Valutazione funzionale - Prof. Galli

Valutazione funzionale

Lezione 1 – 07/03/2017

Quando ci riferiamo alla valutazione funzionale ci riferiamo al processo che misura l’abilità di un individuo nell’eseguire una determinata funzione. I sistemi che considereremo sono relativi al sistema motorio. Ci occuperemo di misurare quanto un dato sistema funziona più o meno bene. Questo lo faremo con un processo tipico dell’ingegneria facendo delle misure e utilizzando metodi che permettono la valutazione di alcuni parametri. Il sistema di interesse è il corpo umano ed andremo quindi a conoscere delle informazioni relative alla struttura, alla funzione, cioè come viene svolta e quanto è alterata per effetto della patologia ed andiamo a considerare la prestazione e il comportamento del sistema di interesse. Valutare la funzione vuol dire valutare il sistema e vedere come questo sta funzionando.

Se devo misurare una funzione non mi basta utilizzare solo uno strumento ma devo considerare anche alcuni test. Dovremo anche avere l’elenco di tutti quelli che sono i test da effettuare per valutare la funzione di un dato sistema. Definito lo strumento e il tipo di test dovrò andare ad identificare dei parametri indicatori e utili per caratterizzare la patologia. Laddove abbiamo la caratterizzazione della patologia avremo l’integrazione con la riabilitazione motoria. Gli strumenti che andremo ad utilizzare sono sistemi che assolvono al compito di fornire delle misure come ad esempio dinamometri, apparecchiature di isocinetica, sistemi per la valutazione dell’attività cardiaca o del sistema respiratorio. I test associati a questo tipo di valutazione sono, ad esempio, il test da sforzo.

Se consideriamo uno strumento che deve effettuare una misura, questo non deve perturbare il fenomeno in esame, deve essere compatibile con la disabilità motoria, devono avere una buona accuratezza e risoluzione. Inoltre, in caso di misure dinamiche non deve essere modificata l’evoluzione temporale misurata (risposta in frequenza).

Dobbiamo considerare la qualità da valutare e per questo stabilite dei parametri “indicatori”. I parametri indicatori atti a valutare una data caratteristica sono accordati dal mondo scientifico. Il rilievo di indicatori avviene per mezzo di test specifici. In particolare distinguiamo i test diretti (quelli che determinano in modo diretto il parametro d’interesse) e indiretti (mediante la definizione di altri parametri posso identificare la grandezza di interesse). Se devo fare delle misure di funzionalità devo rivolgermi ad un ambito in cui ci sia una concordanza tra il risultato della misura e la qualità e quindi definiamo un test valido quando è verificata questa concordanza. Dobbiamo considerare dei test che siano riproducibili e specifici rispetto alla misura che andremo ad effettuare.

Concetto di riabilitazione e valutazione funzionale

Laddove parliamo di questo ci rivolgiamo a una casistica di soggetti che hanno una disabilità: il termine disabilità racchiude sia le limitazioni che le partecipazioni nell’ambito della vita comune. Possiamo avere un’alterazione della funzionalità o della struttura. Associata a questa ci sarà una difficoltà nell’eseguire una task o un’azione. Il fine è quello di riabilitare il soggetto e valutare quanto questo soggetto possa essere rilocato nelle diverse situazioni della vita quotidiana.

L’handicap può essere descritto da uno schema in cui da una parte abbiamo le patologie e dall’altro la società. La condizione patologica porterà a una limitazione che comporterà una disabilità. Questa non è l’unico elemento che caratterizza la condizione di handicap dell’individuo. Infatti, a seconda della presenza o meno delle barriere imposte dalla società, avremo un grado di handicap più o meno importante.

Possiamo avere una malattia, incidente o anomalia a cui può conseguire un danno con la conseguente disabilità che porta alla riduzione dell’attività che venivano svolte prima dell’evento traumatico o patologico e c’è quindi la definizione del termine handicap. Un danno può essere un danno del linguaggio e di conseguenza la funzione che viene a mancare è un’alterazione della parola, possiamo avere un danno all’udito, alla vista, un danno locomotorio, ecc.

Malattia di Parkinson: è un’alterazione a livello dei neuroni dopaminergici che portano a dei deficit motori importanti. La caratteristica tipica di pazienti con la seguente malattia è il tremore. Abbiamo una limitazione dal punto di vista del range motion e tutta una serie di altri danni.

