Metodi sperimentali di acquisizione dati e valutazione biomeccanica applicati alle sedute. Ing. Gabriele Paolini

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1 Metodi sperimentali di acquisizione dati e valutazione biomeccanica applicati alle sedute Ing. Gabriele Paolini

2 INTRODUZIONE QUALI SONO GLI ASPETTI PIU IMPORTANTI NELLA VALUTAZIONE DI UNA SEDUTA? Lo sviluppo di fastidi legati alla postura sta diventando un problema cruciale in quanto: Il comfort è un aspetto molto importante per i produttori e un fattore decisivo nel processo di decisione dell utente finale C è un continuo aumento della proporzione di professioni che spingono I soggetti a rimanere seduti a lungo Il lavoro da seduti è un fattore di rischio per lo sviluppo di Dolore di Schiena a livello Lombare (LBP) di origine discogenica.

3 INTRODUZIONE Scale di Valutazione del Comfort/Discomfort Shackel s General Comfort Scale Corlett s Body Part Comfort Scale Variabili Biomeccaniche -Postura -Attività Muscolare -Mappe di pressione sul sedile e sullo schienale -Movimento del CoP durante la seduta (micro/macro movimenti) Analisi Fattoriale Analisi Statistica Analisi di Correlazione Modellazione muscoloscheletrica Indici Sintetici di Valutazione

4 COMFORT E DISCOMFORT COS E IL COMFORT? La definizione di comfort è ancora oggetto di dibattito nella comunità scientifica. Dizionario Webster: sensazione di sollievo, incoraggiamento e piacere Slater (1985): piacevole stato di armonia fisiologica, psicologica e fisica tra un essere umano e l ambiente circostante. I punti su cui c è un generale accordo tra gli studiosi sono: Il comfort è un costrutto di natura personale definito soggettivamente Il comfort è influenzato da fattori di diversa natura (fisici, fisiologici, psicologici) Il comfort è una reazione all ambiente ambiente circostante e come tale dipende anche dallo stato psico-fisico del soggetto che valuta

5 COMFORT E DISCOMFORT Esiste una relazione tra il comfort e il discomfort? Al solito, si possono individuare diversi punti di vista: 1. Il comfort può essere pensato come una variabile di stato discreta: è presente o assente. Da qui segue che il fine ultimo è quello di raggiungere l assenza di discomfort (Hertzberg 1958) 2. Il comfort ed il discomfort sono i due estremi di una scala unidimensionale che va da estremo discomfort ad estremo comfort, passando per una condizione neutrale (Richards 1980) 3. Comfort e discomfort sono influenzati da variabili diverse e indipendenti (Zhang 1996) 1. Il discomfort si basa principalmente su condizioni biomeccaniche scarse e su sensazioni di fatica 2. Il comfort si basa su estetica e qualità del disegno della seduta, uniti ad un senso di rilassamento e sollievo (Helander, Ergonomics 2003)

6 VARIABILI OGGETTIVE Se da un lato le definizioni di comfort/discomfort sono intrinsecamente soggettive, esistono anche variabili biomeccaniche misurabili che, se ottimizzate, aiutano l utente finale ad evitare di sottoporre la zona lombare o le cosce a carichi eccessivi, eliminando così importanti fonti di fastidio e discomfort Quali sono le principali variabili oggettive usate per la valutazione delle sedute?

7 VARIABILI OGGETTIVE 1. Analisi Posturale 2. Attività Muscolare 3. Distribuzione di pressione 4. Moto del CoP durante periodi di seduta prolungati 5. Stima delle variabili antropometriche del soggetto 6. Stima del carico intervertebrale

8 VARIABILI OGGETTIVE 1.Analisi Posturale 2. Attività Muscolare 3. Distribuzione di pressione 4. Moto del CoP durante periodi di seduta prolungati 5. Stima delle variabili antropometriche del soggetto 6. Stima del carico intervertebrale

9 ANALISI POSTURALE E stato dimostrato che l appiattimento dell angolo di lordosi lombare unitamente a tensioni muscolari statiche sono cause principali di rischio nella degenerazione dei dischi intervertebrali e nell insorgenza del dolore (Makhsous et al., Spine 2003)

10 ANALISI POSTURALE

11 TECNOLOGIA OPTOELETTRONICA La tecnologia optoelettronica fornisce uno strumento molto affidabile per la misura della cinematica e della dinamica articolare in maniera minimamente invasiva. Applicazione dei marcatori Acquisizione dati Ricostruzione delle traiettorie in 3D Parametri Inerziali Modello/Equivalente Biomeccanico Posizione e Orientamento delle ossa Parametri Antropometrici Cinematica Articolare Dinamica Articolare

