Esercitazioni Valutazione Funzionale

Esercitazione 1 - Pre requisiti

Analisi del movimento

L’analisi del movimento permette di valutare la meccanica del sistema muscolo-scheletrico: si analizzano in particolare le forze che generano il movimento e le cause del movimento. L’analisi del movimento comprende tre grandi campi di applicazione:

• Sport: la biomeccanica dello sport si sta sviluppando notevolmente. La valutazione in ambito sportivo serve per valutare le performances degli atleti, anche in un periodo prolungato di tempo. Una branca è anche dedicata alla prevenzione e alla riduzione degli infortuni.
• Clinica: per valutare l’intervento chirurgico e per progettare protesi. Si considera un paziente che deve essere soggetto a protesizzazione per valutarne l’efficacia. Un’altra possibile applicazione è la valutazione del processo riabilitativo a casa oltre che in presenza.
• Ergonomia: analisi dei gesti compiuti dai lavoratori. L’analisi del movimento permette di definire delle condizioni di lavoro che siano sicure.

Ripasso

Con biomeccanica si intende la scienza che applica i principi della meccanica a sistemi viventi. In particolare, la biomeccanica analizza il comportamento delle strutture fisiologiche quando sono sottoposte a sollecitazioni statiche o dinamiche. Si basa sulla meccanica, la quale consente di studiare il moto e l’equilibrio dei corpi; a sua volta comprende:

• Statica: studia l’equilibrio dei corpi soggetti alle azioni delle forze.
• Cinematica: studio del movimento senza considerare le forze che l’hanno prodotto.
• Dinamica: studio del movimento dei corpi in relazione alle cause che lo hanno prodotto.

Concetti di base

Massa: misura dell’inerzia di un corpo, ovvero della sua resistenza nel cambiare velocità. La massa può anche essere pensata come la quantità di materia in un corpo. La massa di un corpo interessa la forza di attrazione gravitazionale tra il corpo e gli altri corpi.

Forza: è l’azione di un corpo su un altro corpo. Una forza tende a muovere un corpo nella direzione della sua azione. È un vettore ed è caratterizzata da modulo, direzione, verso e punto di applicazione.

Particella: oggetto adimensionale che occupa un punto nello spazio. Praticamente si considera puntiforme un oggetto che occupa un volume trascurabile rispetto al sistema in esame.

Corpo rigido: sistema di particelle per cui le distanze tra le particelle che lo compongono rimangono invariate in presenza di forze esterne. Praticamente si considera rigido un corpo le cui deformazioni sono trascurabili rispetto alle dimensioni e al moto dello stesso. N.B.: la sua posizione nello spazio può essere descritta tramite 3 soli punti (C.N.S.). Un corpo rigido è tale se le deformazioni sono trascurabili rispetto sia alle dimensioni che al moto. NB: con trascurabile non si intende deformazioni nulle!

Concetti di base di biomeccanica

Sistemi di riferimento biomeccanici

• Assi: Si posiziona il pollice lungo la direzione dell’asse e si vede in che piano si muovono le dita. In questo modo si distinguono tre assi: trasversale, sagittale e frontale.
  • Asse trasversale: è la linea che attraversa il corpo da sinistra a destra, parallelamente al suolo. Lungo questo asse si possono eseguire movimenti di flesso estensione.
  • Asse sagittale: è la linea che attraversa il corpo dal davanti al dietro. Attorno a questo asse si possono eseguire movimenti di adduzione abduzione.
  • Asse longitudinale: è la linea immaginaria che attraversa il corpo dall’alto (vertice della testa) in basso (in mezzo ai talloni). Attorno a questo asse posso eseguire dei movimenti di torsione e rotazione interna ed esterna.
• Piani:
  • Piano trasversale: è un piano che divide il corpo in due metà superiore e inferiore. In posizione eretta è orizzontale. È situato perpendicolarmente al piano sagittale e al piano frontale e passa per gli assi trasversale e sagittale.
  • Piano sagittale: è un piano verticale immaginario che passa attraverso il centro del corpo (attraverso gli assi longitudinale e sagittale), dividendolo in due metà (di destra e di sinistra) uguali.
  • Piano frontale (coronale): è un piano verticale parallelo alla fronte e perpendicolare al piano trasversale (passa per gli assi trasversale e longitudinale). Divide il corpo in parte anteriore e parte posteriore.

