Appunti di Valutazione Funzionale

Appunti di valutazione funzionale

a cura di Andrea Armagno
Ingegneria Biomedica
A.A. 2017/2018

Indice

• 1 - Introduzione e misure
• 2 - Movimento e postura
• 3 - Biomeccanica dell'arto inferiore
• 4 - Biomeccanica dell'arto superiore
• 5 - La colonna vertebrale
• 6 - Analisi variabili cinematiche
• 7 - Analisi variabili dinamiche
• 8 - Valutazione funzionale posturale
• 9 - Metabolismo e respirazione
• Appendice raccolta domande e qualche suggerimento

Introduzione e misure

Introduzione

Per quanto riguarda gli argomenti di questo corso, l'interesse si concentra principalmente sugli strumenti e le modalità necessarie a valutare alcune funzionalità del corpo umano, quali la valutazione della funzione motoria e posturale, della funzione cardiovascolare e la valutazione della funzione respiratoria e le alterazioni di queste che possono appunto caratterizzare una condizione di disabilità. Attraverso la valutazione funzionale, si è in grado di fornire input quantitativi a chi si occupa di individuare il livello di disabilità e di attuare gli interventi necessari al mantenimento, al miglioramento e al recupero dello stato di salute. In particolare, le citate valutazioni assumono una valenza fondamentale nel processo di recupero dello stato di buona salute. L'insieme delle azioni che perseguono l'obiettivo di “recuperare” lo stato di buona salute prende il nome di riabilitazione.

Definizioni importanti

• Per funzione corporea si intende una qualunque funzione fisiologica;
• Per struttura corporea si intende qualunque struttura anatomica;
• Per attività si intendono le azioni compiute da un soggetto indipendentemente dall'ambiente e dal contesto nelle quali esse vengono svolte;
• La partecipazione invece tiene conto del contesto e del coinvolgimento del soggetto nelle situazioni specifiche;
• Per limitazione delle attività e per restrizione della partecipazione si intende una limitazione sia nello svolgimento dell'attività così come alla partecipazione.

In Fig. 2 è rappresentato il percorso che inizia con il verificarsi dell'evento morboso, cioè dalla patologia, e che sfocia nella disabilità evidenziando i punti di azione di eventuali attività di prevenzione/riduzione della disabilità associata all'evento morboso. È importante osservare come, partendo dall'“evento morboso”, ne consegue un “danno”, una lesione, cioè la perdita anatomica o funzionale legata all'organo o all'apparato. La lesione si manifesterà con un suo particolare “segno” che caratterizzerà la situazione del paziente e costituirà la sua “disabilità”, cioè l'incapacità ad assolvere determinati compiti (per esempio l'incapacità del movimento di una determinata parte del corpo). Con il progredire del tempo e in assenza di alcun intervento riabilitativo, oltre alla situazione di diretta conseguenza della patologia (incapacità di movimento di un arto), si può andare incontro ad una lesione secondaria, ad esempio all'ipotrofia che consegue all'incapacità di movimento anche di quelle parti non direttamente associate all'evento morboso”. Ovviamente, la disabilità che ne consegue sarà maggiore a seconda del verificarsi solo della lesione primaria o in presenza anche della lesione secondaria. La conseguenza finale è la presenza dell'“handicap”, cioè lo svantaggio esistenziale, l'impossibilità di ricoprire in modo adeguato il ruolo che la società si attende da noi. Nello schema di Figura 2, i blocchi in grigio rappresentano gli interventi che si possono effettuare al fine di evitare (Prevenzione) o diminuire (Riabilitazione) la disabilità.

Medicina riabilitativa

La malattia, l'incidente o l'anomalia, sono le cause che comportano un'alterazione dello stato biologico normale dell'uomo. Ad esse può corrispondere un danno che, nel campo della salute, corrisponde a qualsiasi perdita di sostanza o alterazione di una struttura o funzione fisiologica o anatomica. La disabilità è una qualsiasi riduzione, conseguenza di un danno totale o parziale, delle capacità di eseguire un'attività nel modo e nei limiti considerati normali per un essere umano. La disabilità è il bersaglio particolare della rieducazione e parziale della riabilitazione. L'handicap è lo svantaggio sociale per un determinato individuo, risultante da un danno o da una disabilità che limita o impedisce l'adempimento di un ruolo normale, in rapporto a età, sesso, fattori culturali e sociali.