12 TECNOLOGIA OPTOELETTRONICA

13 TECNOLOGIA OPTOELETTRONICA

14 TECNOLOGIA OPTOELETTRONICA - CONCETTI Conoscendo la posizione dei marcatori nello spazio ed assumendo che si può modellare l osso con una morfologia semplice ed invariante nel tempo Adapted from Prof. Cappozzo, IUSM - Rome

15 TECNOLOGIA OPTOELETTRONICA - CONCETTI È possibile ottenere la posizione e l orientamento (=POSA) di un osso nello spazio

16 TECNOLOGIA OPTOELETTRONICA - CONCETTI FOR EACH BONE AND INSTANT OF TIME WE ARE PROVIDED WITH TWO VECTORS Adapted from Prof. Cappozzo, IUSM - Rome

17 TECNOLOGIA OPTOELETTRONICA: LIMITI ALL APPLICAZIONE PER LA VALUTAZIONE DELLE SEDUTE La sfida per il motion capture applicato alla valutazione delle sedute risiede principalmente nel fatto che quando si usa lo schienale i marcatori applicati alla schiena non sono visibili dalle telecamere, e possono inoltre indurre i soggetti ad assumere posizioni innaturali sulla sedia

18 TECNOLOGIA OPTOELETTRONICA: LIMITI ALL APPLICAZIONE PER LA VALUTAZIONE DELLE SEDUTE Utilizzo il motion capture solo per misurare l inclinazione del sedile/schienale?

19 TECNOLOGIA OPTOELETTRONICA: LIMITI ALL APPLICAZIONE PER LA VALUTAZIONE DELLE SEDUTE Utilizzo il motion capture solo per misurare l inclinazione del sedile/schienale? Protocollo innovativo per il piazzamento dei marcatori? Modelli di correlazione tra il moto del tronco e quello della spina dorsale?

20 Altri metodi utilizzati per misurare la postura sono basati su immagini radiografiche, digitalizzazione manuale di fotografie e strumenti disegnati ad hoc, come quello in figura ANALISI POSTURALE

21 VARIABILI OGGETTIVE 1. Analisi Posturale 2.Attività Muscolare 3. Distribuzione di pressione 4. Moto del CoP durante periodi di seduta prolungati 5. Stima delle variabili antropometriche del soggetto 6. Stima del carico intervertebrale

22 ELETTROMIOGRAFIA L elettromiografia consiste nel misurare i pattern di attivazione muscolare usando differenti tipi di elettrodi a seconda dell applicazione Insieme con l analisi posturale, i pattern di attivazione muscolare sono una delle variabili più importanti da misurare essendo strettamente legata all insorgenza di LBP.

23 Questo è un esempio che mostra come sia possibile acquisire un segnale elettromiografico attraverso il software Vicon e sincronizzare il movimento in 3D con i segnali analogici provenienti da altri sturmenti ELETTROMIOGRAFIA

24 VARIABILI OGGETTIVE 1. Analisi Posturale 2. Attività Muscolare 3.Distribuzione di pressione 4.Moto del CoP durante periodi di seduta prolungati 5. Stima delle variabili antropometriche del soggetto 6. Stima del carico intervertebrale

25 DISTRIBUZIONE DI PRESSIONE ALL INTERFACCIA TRA LA SEDIA E L UTENTE La distribuzione di pressione all interfaccia tra l essere umano e la sedia è misurata usando materassini strumentati che forniscono una mappa approfondita della distribuzione di pressione sulle zone critiche del corpo durante la seduta. Inoltre i sensori di pressione possono anche misurare i micro/macro movimenti che occorrono durante la seduta. Infatti è stato ipotizzato che monitorando I movimenti dei soggetti sulla sedia si possono avere delle valide indicazioni riguardo al comfort/discomfort della seduta

26 VARIABILI OGGETTIVE 1. Analisi Posturale 2. Attività Muscolare 3. Distribuzione di pressione 4. Moto del CoP durante periodi di seduta prolungati 5. Stima delle variabili antropometriche del soggetto 6.Stima del carico intervertebrale

27 STIMA DEL CARICO A LIVELLO SPINALE Riconoscete questa immagine??

28 RELAZIONE TRA COMFORT E BIOMECCANICA Scale di Valutazione del Comfort/Discomfort Shackel s General Comfort Scale Corlett s Body Part Comfort Scale Variabili Biomeccaniche -Postura -Attività Muscolare -Mappe di pressione sul sedile e sullo schienale -Movimento del CoP quando seduti (micro/macro movimenti) Analisi Fattoriale Analisi Statistica Analisi di Correlazione Modellazione muscoloscheletrica Indici Sintetici di Valutazione

29 RELAZIONE TRA COMFORT E BIOMECCANICA Nel 2003, de Looze e colleghi hanno condotto una revisione di ventuno lavori di ergonomia pubblicati in letteratura in cui le misure di comfort sono state integrate da una o più misure oggettive, cercandone la correlazione. Sembra che la distribuzione di pressione sia la misura oggettiva con la più chiara correlazione con i metodi di valutazione soggettivi. Le altre misure oggettive non hanno ottenuto una correlazione statistica, ma soprattutto l analisi posturale ha evidenziato forti tendenze nella direzione delle misure soggettive.

