Valutazione quantitativa dell'influenza dei dismorfismi spinali sulla fluidità del cammino mediante sensori inerziali

The purpose of this work is to examine the presence of potential alterations in gait of adolescents with idiopathic scoliosis using inertial sensors. The adolescents did a gait test to quantify their spatio-temporal, kinematic and smoothness parameters using the Inertial sensor located in the lumbar spine. The aim of the study was to validated parameters as spatio-temporal and kinematic among with quantitative parameters that refer to the smoothness of acceleration and speed movements of the trunk, in order to identify potentially scoliotics from the control group. The SPARC was used in order to quantify the smoothness of these movements, this metric quantifies the length of the spectrum arc from the Fourier transform within an adaptive frequency range. It is a dimensionless, accurate and sensitive parameter from the studies in the literature; in particular, a decrease in the value of SPARC corresponds to a less smooth and unstable movement. The results for the spatio-temporal parameters obtained from the statistical analysis show a significant decrease in the cadence (p=0.019) and an increase in the duration of the left (p=0.038) and right cycle (p=0.019) for the group characterized by AIS, these results agrees with studies related to the same pathology [1]. The SPARC parameters related to the male group did not show significance for the scoliotic group. On the contrary, for the potentially scoliotic female group, there was an overall decrease in the smoothness of the various movements. In particularly, there was a significant reduction in the SPARC parameters for Medio-lateral acceleration (p=0.029) and an overall decrease in the other SPARC parameters related to the profiles extracted from the gyroscope and from the accelerometer built in the inertial sensor. In the potentially scoliotic female group were found relevant kinetic parameters, extracted automatically from the so; in detail, there were a significant increase in the range of motion in the transversal plane (p=0.002) and in the front plan (p=0.008). The result of the analysis of the smoothness, in the female scoliotic group, could be explained by the fact that maintaining dynamic balance requires continuous integrative control. The maintenance of balance during the gait requires continuous supplemental control, particularly in the mid-lateral direction due to the instability during single limb support. Thus, as reported in the literature [6], scoliosis, may decrease smoothness during walking. Based on the results obtained, it can be said that the SPARC parameters implemented by the acceleration and velocity of the trunk, could be a useful support to the traditional spatio-temporal parameters of the gait, as they can extrapolate very small gait alterations.

La valutazione strumentale del cammino, tematica principale del seguente studio, risulta essere un ausilio importante per medici fisioterapisti e podologi nella fase diagnostica e nel trattamento di un’ampia gamma di patologie neurologiche ed ortopediche. L’importanza in ambito clinico per la valutazione della postura e del movimento è cresciuta esponenzialmente nel tempo; il motivo di tale fenomeno risiede nella possibilità di valutare oggettivamente alterazioni motorie legate a dismorfismi o patologie. In questo studio, sono state analizzate la presenza di potenziali alterazioni nella deambulazione in adolescenti caratterizzati da scoliosi idiopatica (IS), mediante l’utilizzo di sensori inerziali. La scoliosi, complessa deformità tridimensionale della colonna vertebrale, se non opportunamente individuata e trattata dallo specialista precocemente, può condurre a stati patologici importanti quali lombalgia cronica, disabilità posturali, disturbi respiratori alterando la qualità della vita del soggetto in età adulta. Il dismorfismo spinale unito ad uno squilibrio pelvico porta all’aumento della contrazione muscolare del tronco e ad una instabilità posturale durante la deambulazione. Al fine di validare questa tesi gli obbiettivi dello studio si sono incentrati nella valutazione degli outcomes del sensore inerziale riguardo parametri spazio-temporali e in particolare alla fluidità del cammino, la quale risulta alterata a causa dei meccanismi compensatori attuati da questi soggetti patologici. Il fine dello studio è stato quello di affiancare a parametri ampiamente validati quali dati spazio-temporali e cinematici, dati quantitativi sulla fluidità dei movimenti di accelerazione e velocità del tronco allo scopo di distinguere i soggetti potenzialmente scoliotici da quelli sani. I risultati riguardo i parametri spazio-temporali ottenuti dall’analisi statistica mostrano una rilevante diminuzione della cadenza (p=0.019) ed un aumento della durata del ciclo sinistro (p=0.038) e destro (p=0.019) per il gruppo caratterizzato da AIS, dato concorde con studi riferiti alla stessa patologia [1]. Per quanto riguarda i parametri SPARC, essi non mostrano significatività per il gruppo maschile. Al contrario, per il campione di genere femminile potenzialmente scoliotico si è rilevata una diminuzione complessiva della fluidità del cammino. Nello specifico, è stata rilevata una significativa riduzione dei parametri dello SPARC per quanto riguarda l’accelerazione in Medio-laterale (p=0.029) e una complessiva diminuzione degli altri parametri SPARC riferiti ai profili estratti dal giroscopio e dall’accelerometro integrato al sensore inerziale. Sulla base dei risultati ottenuti, si può affermare che i parametri SPARC implementati dall'accelerazione e dalle velocità del tronco, potrebbero rappresentare un utile supporto ai tradizionali parametri spazio-temporali dell'andatura, in quanto in grado di estrapolare sottili alterazioni nei meccanismi locomotori non riconosciuti tramite la semplice caratterizzazione spazio-temporale.