Variabili cinematiche

Movimenti principali:

• Flesso-estensione: avviene nel piano sagittale rispetto all’asse trasversale. La flessione produce una riduzione dell’angolo articolare, mentre l’estensione produce un aumento dell’angolo articolare: questo se si considera l’angolo beta del ginocchio. Se l’angolo beta è circa 180° il ginocchio è esteso, invece se è prossimo allo zero, il ginocchio è flesso. Attualmente la convenzione considera però l’angolo supplementare alpha: se il ginocchio è flesso, l’angolo aumenta, se invece si estende il ginocchio, l’angolo si riduce. Se ora consideriamo l’articolazione della caviglia, la sua flessione si chiama plantar flessione (punta tesa) mentre la sua estensione si dice dorsi flessione (punta a martello).
• Adduzione (avvicinamento del segmento corporeo alla linea mediana del corpo) - abduzione (allontanamento): avvengono nel piano frontale. Si considerano come esempio gli arti superiori.
• Rotazione interna ed esterna: avvengono nel piano trasversale. Se i talloni sono uniti si ha una rotazione esterna, viceversa si avrà una rotazione interna dell’arto inferiore.

Muscoli principali

Il quadricipite consente di estendere il ginocchio. Gli hamstrings sono i muscoli antagonisti del quadricipite e consentono di eseguire flessione del ginocchio ed estensione dell’anca. Il gastrocnemio è un muscolo biarticolare quindi agisce sia sul ginocchio che sulla caviglia.

L’analisi del movimento umano si basa sull’analisi di un modello costituito da un numero di segmenti con possibilità di moto relativo. La segmentazione è la suddivisione dell’intero corpo in parti (segmenti) che possono, in prima approssimazione, essere considerate corpi rigidi. La modellazione di sistemi meccanici si basa sulla valutazione dei fenomeni fisici coinvolti e sulla conoscenza di grandezze propri e dei corpi che costituiscono il sistema. La geometria, il baricentro e il momento di inerzia (etc..), sono proprietà fondamentali per la soluzione di un problema dinamico o la modellazione di un sistema meccanico. La misura delle grandezze meccaniche (e non) del corpo umano e delle sue parti è l’oggetto dell’antropometria.

Si modellizza il corpo umano con uno stick diagram in cui delle aste rappresentano i diversi segmenti corporei mentre con i vincoli si rappresentano le articolazioni (per esempio il gomito viene rappresentato con una cerniera che consente le rotazioni, impedendo le traslazioni). Alla base del modello ci sono una serie di approssimazione: l’obiettivo è avere lunghezza e massa di tutti i segmenti corporei. Per ottenere le grandezze di cui abbiamo bisogno si usano le tabelle antropometriche, definite da Drillis e Contini: esse consentono di ricavare in maniera indiretta i dati a partire dall’altezza e dalla massa del corpo intero che sono misurate direttamente.

In relazione al peso si parla di Centro di Gravità (CoG) o di baricentro: il corpo è composto da segmenti anatomici, ognuno dei quali ha un baricentro. Si ricava da essi il baricentro dell’intero corpo che è il punto in cui la risultante dei momenti dovuti al peso è nulla. Si definisce quindi il CoG come quel punto di un corpo in cui il peso è bilanciato in tutte le direzioni, o anche il punto in cui la risultante dei momenti dovuti al peso del corpo è nulla. Il CoG del corpo umano non è un punto fisso, in quanto dipende dalla configurazione dei diversi segmenti corporei. Uno spostamento della massa causa un cambiamento del baricentro. Il baricentro corporeo può anche essere un punto che non appartiene al corpo. Il baricentro corporeo è sempre spostato verso la massa maggiore.

Determinazione della posizione del baricentro

Le tabelle antropometriche vengono usate per definire lunghezze, masse e posizioni del baricentro. La posizione del baricentro di un segmento corporeo può essere descritta in termini di distanza dall’articolazione prossimale lungo l’asse longitudinale del segmento stesso. Questa distanza è espressa in percentuale della lunghezza (IAB) del segmento corporeo.