Il danno è un’alterazione a livello del SNC. Ciò che ne consegue è un danno che può essere un danno motorio, ciò che ne consegue è una rigidezza a livello delle articolazioni, quindi la persona non è in grado di muoversi e comunicare in modo naturale.

Paralisi cerebrale infantile: abbiamo un danno cerebrale che causa una contrazione dei muscoli in maniera non fisiologica che porta a un’alterazione della locomozione.

Paziente con un esoprotesi (protesi esterna): cioè abbiamo un paziente che ha subito l’amputazione dell’arto sostituito con un arto protesico esterno. Si osserva un decadimento della performance nella ripetizione dell’atto deambulatorio. Per valutare l’affaticamento potremmo valutare l’affaticamento tramite ECG o tramite un test respiratorio.

La disabilità può essere riferita a disturbi del controllo motorio, disabilità intellettive (Alzheimer), disturbi specifici del linguaggio e dell’apprendimento, a livello sensoriale, ecc.

Nel mondo si stima che il 15% della popolazione è affetta da disabilità. Nei paesi industrializzati questa è legata alla maggiore possibilità di sopravvivenza. Di questi, 1/3 ha una disabilità in età evolutiva. Le cause di disabilità in paesi del terzo mondo è legato alla mancanza di cure adeguate e a malattie infettive.

Abbiamo una presenza importante di patologie dovute all’invecchiamento, però è importante anche considerare la presenza di sopravvissuti a malattie croniche come, ad esempio, il diabete. Queste persone riportano spesso lesioni a livello delle piante del piede a cui può conseguire l’amputazione. La riabilitazione si ritrova a riabilitare delle persone che fino a pochi anni fa morivano e questo è ad esempio l’ambito della riabilitazione oncologica. Un esempio è quello del tumore al seno. Associato all’asportazione del tumore al seno c’è l’asportazione dei linfonodi sentinella, questo comporta uno stazionamento di linfa a cui consegue un ingrossamento degli arti superiori e quindi una limitazione funzionale. Quindi abbiamo patologie legate all’invecchiamento ma anche al superamento di patologie croniche.

Abbiamo quindi una limitazione della funzione e una conseguente disabilità. La prima cosa che dovremmo fare è misurare la funzione. Le misure cliniche sono le scale di valutazione e i questionari. Un esempio è la Berg Balance Scale che consiste nel fare una serie di test e nel dare una punteggio per ciascun test. La scala per valutare l’abilità funzionale di un paziente con malattia di Parkinson è la UPDRS. In questa rientra la valutazione della capacità locomotoria, del tremore, ecc. Per ciascuno di questi viene dato un punteggio da 0 a 4. Ma la valutazione è comunque soggettiva e dipendente dall’esperienza di chi fa la valutazione. Per questo le scale di valutazione sono delle scale semi-quantitative poiché soggettive e comunque scale appropriate solo per determinate patologie e funzioni. Una scala buona deve avere le caratteristiche di affidabilità, riproducibilità e ripetibilità. Deve, inoltre, avere caratteristiche di sensibilità e risoluzione. Inoltre, la scala deve essere specifica.

Ci sono ulteriori limiti dovuti al fatto che alcune di queste scale sono specifiche per il distretto corporeo o scale specifiche per la patologia, come quella per il Parkinson. I questionari sono ancora più soggettivi poiché viene ad essere imposto al soggetto. Possono, quindi, essere molto generici oppure molto specifici e quindi ci danno una valutazione troppo limitata.

Per superare i limiti delle scale e dei questionari abbiamo un approccio differente della valutazione della funzionalità che è un approccio più moderno e che vede in modo più globale l’individuo. Nonostante gli sforzi fatti dalla ricerca e dalle moderne scale c’è comunque la necessità di introdurre delle misure ed è quello che viene fatto nell’ambito della valutazione funzionale.

Lezione 2 – 08/03/2017

Dobbiamo semplificare passando attraverso dei modelli.

• Statica: corpo in equilibrio
• Cinematica: movimento del corpo senza badare alle cause
• Dinamica: consideriamo le cause

L’antropometria serve a semplificare e a valutare le dimensioni dei vari distretti corporei visti come una percentuale rispetto all’altezza. Lo stesso vale per le masse in cui abbiamo delle percentuali rispetto alla massa.

