Valutazione del cammino in soggetti con sclerosi multipla mediante l'utilizzo di indici sintetici

Multiple Sclerosis (MS), also known as Encephalomyelitis Disseminata (ED), is an inflammatory and demyelinating disease that affects the Central Nervous System (CNS). As it can affect every part of the CNS, MS is a variable and unpredictable disease with a wide range of neurological symptoms in its early stage and various different clinical developments that can differ from case to case. The most common among several clinical scales that are used to assess the damage the disease causes to nervous tissues is the Expanded Disability Status Scale (EDSS), introduced in 1983 by the American neurologist John F. Kurtzke [Kurtzke et al., 1983]. EDSS assigns a score between 0 (no disease) and 10 (death due to pathology) to the functional limitations due to the disease. Most common symptoms of the disease are motor impairments. Myelin sheath damage due to MS generates a delay in nervous signals conduction; the cerebral cortex motor stimulus arrives late to the spinal cord causing a motor deficit. This thesis will analyse the gait motor task in MS affected patients compared with a control group of non-affected individuals. The main focus will be the kinetic and cinematic asymmetry between left and right limb. Different contributions in scientific literature underline that motor symptoms affect one specific limb more than the other; therefore MS affected patients show some gait compensation strategies of the ‘less affected’ limb to compensate the motor impairment of the pathological limb. The importance of this compensations is positively related to patients disability index EDSS. The study of motor and postural disorders in patients with some motor deficit can clarify the entity and the trend of functional limitations due to MS. Analysing motor and postural disorders also helps in evaluating the effectiveness of rehabilitation therapies. Late technological improvements in motor and postural measurements have consistently helped in studying and treating the disease. Gait Analysis (GA) is surely one of the most used test to evaluate the ambulatory pattern as it is not invasive, frequently repeatable and it has different relevant outcomes such as cinematic parameters, electromyographic measurements and a qualitative video footage. The great amount of data makes the evaluation of a GA outcome not plain and clear, several aspects have to be considered. Indeed in some cases the need for a more concise measure comes out, this measure should summarize the pathological gate, evaluate the disability and the progress of a specific treatment or functional surgery intervention [Baker, 2009]. In this Thesis the Gait Profile Score (GPS) is considered among all the concise indexes that have been developed in the latest years. Gait test have been performed on 23 MS affected patients and 15 not affected patients (Control Group) at the Sardinian MS regional center. A preliminary literature research has been done before data analysis for this Thesis considering MS, gait motor task and related studies on other diseases affected patients. Data has been processed with BTS SMART-Clinic, a clinical BTS interface that acquires, process and integrates data from the different sources. The software automatically calculates GPS and GVS (Gait Variable Scores) for both right and left limb. Two variables have been selected to evaluate the asymmetry between the two limbs: a kinetic measure (GPS) and dynamic measure (work calculated for the different joints). The synthetic asymmetry indexs results on the difference between the absolute values of these two variables for the two limbs obtaining the GPS Asymmetry Index and the Work Asymmetry Index (for hip, knee and ankle). After empirical asymmetry indexes have been statistically validated correlation between the asymmetry and the patient disability (EDSS index) has been verified. In particular, correlation has been investigated:  between GPS and EDSS;  between EDSS and GPS Asymmetry Index;  between EDSS and Work Asymmetry Index. A qualitative analysis has been also performed on GA reports and GPS graphs. The aim of this thesis is to give relevance to the GPS. There is no relevant contribution in present literature of the use of GPS index with MS affected patients, the present work wants to study and analyse a possible application of the GPS index in evaluating gait cinematic in this particular pathology. GPS provides an objective and prompt view of the gait that is particularly useful in comparing the movement between different patients. Moreover, the asymmetry of the patient abnormal gait is evaluated in order to find a possible connection between the asymmetry itself and the motor deficit severity. This could reveal to be very useful in patient rehabilitation to restrain one limb’s damage, due to MS, and the related other’s limb impairment due to a compensation activity.

