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Studio dei carichi articolari in atleti di Para Ice Hockey mediante modellazione numerica in ambiente OpenSim = Study of joint loads in Para Ice Hockey athletes by means of numerical modelling in OpenSim

Federica Telesforo

Studio dei carichi articolari in atleti di Para Ice Hockey mediante modellazione numerica in ambiente OpenSim = Study of joint loads in Para Ice Hockey athletes by means of numerical modelling in OpenSim.

Rel. Laura Gastaldi, Stefano Paolo Pastorelli, Valeria Rosso. Politecnico di Torino, Corso di laurea magistrale in Ingegneria Biomedica, 2021

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Abstract:

Il Para Ice Hockey è uno sport paraolimpico in cui gli atleti con disabilità fisiche competono seduti su uno slittino e generano propulsione con gli arti superiori per mezzo di due bastoncini. Movimenti tipicamente eseguiti da un atleta seduto sono lo sprint e le curve. In generale negli sport seduti, analisi biomeccaniche mostrano come gli atleti siano comunemente sottoposti a infortuni all’arto superiore e in particolare alla spalla. Tuttavia, in letteratura sembrano non essere presenti studi specifici dei carichi articolari per l’arto superiore nel Para Ice Hockey. Lo scopo di questo lavoro di tesi è quello di quantificare i carichi articolari di spalla e di gomito a cui sono sottoposti gli atleti di Para Ice Hockey durante la propulsione in sprint. I carichi articolari sono stati valutati in ambiente OpenSim utilizzando il modello muscoloscheletrico di Wu. Tale modello è costituito da 7 corpi rigidi che si articolano fra di loro in 5 giunti, i quali consentono 13 gradi di libertà complessivi, e da 26 muscoli. Per eseguire le simulazioni si sono calcolate la cinematica e la dinamica dello sprint come segue. Tre atleti seduti hanno eseguito 20 m di sprint partendo da fermi e sono stati ripresi con una videocamera posta ortogonalmente al loro movimento. Con un’analisi video si sono tracciate le traiettorie delle articolazioni di spalla, gomito e polso e del bastoncino per tutti i cicli di spinta eseguiti da ciascun atleta. Quindi, per ogni ciclo si è calcolata la cinematica angolare di tronco, spalla, gomito e bastoncino. La dinamica è stata definita da considerazioni trovate in letteratura per lo sci di fondo seduto. Sono stati generati tre profili di forza per simulare crescenti intensità di sprint (valori di picco pari a 60 N, 120 N, 175 N rispettivamente). Quindi in OpenSim si sono eseguite tre simulazioni di dinamica inversa per ogni atleta, una per ciascuna intensità di sprint. Per ogni simulazione si sono calcolati i carichi articolari di elevazione per la spalla e di flessione per il gomito a cui sono sottoposte le articolazioni ad ogni ciclo di spinta. Per i diversi cicli di spinta gli andamenti dei momenti presentano dei picchi positivi durante le fasi di recupero, mentre i picchi negativi si hanno nelle fasi di spinta. Durante le fasi di recupero dei vari cicli di spinta i momenti articolari assumono gli stessi valori per tutte e tre le simulazioni poiché il carico esterno risulta nullo e solo le forze peso dei segmenti corporei coinvolti e le forze di inerzia degli stessi generano momento articolare. Al contrario, nelle fasi di spinta i momenti decrescono fino ad un picco negativo per poi aumentare nuovamente. I valori assunti dai momenti articolari nelle fasi di spinta non sono i medesimi nelle tre simulazioni, ma crescono all’aumentare del valore di picco del carico esterno. A parità di forza esterna applicata i valori del momento di flessione del gomito sono minori di quelli del momento di elevazione della spalla, pertanto si può concludere che l’articolazione di spalla è maggiormente sollecitata rispetto a quella di gomito durante la propulsione in sprint.

Relatori: Laura Gastaldi, Stefano Paolo Pastorelli, Valeria Rosso
Anno accademico: 2020/21
Tipo di pubblicazione: Elettronica
Numero di pagine: 118
Soggetti:
Corso di laurea: Corso di laurea magistrale in Ingegneria Biomedica
Classe di laurea: Nuovo ordinamento > Laurea magistrale > LM-21 - INGEGNERIA BIOMEDICA
Aziende collaboratrici: Politecnico di Torino
URI: http://webthesis.biblio.polito.it/id/eprint/17637
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