Misure: obiettivi e approcci

Le scale

Il processo riabilitativo implica l'esecuzione di un certo numero di misure che siano in grado di monitorare l'andamento della malattia, della lesione/danno e degli interventi che vengono applicati al soggetto. Nella maggior parte dei casi, in riabilitazione, le misure sono condotte per caratterizzare il sistema umano. Tali misure giocano un ruolo fondamentale nella progettazione e nella prescrizione di componenti come: le sedie a rotelle, arti artificiali, postazioni di lavoro e così via. Le scale consistono in valutazioni che hanno come risultato un numero, ovvero si danno dei punteggi o score su un determinato compito, o task. Qui di seguito vengono elencate le caratteristiche più importanti di una scala:

• Validità: una scala si dice valida quando si dimostra una correlazione tra la grandezza impiegata nella scala per definire un determinato fenomeno e il fenomeno da valutare;
• Appropriatezza: una scala si dice appropriata quando è specifica per una determinata patologia (o per una determinata funzione da valutare). Quando una scala è appropriata per una determinata patologia o funzione, non può essere impiegata in ambiti diversi (a meno di una opportuna validazione scientifica per la nuova applicazione);
• Ripetibilità: una scala si dice dotata di ripetibilità quando le misure fornite dalla scala relative a pazienti nelle stesse condizioni hanno valori uguali, indipendentemente dal contesto, dal momento in cui viene fatta la valutazione e soprattutto indipendentemente dal valutatore;
• Sensibilità: una scala si dice sensibile quando è in grado di documentare le variazioni del quadro clinico. Spesso relativamente alla sensibilità di una scala si cita l'effetto soffitto o l'effetto pavimento. Con questo ci si riferisce al fatto che alcune scale presentano una diminuzione di sensibilità agli estremi superiori o inferiori del campo di misura (saturazione verso l'alto e/o verso il basso).
• Facilità di utilizzo e durate ridotte.

Molte sono le scale al momento a disposizione dei valutatori. Ricordiamo che le scale possono essere suddivise tra scale basate su questionari e scale basate sull'osservazione del paziente. I questionari vengono compilati direttamente chiedendo al paziente alcune valutazioni soggettive, come ad esempio lo stato di salute. I limiti sono la scarsa sensibilità e la natura generale delle valutazioni.

Esempi di scale

Tra le tante scale a disposizione, ne abbiamo viste tre:

• Scala di Berg: è una scala che assegna punteggi da 0 a 4 (da bassa ad alta funzionalità). Per determinati task si dà un punteggio, la cui somma fornisce un numero che indica il rischio di caduta; ad esempio, un punteggio da 0 a 20 è considerato basso, ed il rischio di caduta è così elevato, un punteggio da 41-56 invece è considerato alto, ed il rischio di caduta è basso. Il limite di questa scala è che è soggettiva, quantitativa e si conosce il fondo scala solo attraverso l'esperienza.
• Scala UPDRS: questa scala introduce, rispetto alla prima, una misura quantitativa più dettagliata. Infatti, per ogni punteggio assegnato, vi è un dettaglio riportato. I limiti sono di essere quantitativa, soggettiva e dettagliata.
• Scala ICF: è il gold-standard delle scale utilizzate perché supera i limiti delle prime due. Infatti, essa valuta non solo l'alterazione della funzione del sistema, ma anche la partecipazione del paziente, l'aspetto sociale e l'impatto psicologico. Consta di due diverse parti: la prima, dedicata al funzionamento e disabilità, dove vengono valutate le modificazioni di strutture e funzioni corporee, alla fine di cui viene fornito un item, quindi anche in questo caso vi è una quantizzazione della disabilità in base alla valutazione dell'esercizio. La seconda parte, invece, si occupa dei fattori contestuali, ovvero i fattori ambientali e personali che ricadono sullo stile di vita del soggetto. Il limite di tale scala è rappresentato dalla natura quantitativa introdotta nel primo punto. I punti di forza, però, sono la sua indipendenza dal tipo di patologia e del distretto corporeo interessato.

