Validazione di un sensore inerziale per la misura del Range of Motion del tronco: confronto con un sistema optoelettronico in soggetti sani e con lombalgia cronica non specifica

This study evaluated the validity and accuracy of the wearable inertial sensor Baiobit (BTS Bioengineering, Milan, Italy) in measuring trunk Range of Motion (ROM), compared to a three-dimensional optoelectronic system (SMART-DX 400), considered the gold standard for human movement analysis. The growing interest in portable motion analysis tools supports the use of inertial sensors in both clinical and ecological contexts. A total of 27 healthy participants (aged 18–65) and 17 patients with chronic low back pain (CLBP) were enrolled. All subjects performed four standardized trunk movements: flexion, extension, lateral bending, and axial rotation. In healthy controls, IMU and MoCap data were collected simultaneously to assess agreement. Validation metrics included Pearson’s correlation (r > 0.85), RMSE (1.15°–3.01°), Lin’s concordance correlation coefficient (CCC), and Bland–Altman analysis. Excellent concordance was found for rotation (CCC = 0.927), while extension, flexion, and lateral bending showed lower agreement. In CLBP patients, significant differences emerged for extension (25.68° vs 14.77°, p < 0.001) and lateral bending (8.89° vs 16.87°, p < 0.001). Lateral bending ROM correlated with VAS, ODI, and TSK (r > 0.52, p < 0.05). Regression identified VAS (β = +3.57; p = 0.008) and BMI (β = +1.67; p = 0.025) as predictors of extension ROM. Moreover, the Timed Up and Go (TUG) test was analyzed in patients: postural stability (nRMSE), symmetry (IHR), and smoothness (LDLJ) showed significant associations with ODI, TSK, BMI, and VAS. Although IMUs underestimate absolute ROM, they reliably capture motion patterns. These findings support their use in clinical follow-up, rehabilitation, and biofeedback, provided methodological limitations—such as soft tissue artifacts and sensor placement—are addressed. This research was conducted in accordance with the 1964 Helsinki Declaration and approved by the Ethical Committees of Politecnico di Milano (22/2021, 14 June 2021) and Istituto Auxologico Italiano (2022_05_31, Milan, Italy). Written informed consent was obtained from all participants.

Questo studio ha valutato la validità e l’accuratezza del sensore inerziale Baiobit (BTS Bioengineering, Milano, Italia) nella misurazione del Range of Motion (ROM) del tronco, confrontandone le prestazioni con un sistema optoelettronico tridimensionale (SMART-DX 400), considerato gold standard per l’analisi del movimento. L’interesse verso soluzioni indossabili ha favorito la validazione di sistemi IMU in contesti clinici ed ecologici. Sono stati coinvolti 27 soggetti sani (18–65 anni) e 17 pazienti con lombalgia cronica non specifica (CLBP), che hanno eseguito quattro task motori standardizzati: flessione, estensione, inclinazione laterale e rotazione. Nei soggetti sani, IMU e MoCap sono stati acquisiti in parallelo. Le metriche utilizzate hanno incluso coefficiente di Pearson (r > 0.85), RMSE (1,15°–3,01°), coefficiente di concordanza di Lin (CCC) e analisi di Bland–Altman. La rotazione ha mostrato la concordanza migliore (CCC = 0.927), mentre gli altri movimenti hanno fornito valori inferiori (CCC < 0.4). Nel gruppo CLBP sono emerse differenze significative per estensione (25.68° vs 14.77°, p < 0.001) e inclinazione laterale (8.89° vs 16.87°, p < 0.001). Il ROM laterale ha mostrato correlazioni con VAS, ODI e TSK (r > 0.52, p < 0.05). La regressione multipla ha identificato VAS (β = +3.57; p = 0.008) e BMI (β = +1.67; p = 0.025) come predittori dell’estensione. Inoltre, nei pazienti patologici è stato analizzato il test Timed Up and Go (TUG): stabilità posturale (nRMSE), simmetria (IHR) e smoothness (LDLJ) hanno mostrato associazioni significative con ODI, TSK, BMI e VAS. Pur sottostimando il ROM assoluto, l’IMU ha catturato in modo affidabile i pattern motori. I risultati ne supportano l’impiego nel follow-up clinico, nella riabilitazione e nel biofeedback, a condizione che i limiti metodologici—come artefatti dei tessuti molli e sensibilità al posizionamento—siano corretti con algoritmi avanzati. Lo studio è stato condotto in conformità alla Dichiarazione di Helsinki e approvato dal Comitato Etico del Politecnico di Milano (22/2021, 14 giugno 2021) e dall’Istituto Auxologico Italiano (2022_05_31, Milano, Italia). Tutti i partecipanti hanno fornito consenso informato scritto.