Valutazione della potenza e del lavoro meccanico durante il cammino con e senza ortesi piede-caviglia in bambini affetti da paralisi cerebrale infantile

This master thesis aims at evaluating the energy expenditure during walking in children with cerebral palsy, with and without Ankle-Foot Orthoses (AFOs). In particular, the main focus is the measurement of both the mechanical power and the external mechanical work performed on the body Center of Mass (CoM), evaluating separately the contribution of the leading the trailing limb. The data analyzed consists of a sample of 21 subjects with a diagnosis of spastic hemiplegia, for whom Gait Analysis tests were performed both in barefoot condition and with the orthosis. In addition to an comprehensive evaluation of the entire sample, the subjects were subdivided in groups based on the type of AFO they used: traditional AFOs, Energy Storing AFOs and AFOs without a calf shell. Six subjects also performed the GA test while wearing a new generation carbon fiber orthoses. Performances in barefoot condition were then compared to those with orthoses, in order to highlight any statistically significant difference due to the use of the device. Overall, the analysis of the chosen parameters highlighted a significant push-off reduction for both walking conditions and an improvement in the leading leg power when the subject is wearing the orthosis.

Il presente lavoro di tesi si pone l’obiettivo di valutare il consumo energetico associato al cammino con e senza ortesi piede-caviglia in bambini affetti da paralisi cerebrale infantile. Nello specifico, l’attenzione è stata focalizzata sulla rilevazione di potenza e lavoro meccanico esterno esercitato sul Centro di Massa (CoM) corporeo, analizzando separatamente il contributo dell’arto di leading e di trailing. I dati elaborati derivano da un campione di 21 bambini affetti da emiplegia spastica, che hanno svolto prove di Gait Analysis sia in condizione scalza che con ortesi. Oltre ad una valutazione complessiva sulla totalità dei soggetti, i dati sono stati analizzati anche suddivisi per tipologia di Ankle-Foot Orthosis (AFO) utilizzata: AFO tradizionali, Energy Storing AFO e AFO senza presa di polpaccio. Sei soggetti hanno quindi svolto un’ulteriore prova indossando un dispositivo in fibra di carbonio di nuova generazione. Il confronto tra le prestazioni con e senza ortesi è stato effettuato al fine di evidenziare eventuali differenze statisticamente significative indotte dall’utilizzo di AFO. Per tutti i gruppi considerati, l’analisi dei parametri di interesse ha evidenziato un push-off notevolmente ridotto in entrambe le condizioni di prova; l’utilizzo di ortesi sembra invece correggere l’andamento della potenza dell’arto di leading, che assume un trend simil-fisiologico.