Analisi del movimento: strumenti, metodi e applicazioni. Relatore: Mazzoleni Paolo. Polo Tecnologico Fondazione Don Carlo Gnocchi IRCCS Milano LAM
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1 Analisi del movimento: strumenti, metodi e applicazioni Relatore: Mazzoleni Paolo Polo Tecnologico Fondazione Don Carlo Gnocchi IRCCS Milano
2 Laboratorio di Analisi del Movimento Di che cosa si occupa? Di analisi multifattoriale del movimento Di sviluppo e validazione di protocolli sperimentali per l analisi multifattoriale del movimento Di validazione di sistemi innovativi per l analisi multifattoriale del movimento
3 Il movimento Il movimento richiede al nostro corpo l integrazione dei sistemi nervoso, muscolare e scheletrico al fine di risolvere in ogni istante un problema di equilibrio dinamico.
4 Analisi del movimento Ogni alterazione in questi sistemi causata dall età o dalla patologia, porta ad una limitazione funzionale. L analisi del movimento umano, permette la valutazione di queste alterazioni. Finalità Diagnosi funzionale di disordini motori Impostare e valutare le terapie Ricerca sulla fisiologia/patologia nel movimento Sviluppo di nuovi dispositivi Ottimizzazione del gesto atletico Progettazione di oggetti/ambienti ergonomici
5 Analisi del movimento Valutazione Soggettiva Oggettiva Qualitativa Quantitativa Descrizione osservazionale Scale di valutazione Video ripresa Valutazione strumentale Sog. /Qualit. : Valutazione che il clinico fa durante una visita fisiatrica. Og./Quant. : Valutazione effettuata con sistema di misura.
6 Valutazione strumentale Analisi multifattoriale Cinematica Quanto? Posizione Velocità Accelerazione Dinamica Perché? Forze Momenti Potenze articolari Elettromiografia Quando? Segnali elettromiografici
7 Valutazione strumentale Analisi multifattoriale Cinematica Quanto si muove?
8 Strumentazione Analisi cinematica Sistemi a trasduzione Meccano Elettrica Elettrogoniometri Accelerometri Magnetici Sistemi di Imaging Fotografia Fotografia ad esposizione multiple Cinematografia Televisione Sistemi Optoelettronici a marcatori Marcatori attivi Marcatori passivi θ
9 Sistemi a trasduzione Meccano Elettrica Elettrogoniometri Tipi di sensori Potenziometrici θ θ Variabile Monodimensionale Angolo θ θ Estensimetri (Strain gauge) 0 t
10 Sistemi a trasduzione Meccano Elettrica Sistemi basati su sensori inerziali Tipi di sensori Accelerometri Giroscopi Magnetometri Informazione Spaziali
11 Sistemi a trasduzione Meccano Elettrica Sistemi basati su sensori inerziali
12 Sistemi di Imaging Fotografia & Fotografia ad esposizione multipla Informazione Bidimensionale 1876 Janssen La Rivoltella fotografica 1878 Muybridge Foto 1882 Marey Foto
13 Sistemi di Imaging Sistemi optoelettronici a marcatori Informazione Tridimensionale 1974 Selspot TM SELective light SPOT recognition. Marker attivi a LED 1975 Video technology Sviluppo dei primi sistemi semi automatici di detezione dei marcatori 1981 Vicom TM 1988 Elite TM 1992 MotionAnalysis TM 2000 Smart TM 2001 Eagle TM
14 Strumentazione Analisi cinematica 3D Sistema SMART D (BTS S.p.a) 9TVC Sistema Componente Elettronica TVC Gruppo Ottico CCD (Fr 1 250Hz, 1.4Mp) Illuminatore ad infrarossi
15 Strumentazione Analisi cinematica Sistema SMART D TVC 3 TVC 4 Procedura di calibrazione TVC 2 x TVC 1 1 α 1, β 1, γ 1 y 1 z 1 Z O Y X TVC 6 TVC 5 Definizione dell origine del laboratorio Coordinate e orientamento delle TVC Correzione delle distorsioni Definizione della dimensione del volume di lavoro
16 Strumentazione Marcatori I marcatori vengono posizionati nei punti anatomici di repere secondo un protocollo ben definito