Le coordinate del baricentro tengono conto della massa infinitesima per tutte le masse che compongono il nostro sistema. Possiamo anche trovare la coordinata del baricentro lungo l’asse principale dell’arto. La coordinata lungo x partendo dal punto di origine O è una percentuale della lunghezza. Sia per il braccio che per l’avambraccio possiamo definire il baricentro. In questo caso abbiamo una componente verticale e una orizzontale: per uno abbiamo solo una coordinata x mentre per l’altro solo la coordinata y. Il gomito corrisponderà all’origine.

Equilibrio statico

Abbiamo i 3 principi della dinamica (slide). Questi tre esempi di dinamica sono utili per descrivere la statica, poiché questa è un caso particolare di dinamica. Un sistema equilibrato è quello in cui la risultante delle forze agenti sul corpo rigido sono uguali a 0. La condizione necessaria e sufficiente dell’equilibrio è quella per cui la sommatoria delle forze e dei momenti è uguale a 0.

Per risolvere il nostro modello complesso, formato da più corpi rigidi, dobbiamo rappresentarlo con tutte le forze esterne che agiscono sul nostro modello e per fare questo utilizziamo il free body diagram. Ci troviamo su due dimensioni e le articolazioni sono, in genere, rappresentate come delle cerniere ideali. Le forze muscolari sono quelli che ci permettono i movimenti. Queste non sono considerate forze esterne a meno che non si spezzi la struttura.

L’azione del muscolo nell’immagine a destra fa sì che l’articolazione dell’avambraccio si attacchi al braccio ed è stabilizzatrice, al contrario abbiamo un’azione destabilizzatrice. Il valore del braccio massimo si ha quando la posizione tra braccio e avambraccio è di 90°.

Abbiamo tre tipologie di leve: di primo, di secondo e di terzo tipo. Le leve possono essere sia vantaggiose che svantaggiose.

Cinematica

È lo studio del movimento senza considerare le forze che lo hanno generato. Per definire un corpo rigido abbiamo bisogno di tre punti, poiché così possiamo conoscere dove questo si trova nello spazio. Consideriamo un sistema di riferimento fisso e uno locale. Abbiamo una terna fissa mentre una può ruotare e traslare. Quello che possiamo fare è trovare una relazione tra i due sistemi di riferimento. Questo è possibile attraverso la matrice di rotazione che presenta 9 variabili ma che può essere semplificata con la conoscenza di tre angoli. Il sistema di riferimento mobile è inizialmente fisso a quello rigido cioè può solo ruotare rispetto a quello rigido e quello che facciamo è scrivere una relazione che lega il sistema di riferimento globale e il sistema di riferimento locale.

Non commutabilità delle rotazioni: ruotando di un certo angolo rispetto ad x e di un certo angolo rispetto ad y non ottengo la stessa rotazione se ruoto della stessa angolazione prima rispetto ad y e poi rispetto ad x. C’è una relazione che ci permette di legare le rotazioni rispetto agli assi fissi e agli assi mobili. Dobbiamo calcolare le matrici di rotazione per ciascuna rotazione effettuata.

Dinamica

Ci interessa studiare le cause che generano il movimento.

ESEMPIO. I marker sono dei punti dei quali conosciamo la cinematica. Assumiamo che il nostro problema ci dia direttamente le coordinate dei punti (G marker e T marker). Rappresentiamo il nostro sistema di riferimento sia delle forze che dei momenti e calcoliamo l’equazioni di equilibrio delle forze e dei momenti. La formula di Steiner ci permette di fare una traslazione rispetto al baricentro al quale andiamo a calcolare il momento.

Lezione 3 – 14/03/2017

C’è la necessità di introdurre delle misure che sono basate sull’utilizzo di strumenti. Per quanto riguarda i vari strumenti, a seconda di ciò che stiamo analizzando dovremo utilizzare dei sistemi specifici. Mi pongo nella condizione di chiedere quanto è buona la misura che sto effettuando poiché queste devono essere affidabili, precise e accurate.

