giunto. Alla base dello studio vi è la necessità di progettare il giunto del modello in corrispondenza dell’asse articolare della caviglia del soggetto in esame. Per raggiungere questo obiettivo, sono state condotte prove di acquisizione del movimento tramite motion capture presso il laboratorio di analisi del cammino del Politecnico di Torino. Per minimizzare gli errori causati dagli artefatti derivati dai tessuti molli, che in studi precedenti sono stati una fonte di imprecisione durante le prove di cammino, in questo studio i marker sono stati collocati sui gusci rigidi. Questi ultimi sono stati realizzati tramite fabbricazione additiva utilizzando il processo di reverse engineering, partendo dalla scansione dei segmenti anatomici di interesse di un soggetto donna sano. Un'analisi dei dati è stata condotta al fine di determinare l'asse medio: sono stati confrontati i parametri di dispersione e le coordinate nel piano anatomico degli assi di rotazione calcolati utilizzando la teoria IHA (assi elicoidali istantanei) e SARA (Symmetrical Axis Rotation Approach). Dall'analisi dei risultati, è stato selezionato l'asse medio SARA ottenuto dalle prove di dorsi-plantar-flessione attiva: quest’asse è caratterizzato da bassi valori di dispersione e da concentrata variabilità. Il giunto è stato, quindi, progettato e posizionato in corrispondenza dell’asse. L’ortesi realizzata è stata caratterizzata meccanicamente, così da confrontarne le prestazioni statiche con quelle di altri dispositivi in commercio e valutarne la rigidezza. In aggiunta, è stata valutata la cinematica articolare della caviglia, effettuando un'ulteriore analisi del movimento. I risultati ottenuti, infine, sono stati comparati con i dati ottenuti dalla caratterizzazione cinematica del soggetto senza l'utilizzo dell'ortesi.