Valutazione funzionale

La valutazione funzionale parte dal concetto della salute: questa viene definita non solo come assenza di malattia e non riguarda solo la parte fisica, ma si parla di salute fisica, mentale e sociale. In particolare, ci interessa valutare la capacità funzionale, che è la capacità di effettuare un lavoro o un compito, anche relativamente semplice (il termine “relativamente” fa riferimento al tipo di popolazione da indagare). La valutazione funzionale può riguardare diverse tipologie di popolazioni, come quella atletica, paralimpica o anziana ad esempio. Non sono ovviamente tutti i tipi di popolazioni da considerare, ve ne sono altre che rientrano nella categoria delle “speciali”, come quella patologica o affetta da disabilità. La capacità funzionale deve essere differenziata in base alla popolazione che viene indagata.

I test indagano la parte cognitiva, affettiva o psicomotoria: si ottiene una misura di una quantità fisica (con relativa unità di misura) che deve avere specifiche caratteristiche per avere validità scientifica. Deve essere oggettiva, affidabile, rilevante e valida. Una volta che si è sicuri che la misura rispetti questi criteri minimi, ci si deve assicurare che la valutazione abbia anche altre caratteristiche: può essere riferita a delle normative, a degli standard (le tabelle normative riportano i range di valori per la popolazione di riferimento). Uno standard riferito ad un criterio è una soglia di riferimento, un benchmark che permette di discriminare le situazioni: ad esempio, riguarda il livello di insulina.

Le caratteristiche più importanti per una misurazione sono l’affidabilità e la validità. L’affidabilità è la caratteristica di una misura di essere coerente, ottenendo risultati simili quando l’esperimento viene ripetuto più volte. La validità è la caratteristica della misura (e degli strumenti) di misurare esattamente il fenomeno di interesse. L’una non implica l’altra e viceversa. Un altro aspetto da considerare per la validità è quello ecologico: è la caratteristica del test di essere valido in relazione all’ambiente in cui viene eseguito (dato che molti test sono condotti direttamente sul campo). Spesso le misure in laboratorio non corrispondono ai risultati reali, ottenuti dall’esterno: questo è causato dal fatto che il laboratorio è un ambiente controllato in cui molte condizioni sono standardizzate.

Le valutazioni funzionali sono eseguite su soggetti umani, di conseguenza la variabilità biologica non è da trascurare. L’affidabilità, e con essa la ripetibilità degli esperimenti, può essere influenzata da diversi fattori:

• Fatica (fisica e mentale): riduce l’affidabilità. Se il test viene condotto più volte su soggetti affaticati, i risultati sono meno affidabili.
• Allenamento al test: se il test viene ripetuto più volte, i risultati sono più affidabili perché il soggetto ha avuto familiarizzazione e si trova in una condizione più confortevole. Per questo il training dovrebbe essere incoraggiato.
• Variabilità nel soggetto o tra soggetti: maggiore è la variabilità, maggiore è la difficoltà nell’eseguire il test e nel confrontare i risultati, ma maggiore è l’affidabilità.
• Tempo tra le sessioni del test: può essere legato alla fatica e alla variabilità. Maggiore è il tempo tra i test, minore è l’affidabilità.
• Circostanze tra le sessioni del test: è necessaria una certa standardizzazione per migliorare l’affidabilità.
• Livello di difficoltà adeguato al soggetto: il protocollo del test deve essere adatto alle sue capacità funzionali.
• Precisione della misurazione: si deve misurare precisamente quello che si vuole, anche con la corretta unità di misura.
• Condizioni ambientali: in laboratorio è possibile standardizzare i protocolli, mentre c’è maggiore variabilità se i test sono condotti in campo.

Ogni popolazione viene sottoposta a diverse tipologie di test: le macro-caratteristiche considerate sono relative alla salute, alle abilità motorie e alla diagnosi. Per una popolazione giovane si intendono soggetti nella prima fase di crescita fino all’età adulta. Le popolazioni speciali comprendono pazienti con disabilità fisica o mentale, atleti o pazienti malati. La diagnosi si riferisce maggiormente alle popolazioni speciali, mentre la parte relativa alla salute è più o meno valida per tutte le popolazioni. Non si considera per gli atleti perché si suppone che siano in salute, mentre per i soggetti patologici il target primario, almeno inizialmente, è la diagnosi per riportarli ad una condizione di salute.