I limiti di queste scale

Questa metodologia usa esclusivamente giudizi soggettivi, basati su rigorose regole scritte, che categorizzano gli aspetti demografici, diagnostici, funzionali e di costo per i pazienti che necessitano di interventi riabilitativi. Esistono però molti metodi di misura che, con diversi livelli di complessità tecnologica, hanno lo stesso obiettivo dei metodi soggettivi, ma con livelli di risoluzione, sensitività e ripetibilità decisamente superiori.

Caratterizzazione di un compito specifico (task)

La così detta task analysis, ossia la caratterizzazione di un compito specifico, ha come obiettivo base “ottenere informazioni sia descrittive, sia quantitative per prendere decisioni sul tipo d'interfacciamento tra un sistema (tipicamente l'essere umano) e un determinato task”. La funzione è lo scopo del compito specifico (es. flettere un gomito, alzare un oggetto), mentre la finalità è maggiormente correlata alla prestazione (performance), ossia quanto bene la funzione è stata eseguita (es. entità della massa sollevata, velocità di sollevamento). In situazioni in cui l'essere umano interagisce con un sistema artificiale (es. protesi d'arto), il termine compito specifico globale è utilizzato per distinguere l'abilità di raggiungere finalità da parte dei due sistemi integrati da quella del singolo sistema isolato. Le procedure sono i processi con cui si raggiungono le finalità.

Caratteristiche dei sensori

Le misure di tipo quantitativo si basano sull'uso di sensori, generalmente sviluppati dall'industria e opportunamente adattati alle necessità biologiche. Una volta individuato il tipo di sensore da utilizzare in accordo con il campo di misura della variabile biologica, è necessario porre attenzione a una serie di caratteristiche del sensore (strumento) che concorrono a definire la qualità finale della misura. Di seguito si riporta l'elenco e la descrizione delle principali caratteristiche da prendere in considerazione:

• La linearità è rappresentata da quanto il sensore sia in grado di fornire un'uscita corrispondente all'uscita teorica prevista per un determinato ingresso. Se l'ingresso varia con incrementi costanti, un sensore lineare produrrà incrementi proporzionalmente costanti dell'uscita; ciò non vale per un sensore non lineare. Nelle applicazioni pratiche parecchi sensori non sono lineari e, per fornire dati utilizzabili, richiedono un trattamento di linearizzazione dell'uscita, ossia l'utilizzo di una funzione di linearizzazione basata su una legge teorica o su una curva sperimentale di taratura.
• Isteresi è il fenomeno tale per cui si possono avere uscite diverse per uno stesso ingresso in relazione al fatto che la grandezza di misura stia aumentando o diminuendo.
• Il guadagno è strettamente legato alla sensitività del sensore, ossia il minimo incremento dell'ingresso che è rilevato. In pratica, un sensore con basso guadagno non modifica il segnale d'uscita per piccole variazioni della grandezza da misurare.
• La maggioranza dei sensori è di tipo analogico e quindi fornisce un'uscita continua; altri sensori producono un'uscita basata su variazioni discrete. L'ampiezza di queste variazioni prende il nome di risoluzione.
• La risposta in frequenza è l'intervallo di frequenze che possono essere rilevate senza produrre alterazioni non note di ampiezza e di fase.

Il valore vero di una misura può essere alterato da una molteplicità di errori dipendenti da diversi fenomeni (es. modifica della posizione degli elettrodi, errori di digitalizzazione, variazioni di temperatura nel sensore o nei componenti di un amplificatore) che originano artefatti o spostamenti della funzione che rappresenta la relazione tra ingresso e uscita. Questi errori vanno valutati e quantificati in modo da operare interventi per la loro minimizzazione.