17 Le Variabili Analisi cinematica Variabili misurate strumentalmente: Coordinate x,y,z di ogni marker.
18 Le Variabili Analisi cinematica Applicando i modelli biomeccanici si estrapolano le variabili NON direttamente misurabili: Angoli, velocità, accelerazione,
19 Protocolli Analisi cinematica Protocollo Hand. Ob: valutazione dei trattamenti. Protocolli per la valutazione di distonie Ob: Valutazione di trattamenti
20 Protocolli Analisi cinematica Protocolli per le valutazioni posturali e del rachide Ob: Riprogettazione dello strumento o di ausili Riprogettazione di ambienti lavorativi
21 Protocolli Analisi cinematica Protocolli per la valutazione del gesto sportivo Ob: Minimizzazione del dispendio energetico per l ottimizzazione del gesto. Protocolli per la valutazione respiratoria Ob: studio dei flussi respiratori minimizzando l invasività
22 Valutazione strumentale Analisi multifattoriale Dinamica Perché si muove?
23 Strumentazione Dinamica F (vettore forza risultante) Componenti direttamente misurate in sdr piattaforma T (coppia torcente) F: vettore forza risultante COP (center of pressure) : punto della superficie di appoggio in cui è applicato il vettore forza risultante T : coppia torcente perpendicolare alla superficie di appoggio
24 Strumentazione Dinamica Principio di funzionamento Estensimetrici resistivi Cristalli piezoelettrici Elementi induttivi Elementi capacitivi
25 Strumentazione Dinamica
26 Strumentazione Dinamica 2 Piattaforme di forza (Kistler Italia S.r.l.) 1 piattaforma fissa (600x400 mm Type 9281B) 1 piattaforma trasportabile (600x400 mm Type 9286AA) Piattaforma Mobile Piattaforma Mobile Piattaforma Fissa
27 Le Variabili Dinamica Componente Verticale Diagramma Vettoriale Componente Antero/Posteriore Componente Medio/Laterale Traiettoria del Centro di Pressione COP
28 Le Variabili Cinematica e Dinamica Le variabili cinematiche, quelle dinamiche e i parametri antropometrici, integrate con modelli biomeccanici permettono di calcolare variabili non direttamente misurabili, come i momenti interni e le potenze articolari.
29 Valutazione strumentale Analisi multifattoriale Elettromiografia Quando e quanto i muscoli sono attivi?
30 Elettromiografia Cos è Definizione Ingegneristica. Disciplina riguardante il rilevamento, l analisi e l utilizzo del segnale elettrico generato dal muscolo. Potenziale d azione Definizione Medica. Studio della funzione muscolare attraverso la misura del segnale elettrico generato da muscolo. Configurazione Bipolare Muscle + Diff. Amp. EMG Signal
31 Strumentazione 3 Sistemi Elettromiografici Elettromiografia TeleEmg (BTS S.p.a) 8 canali a filo ZeroWire (Aurion S.r.l.) Wi Fi a 8 canali FreeEmg (BTS S.p.a) Wi Fi a 8 canali
32 Elettromiografia Tipologia di elettrodi Non Invasivi Elettrodi di superficie 1. Pregellati 2. Da gellare Elettrodi a filo Invasivi Elettrodi di profondità o ad ago
33 Le Variabili Elettromiografia
34 Report
35 Report
36 Report
37 Report
38 Report
39 Report
40 Laboratorio di Analisi del Movimento Info:
LAM LAM LAM LAM LAM LAM. Analisi del movimento. strumenti, metodi e applicazioni. Laboratorio di Analisi del Movimento. Il movimento 31/05/2011
Analisi del movimento: strumenti, metodi e applicazioni Laboratorio di Analisi del Movimento Relatore: Mazzoleni Paolo Polo Tecnologico Fondazione Don Carlo Gnocchi IRCCS Milano Di che cosa si occupa?
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