Movimenti in catena chiusa in soggetti affetti da paralisi cerebrale = Closed-chain movements in individuals with cerebral palsy

L’analisi dei movimenti umani suscita particolare interesse in quanto applicabile a diversi ambiti quali medico, sportivo e riabilitativo. Uno degli obiettivi principali è quello di comprendere e valutare la qualità dei movimenti svolti, identificare potenziali miglioramenti o correzioni e prevenire rischi di infortuni, sia nella vita quotidiana che in ambito sportivo. Lo scopo del presente studio è analizzare un movimento dell’arto superiore guidato e continuo effettuato da due gruppi di soggetti: affetti da paralisi cerebrale (CP) e sani (gruppo di riferimento). Il termine paralisi cerebrale comprende un insieme di disturbi permanenti che incidono sullo sviluppo del movimento e della postura, causando limitazioni nell’attività motoria. I partecipanti, in posizione frontale rispetto ad un banco di prova strumentato, devono afferrare una manopola e farla scorrere lungo un binario con un movimento. Alla manopola può essere applicata una forza resistente. Le prove effettuate sono nove, in ognuna vengono variate le condizioni di velocità e forza: i tre livelli di forza resistente sono pari a 0 N, 10 N, 20 N; i tre valori di velocità invece sono pari a 35%, 50% e 65% rispetto alla velocità massima raggiunta dai soggetti (registrata in una prova preliminare). I segnali raccolti sono analizzati al fine di valutarne il comportamento intra-soggetto ed inter-soggetto. Un primo confronto tra le due categorie è effettuato in termini di efficacia (effectiveness) della forza applicata per il movimento. I parametri adoperati per quantificare l’efficacia sono la “Fraction of Effective Force” (FEF) e la “Mechanical Effective Force” (MEF): la prima è definita come il rapporto tra la forza (nella direzione del moto) e la forza totale; la seconda richiede l’elevazione al quadrato della precedente. Entrambi gli indicatori permettono una valutazione della distribuzione e dell’utilizzo della forza sviluppata durante uno specifico task. Inoltre, attraverso le variabili presentate, si vuole verificare se è possibile stabilire una correlazione tra l’efficacia e l’eventuale deficit funzionale dei partecipanti. Nella seconda parte della tesi viene implementato un modello del gesto, con l’obiettivo di generare un movimento ideale, definito a partire da alcuni parametri sperimentali del gruppo di riferimento. Il modello ha in ingresso un andamento sinusoidale dello spostamento, mentre in uscita viene calcolata la corrispondente forza che deve essere applicata. Nel modello sono inserite come variabili la massa equivalente e la velocità limite, cioè il termine oltre il quale si considera costante la forza d’attrito. Entrambi sono fondamentali per prendere in considerazione rispettivamente il contributo inerziale e la forza resistente in gioco durante l’esecuzione del test. Tali indicatori sono successivamente sottoposti ad un processo di ottimizzazione al fine di minimizzare le differenze tra il segnale sperimentale di partenza e la forza ricostruita. Una volta ottimizzato, il modello viene infine utilizzato per confrontare l’andamento della forza durante il test tra soggetti CP e il gruppo preso come riferimento, utilizzando metodi per il calcolo della similarità tra segnali.