Accuratezza e precisione

Come già detto, la risoluzione è la più piccola variazione incrementale misurabile. Ad esempio, un voltmetro digitale con tre cifre dopo la virgola ha una risoluzione più elevata di un voltmetro con due cifre. Tuttavia, un'elevata risoluzione non implica necessariamente una grande accuratezza. L'accuratezza è, infatti, la differenza tra il valore vero e il valore misurato, divisa per il valore vero. La precisione è la qualità che porta ad ottenere la stessa uscita per misure dello stesso ingresso ripetute nelle stesse condizioni. Un'elevata risoluzione implica un'elevata precisione. La ripetibilità è la qualità che permette di ottenere la stessa uscita da misure condotte ripetutamente sullo stesso ingresso lungo un determinato periodo di tempo.

I test

I metodi per la valutazione funzionale si basano sulla misura di una o più grandezze direttamente o indirettamente correlati a una qualità. L'insieme delle procedure per condurre le misure prende il nome di test. I test sono costituiti da esercizi che il soggetto deve compiere seguendo un protocollo specifico per ciascuna qualità da indagare e vengono utilizzati per misurare una caratteristica (test diretti) o un suo indicatore (test indiretti). Il primo passo per rendere una misurazione rispondente alla realtà è la definizione e l'accordo su cosa si vuole misurare. Nel caso particolare di test indiretti è necessario individuare alcuni parametri indicatori che si reputa siano espressione della qualità stessa. Quanto più ponderata è la scelta dell'indicatore, tanto più si sarà sicuri di indagare e misurare (anche se indirettamente) la qualità di interesse.

Caratteristiche di un test indiretto

L'unico modo per essere sicuri, utilizzando esperimenti di tipo indiretto, di non aver perso un'eccessiva quantità di contenuto informativo e di non misurare una cosa per l'altra, è quello di controllare in sede di ideazione del test che esso corrisponda ai seguenti requisiti fondamentali:

• Validità;
• Riproducibilità;
• Specificità;
• Tecnica.

Validità

Il test deve indagare una determinata proprietà e non altre. La sua validità è concettuale ed è espressa dalla concordanza, puramente teorica e non esprimibile in termini numerici ma convenzionalmente accettata, tra il risultato della misura e la misura reale della qualità. La validità può comunque essere anche oggettivata, misurando il grado di accordo tra la misura e il valore vero per mezzo di strumenti statistici quali t-test, coefficiente di correlazione, coefficiente di regressione, ecc.

Riproducibilità

La riproducibilità è la concordanza tra misure ripetute (sotto le medesime condizioni) dello stesso fenomeno. Misurando più volte la stessa quantità nelle medesime condizioni (di strumentazione, di tempo, di luogo ecc.) un test dovrebbe dare lo stesso risultato. In realtà, questo non avviene quasi mai, ed è necessario minimizzare questo scarto. Affinché un test sia accettato, è necessario e auspicabile che le caratteristiche di validità e riproducibilità siano presenti entrambe e contemporaneamente. È necessario però considerare il fatto che spesso un test di una caratteristica fisica non è facilmente ripetibile, tanto meno a breve distanza di tempo, per questo è utile ottimizzare e standardizzare il protocollo per ridurre il numero delle componenti che possono influenzare la misura o minimizzare il peso. In particolare bisogna prestare particolare attenzione:

• Alla variabilità del processo di osservazione e misurazione,
• Alla variabilità biologica dello stesso fenomeno in tempi e in condizioni diverse, alle differenze tra i diversi soggetti.

Analizzare queste componenti è importante per poterne stimare l'influenza sulla misurazione e, una volta determinata tale influenza, tentare di ridurla. Si può quindi riconoscere una variabilità libera da influenze dell'operatore e chiamata attendibilità, ed una variabilità legata all'influenza dell'operatore denominata obiettività.

Attendibilità e obiettività

L'attendibilità dipende da diversi fattori: la variabilità biologica dei (inter) soggetti, la variabilità biologica del (intra) soggetto e la variabilità di rilevazione dello strumento.

Variabilità biologica tra soggetti

Generalmente, nella pratica, si fa riferimento a parametri fisiologici standard ritenendone il valore costante.