30 PUNTI CONTROVERSI 1. Carcone, dall Università di Toronto, in un paper pubblicato da Applied Ergonomics nel 2007 afferma che il comfort è stato valutato migliore in condizioni che non possono essere definite ideali dal punto di vista biomeccanico 2. Helander ha pubblicato un articolo su Ergonomics nel 2003 intitolato Forget about ergonomics in chair design? Focus on aesthetics and comfort in cui afferma che, seppur valutazioni di tipo ergonomico e biomeccanico ricoprono sicuramente un ruolo importante, molto spesso i recettori del nostro corpo non riescono a discrminare differenze posturali con una risoluzione inferiore ai 3-4 gradi. Inoltre egli afferma che la teoria di Maslow sulla soddisfazione nell ambiente di lavoro potrebbe in realtà essere allargata ad ogni singolo oggetto di design: vanno prima di tutto soddisfatti gli istinti basici e poi quelli più ad alto livello. SE UNA SEDIA NON E PIACEVOLE ALLA VISTA AUMENTANO LE PROBABILITA CHE ESSA SIA GIUDICATA POCO CONFORTEVOLE

31 CONCLUSIONI Una chiara e biunivoca relazione tra le scale soggettive di valutazione del comfort e le misure oggettive di variabili biomeccaniche è ancora da individuare La migliore soluzione sarebbe di trovare un gruppo di pochi indici che riescano a classificare una seduta e che sappiano prevedere il grado di comfort associato ad una determinata postura Allo stato attuale la tecnlogia presente potrebbe rendere possibile questo risultato, ma sembra che combinare insieme ergonomia, psicologia, fisiologia, biomeccanica non sia facile Ulteriori lavori di ricerca sono necessari per stabilire delle relazioni più chiare tra valutazioni soggettive e misure oggettive

32 CONCLUSIONI Una chiara e biunivoca relazione tra le scale soggettive di valutazione del comfort e le misure oggettive di variabili biomeccaniche è ancora da individuare La migliore soluzione sarebbe di trovare un gruppo di pochi indici che riescano a classificare una seduta e che sappiano prevedere il grado di comfort associato ad una determinata postura Allo stato attuale la tecnlogia presente potrebbe rendere possibile questo risultato, ma sembra che combinare insieme ergonomia, psicologia, fisiologia, biomeccanica non sia facile Ulteriori lavori di ricerca sono necessari per stabilire delle relazioni più chiare tra valutazioni soggettive e misure oggettive

33 CONCLUSIONI Una chiara e biunivoca relazione tra le scale soggettive di valutazione del comfort e le misure oggettive di variabili biomeccaniche è ancora da individuare La migliore soluzione sarebbe di trovare un gruppo di pochi indici che riescano a classificare una seduta e che sappiano prevedere il grado di comfort associato ad una determinata postura Allo stato attuale la tecnlogia presente potrebbe rendere possibile questo risultato, ma sembra che combinare insieme ergonomia, psicologia, fisiologia, biomeccanica non sia facile Ulteriori lavori di ricerca sono necessari per stabilire delle relazioni più chiare tra valutazioni soggettive e misure oggettive

34 CONCLUSIONI Una chiara e biunivoca relazione tra le scale soggettive di valutazione del comfort e le misure oggettive di variabili biomeccaniche è ancora da individuare La migliore soluzione sarebbe di trovare un gruppo di pochi indici che riescano a classificare una seduta e che sappiano prevedere il grado di comfort associato ad una determinata postura Allo stato attuale la tecnlogia presente potrebbe rendere possibile questo risultato, ma sembra che combinare insieme ergonomia, psicologia, fisiologia, biomeccanica non sia facile Ulteriori lavori di ricerca sono necessari per stabilire delle relazioni più chiare tra valutazioni soggettive e misure oggettive

35 Grazie!

36 Per informazioni riguardo alla tecnologia optoelettronica e al modo in cui potrebbe tornare utile alle vostre applicazioni potete contattare Gabriele Paolini T: M:

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