La precisione è quella qualità per cui si ottiene un determinato output da misure dello stesso input ripetute nelle stesse condizioni. Precisione e accuratezza sono due cose diverse, poiché una misura è precisa quando gli output sono vicini ad un dato intorno mentre l’accuratezza è la differenza tra il valore vero e il valore misurato diviso quello vero.

Laddove andiamo a riferirci ai sensori un altro concetto è la risoluzione dello strumento cioè la più piccola variazione incrementale misurabile. Ci sono anche altri concetti da tenere in considerazione come la linearità di un sensore, cioè un sensore che dato un input crescente ci dà in uscita un output crescente. Un sensore non lineare è quel sensore che data una variabile in ingresso crescente ha un output che non è lineare e quindi otteniamo una curva di rappresentazione del legame tra input e output non lineare.

Un altro concetto è l’isteresi. Altri concetti sono il guadagno, la sensitività e la risposta in frequenza. Il sistema di interesse è il corpo umano e questo comporta delle problematiche dal punto di vista della misurazione. Non solo vogliamo misurare un determinato sistema ma volgiamo anche valutare la funzione e quindi non solo mi basterà conoscere bene lo strumento e la sensoristica ma la cosa che dovremo considerare è che del soggetto dobbiamo valutare una funzione ne quindi dobbiamo considerare tutti i test che permettono di valutare quella data funzione al meglio.

All’interno delle problematiche quando ci muoviamo all’interno dell’essere umano dobbiamo considerare la riproducibilità: dobbiamo essere certi di effettuare delle misure che sono effettuate con strumenti e basate su test specifici che siano riproducibili. Questa dipende fortemente da due elementi che sono la variabilità biologica e la variabilità osservazionale. La prima è insita nel sistema che sto analizzando mentre la seconda appartiene al sistema di misura. Dal punto di vista di variabilità biologica abbiamo una variabilità tra soggetti e entro soggetti. Dobbiamo rendere la misura indipendente dalla variabile che la altera, cioè la grandezza antropometrica (peso, altezza, ecc). Un esempio di variabile biologica all’interno dello stesso soggetto può essere la variabilità farmacologica. Nel caso della variabilità osservazionale dobbiamo considerare lo strumento e l’osservatore. Dobbiamo ottenere numeri che siano fortemente attendibili e indipendenti dall’osservatore.

La situazione di disabilità è conseguente ad una parte relativa alla patologia e ad una parte relativa alla società. L’evento morboso, cioè il danno porta ad una determinata lesione che è caratterizzata da un segno specifico che porta ad una data disabilità. Abbiamo anche una lesione secondaria che porta ad un corrispondente segno e quindi ad una data disabilità. La lesione secondaria è un danno derivante non dall’evento patologico ma dalla lesione che deriva dalla patologia (la spasticità, cioè una disabilità a livello muscolare porta a lungo andare ad una lesione secondaria cioè anche ad un alterazione del sistema scheletrico). Dal punto di vista valutazionale dobbiamo valutare la lesione primaria e quella secondaria.

In grigio abbiamo gli interventi che vengono fatti dal processo riabilitativo: prevenzione primaria, prevenzione secondaria e riabilitazione. La primaria è la prevenzione che vado ad applicare prima ancora che abbia luogo quell’evento che porterà alla disabilità. Nel caso dell’ictus questa consiste ad esempio nell’utilizzare degli anticoagulanti o curare la pressione. Il processo di riabilitazione interviene al fine di ridurre la disabilità sul segno che è conseguente alla lesione. L’obiettivo è quello di misurare per poi riabilitare. Il segno è alla base della nostra osservazione.

Riabilitazione

• Medicina della riabilitazione
• Ingegneria della riabilitazione

Abbiamo in questo ambito la riabilitazione robotica in cui si fa uso di esoscheletri per il sostegno dei pazienti. Oltre alla riabilitazione robotica abbiamo anche la riabilitazione virtuale.

• Tecnologia della riabilitazione
• Scienza della riabilitazione

Da un lato abbiamo un individuo sano che parte da una data condizione ed abbiamo a destra l’allontanamento dalla condizione di sano che può derivare da un danno o da una lesione. La parte sinistra del grafico ci fa vedere come per effetto di una malattia che interviene all’interno di un individuo viene a decadere la condizione di “sano”. A destra se applico una buona riabilitazione a seguito del danno mi aspetto di raggiungere di nuovo una condizione di normalità o meno.