Laboratorio di Gait Analysis: aspetti metodologici ed applicativi. Prof. Francesco Sgrò Associate Professor

Transcript

1 Università degli Studi Kore di Enna Facoltà di Scienze dell Uomo e della Società CdL Magistrale in Scienze e tecniche delle attività motorie preventive e adattate Insegnamento: Attività sportive adattate Laboratorio di Gait Analysis: aspetti metodologici ed applicativi Prof. Francesco Sgrò Associate Professor francesco.sgro@unikore.it

2 Lezione #2 Gait Analysis: Metodologie di lavoro

3 Obiettivo Lab ü L obiettivo del laboratorio è di elaborare almeno due cicli validi per ogni arto per ogni tecnologia utilizzata (Video-Analisi 2D e Stereofotogrammetria) ü L analisi dovrà riguardare i seguenti aspetti: Cinematica articolare: curve di flesso-estensione delle articolazioni coinvolte Cinetica: identificazione dei valori di vgrf in corrispondenza degli istanti temporali dei principali eventi di Gait Misure Spaziali: indici caratterizzanti gli aspetti di movimento spaziale del singolo ciclo del passo analizzato Misure Temporali: indici caratterizzanti gli aspetti temporali del singolo ciclo del passo analizzato Parametri derivati: indici caratterizzanti gli aspetti spazio/temporali del singolo ciclo del passo analizzato

4 VIDEO ANALISI 2D

5 Workflow Video-Analisi 2D 1. Preparazione set-up di indagine: preparazione camera, settaggio camera, individuazione piano di acquisizione 2. Calibrazione del piano di acquisizione 3. Definizione del modello biomeccanico e markerizzazione del soggetto 4. Acquisizione di almeno n.2 cicli del passo validi per ogni arto per ogni soggetto 5. Analisi osservazionale con checklist (se prevista) 6. Upload e digitalizzazione dei video (SKILLSPECTOR) 7. Estrapolazione dati coordinate e elaborazione dei cicli (EXCEL) 8. Presentazione risultati

6 Modello biomeccanico per Video-Analisi GT A ü Modello semplice dell arto inferiore 4 Marcatori 3 Segmenti corporei θ A G ü Repere anatomici GT: Gran Trocantere Y ML EL C θ C θ G M EL: Epicondilo Laterale ML: Malleolo Laterale VM: Metatarso-Falange V Dito VM X

7 Stima della FL/EX anca GT θ A ü Dati P a =[x A, y A ] P g =[x G, y G ] P o =[x A, y G ] o EL Y ML VM tgθ A = -(x A x G )/(y A -y G ) θ A = arctg(tgθ A ) Angolo relativo pelvi-femore X

8 Stima della FL/EX ginocchio GT θ A ü Dati P g =[x G, y G ] P C =[x C, y C ] P o =[x G, y C ] EL α G Y ML VM o tgα G = (x G x C )/(y G - y C ) α G = arctg(tgα G ) Angolo Assoluto X

9 GT θ A Stima della FL/EX ginocchio ü Dati θ A α G P a =[x A, y A ] P g =[x G, y G ] EL α G Y ML VM θ A θg o θ G = θ A +α G Angolo relativo ginocchio X

10 GT θ A Stima della Flessione dorsale/plantare EL ü Dati θ G P C =[x C, y C ] P M =[x M, y M ] P o =[x c, y M ] Y ML o α C tgα C = -(x C x M )/(y C - y M ) VM α C = arctg(tgα C ) Angolo Assoluto X

11 GT θ A Stima della Flessione dorsale/plantare EL ü Dati α C α G P C =[x C, y C ] P M =[x M, y M ] Y α G ML θ C α C VM θ C = α C +α G Angolo relativo caviglia X

12 SISTEMA STEREOFOTOGRAMMETRICO

13 Workflow Stereofotogrammetria ü Preparazione soggetto: 1. Scegliere il template Vicon da usare 2. Misurare i parametri antropometrici del soggetto previsti dal modello e inserirli nel sistema 3. Markerizzare il soggetto 4. Acquisire posture statiche 5. Ricostruire ed etichettare i marcatori 6. Eseguire funzione Static Gait Model 7. Eseguire funzione Static Subject Calibration

14 Workflow Preparazione Soggetto

15 ü Cycle Trials: Workflow Stereofotogrammetria 1. Acquisire diversi cicli del passo 2. Analisi osservazionale con checklist (se prevista) 3. Ricostruire ed etichettare i trial 4. Verificare la qualità dei trial 5. Post-processing dei dati 1. Filtraggio dei dati 2. Dinamic Plugin-Gait Model 3. Individuo gli eventi (Toe Off, Heel Strike): Automatico + Manuale ü Fase di elaborazione 1. Svestire il soggetto 2. Esportare file.c3d e Caricare in Mokka 3. Visualizzare le curve in Mokka 4. Elaborare le acquisizioni esportare da Vicon attraverso Excel 5. Presentazione dei risultati

16 Descrizione dei arametri di analisi del ciclo del passo

17 Gait Cycle Phases

18 Analisi degli eventi di natura cinetica nella GRF IP AP FS MS TO FS: Foot Strike IP: Impact Peak MS: Mid Stance AP: Active Peak TO: Toe-Off

19 I parametri temporali del passo ü Attraverso l individuazione degli istanti di FootStrike e FootOff destro e sinistro è possibile calcolare: Durata del passo [s]: stride o gait cycle duration Durata del semipasso dx/sx (step duration) [s] Durata fase di appoggio dx/sx (stance duration) [s];[% gait cycle] Durata fase di oscillazione dx/sx (swing duration) [s];[% gait cycle] Durata fasi di doppio appoggio dx/sx (double support duration) [s];[% gait cycle] ü Le cadenze e frequenze si ricavano attraverso le formule: Cadenza (gait cadence) [semipassi/min o step/min; passi/min o stride/min] Frequenza passo (gait frequency) [Hz o passi/s o stride/s]

20 I parametri spaziali del passo ü lunghezza del passo dx/sx (stride length) [m]; [mm] ü lunghezza del p.anteriore dx/sx (step length) [m]; [mm] ü larghezza del passo (step width) [mm] ü angolo di rotazione del piede dx/sx (foot angle, toe out) [ ]

21 I parametri spazio temporali ü Velocità del cammino (gait speed) [m/s] = stride length / stride duration ü Velocità del cammino = lunghezza passo x (cadenza / 120) ü Velocità media del piede dx/sx in swing [m/s] = step length dx(sx) / swing duration

22 Normalizzazione temporale ü Per permette il confronto tra diversi cicli è necessario suddividere in percentuale:

23 Normalizzazione spaziale ü La normalizzazione spaziale permette il confronto tra soggetti con differenze antropometriche Lunghezza del ciclo normalizzato [%BH] = Stride lenght *100/body height Velocità del passo normalizzata [%BH/s] = gait speed *100/ body height ü Altri autori (es., Hof) normalizzano rispetto alla lunghezza degli arti inferiori.