Nell’ambito della valutazione della salute, ci focalizziamo su:

• Resistenza cardiorespiratoria: è l’abilità del sistema cardiocircolatorio integrato di provvedere e fornire ossigeno (combustibile principale) per svolgere attività.
• Composizione corporea: è la misura delle quantità relative del corpo di tessuto muscolare, adiposo, osseo, di liquidi e di altri elementi. Si può modificare in seguito a diverse condizioni, come allenamento o patologie.
• Fitness muscolo-scheletrica: comprende flessibilità (che è anche valutabile a parte; si riferisce alla componente muscolare), forza muscolare (forza prodotta dai muscoli; comprende forza statica e dinamica) e resistenza muscolare (misura che indica quanto si è resistenti nel produrre o nell’applicare una forza). Per la flessibilità si può anche fare riferimento alla mobilità a livello articolare che indica la conservazione del range of motion.

La valutazione di alcune caratteristiche del fitness legato alle abilità possono essere interessanti anche per soggetti non sportivi: un esempio è l’equilibrio che deve essere mantenuto nell’anziano per garantirne la salute.

Qui si riporta un elenco di test per cui ogni parte della caratteristica della salute ha dei test dedicati con varie differenze. La scelta deve essere fatta in base all’obiettivo e alla popolazione da analizzare. Si sottolinea che spesso, nella valutazione, si prescinde da tutto ciò che sta a monte del test: è necessario conoscere con precisione le condizioni e la storia clinica del soggetto. Questo potrebbe, infatti, essere affetto da patologie non invalidanti o essere in una particolare situazione per cui i risultati del test ne vengono influenzati. Per questo, prima della valutazione, è consigliabile eseguire una fase di pre-screening, al fine di verificare lo stato di salute generale e la capacità di partecipare al test del soggetto. Un altro aspetto da considerare è la familiarizzazione: se il soggetto conosce meglio il test, i risultati sono più affidabili. Se il test è impegnativo, la prima volta che viene sottoposto al soggetto, i risultati potrebbero essere compromessi: si possono proporre delle sedute di familiarizzazione con il protocollo e con lo strumento prima della raccolta dei dati ufficiali. In questo modo il soggetto si sente più confortato e i risultati saranno più affidabili.

Quello che si può valutare per la salute del soggetto sono i fattori di rischio; in particolare quello cardiovascolare è quello più alto. Quindi i soggetti e i medici devono assicurarsi di fornire tutte le informazioni sullo stato di salute del paziente ai responsabili del test. I fattori di rischio cardiovascolari sono 7 e sarebbe bene che il soggetto li conoscesse. Tali fattori sono stati definiti dalla società americana ACSM. I fattori di rischio cardiovascolari sono:

• Familiarità: se il paziente ha avuto parenti primari che hanno sofferto di eventi cardiaci. Il fattore si considera a rischio per parenti uomini di età superiore a 55 anni e per parenti donne di età superiore a 65 anni (questa differenza è dovuta al fatto che le donne prima della menopausa hanno minor rischio di soffrire di patologie cardiovascolari).
• Età: il rischio aumenta per uomini sopra i 45 anni e per donne sopra i 55.
• Fumo
• Ipertensione: se la pressione sistolica è superiore di 140mmHg e una pressione diastolica superiore a 90mmHg.
• Livello di colesterolo
• Pre-diabete
• Obesità (BMI)
• Stile di vita sedentario

La classificazione:

• Rischio basso: se si è asintomatici e c’è al massimo un fattore di rischio.
• Rischio moderato: se si è asintomatici, con due o più fattori di rischio.
• Rischio alto: soggetti con sintomi o patologie.

Esiste anche un fattore di rischio negativo o protettivo: se il colesterolo HDL è superiore a 60, questo ha effetto positivo e annulla un fattore di rischio. Oggi la maggiore causa di morte sono proprio le patologie cardiovascolari. Questo è un esempio di questionario validato con 7 domande per il soggetto, riguardanti la sua salute. Se una delle risposte include un sì, allora è necessario approfondire ulteriormente.