La Sclerosi Multipla (SM) o Sclerosi a Placche è una malattia infiammatoria, demielinizzante, cronica che colpisce il Sistema Nervoso Centrale (SNC). Le lesioni mieliniche interessano aree cerebrali di volta in volta differenti e questo porta a una sintomatologia variabile da soggetto a soggetto che va dalle difficoltà di deambulazione ai disturbi della vista, dalla stanchezza ai problemi di sensibilità corporea. La causa o meglio le cause sono ancora in parte sconosciute, tuttavia la ricerca ha fatto grandi passi in avanti nel chiarire il modo in cui la malattia agisce, permettendo così di arrivare a una diagnosi e a un trattamento precoce che consentono alle persone affette da SM di mantenere una buona qualità di vita, quantomeno nei primi stadi della patologia. Le cure, ad oggi, sono infatti in grado di modificare positivamente il decorso della malattia riducendone i sintomi e la conseguente disabilità, sebbene sia un campo ancora tutto da esplorare in termini di ricerca scientifica. Attualmente, il grado di severità della SM, ovvero delle sequele neurologiche prodotte dal danno anatomico subito dal tessuto nervoso, si valuta tramite l’utilizzo di scale cliniche fra le quali, la più utilizzata è quella proposta dal neurologo americano Kurtzke nel 1983 [Kurtzke et al., 1983] e chiamata Expanded Disability Status Scale (EDSS). Tale indice clinico assegna a ciascun paziente un punteggio compreso tra 0 (assenza di sintomatologia) e 10 (morte dovuta alla patologia), valutando le limitazioni funzionali prodotte dalla SM sul paziente stesso. Tra i segni e i sintomi invalidanti dovuti a tale malattia, particolare importanza è assunta dai disturbi motori: il processo patologico danneggia la guaina mielinica portando a un rallentamento nella conduzione degli impulsi lungo le vie nervose interessate dalle lesioni. Il presente lavoro di Tesi si pone come obiettivo quello di analizzare il task motorio del cammino in soggetti affetti da SM. Lo scopo è quello di caratterizzare l’esecuzione del movimento tramite l’estrazione di parametri caratteristici, da confrontare poi con quelli ottenuti da un gruppo di soggetti non patologici, costituenti il gruppo di controllo. In particolare, si vuole studiare la possibile asimmetria, sia dal punto di vista cinematico che dinamico, esistente tra l’arto destro e l’arto sinistro. Ci si è posti come obiettivo l’asimmetria in quanto l’evidenza clinica dimostra la presenza, nella maggior parte dei soggetti affetti da tale patologia a uno stadio avanzato, di un arto patologico e di un arto che presenta delle lievi anomalie, dovute a strategie deambulatorie di compensazione. Lo studio dell’alterazione posturale e motoria in pazienti con deficit deambulatori può dare informazioni molto importanti per conoscere il livello di limitazione funzionale conseguente alla patologia e il suo evolversi nel tempo. Inoltre, fornisce importanti elementi per la valutazione dell’efficacia degli interventi riabilitativi nel recupero delle alterazioni dovute allo stato patologico. Risulta quindi di fondamentale importanza, per i clinici che trattano questi pazienti, il potersi avvalere di tecniche innovative e strumentazioni all’avanguardia che permettano di descrivere, quantificare e valutare il movimento del cammino. In particolare questo obiettivo è raggiunto dalla Gait Analysis (GA) o analisi computerizzata della deambulazione; mediante quest’ultima si ha la possibilità di definire, attraverso l’uso di apparecchiature sofisticate, integrate tra di loro, il pattern deambulatorio del soggetto in esame. Grazie ad alcune sue importanti proprietà, quali la non invasività, la possibilità di ripetere l’esame più volte in un arco di tempo ridotto, il carattere quantitativo e la tridimensionalità dei dati forniti, essa si pone come fondamentale strumento di indagine nell’analisi del movimento umano. In un report di GA viene riportata un’elevata quantità di dati (grandezze cinematiche, grandezze dinamiche, segnale EMG), ragion per cui, la lettura e la valutazione di una prova richiedono parecchio tempo e spesso risulta complicata un’interpretazione immediata dei dati a disposizione da parte del clinico che segue la prova. Risulta quindi utile avere a disposizione una sola misura che descriva in modo complessivo il cammino patologico o comunque che permetta di valutare una condizione di disabilità, di monitorarne i progressi o valutare l’esito di un intervento di chirurgia funzionale [Baker, 2009]. Come risposta a questa esigenza sono stati sviluppati gli indici sintetici, che riassumono con un numero la deviazione da una normalità di riferimento dei parametri estratti da una prova di GA. In questo lavoro di Tesi, viene utilizzato come indice sintetico il Gait Profile Score (GPS). La prova di cammino è stata eseguita da 23 individui affetti da SM e da 15 soggetti facenti parte del gruppo di controllo, presso il Centro Regionale Sclerosi Multipla per la Sardegna. L’analisi vera e propria è stata preceduta da una fase preliminare di revisione della letteratura relativa alla SM, al task motorio del cammino (in generale e in soggetti affetti da altre patologie) e ai risultati relativi all’analisi di tale gesto motorio in individui affetti da SM. Per l’elaborazione dei dati è stato utilizzato il BTS SMART-Clinic, un’interfaccia clinica di BTS che gestisce il database dei pazienti. Il software acquisisce, elabora e visualizza i dati utilizzando le piattaforme integrate e permette all’utilizzatore di poter valutare tutte le informazioni (dati cinematici, cinetici, elettromiografici e basografici) in maniera integrata e sincronizzata. La piattaforma consente anche di generare in maniera automatica un report in cui sono presenti i valori del GPS e del GVS rispettivamente per l’arto destro e sinistro. Con i dati forniti dalla prova di GA, si indaga sull’asimmetria trai due arti, iniziando con lo studio dei paramentri riguardanti la cinematica del movimento (angoli di flesso-estensione, abdo-adduzione e extra-intra rotazione delle articolazioni di anca, ginocchio, caviglia e bacino). Per lo stesso scopo, si effettua un’analisi sui paramentri di tipo dinamico (momenti e potenze alle articolazioni di anca, ginocchio e caviglia) Per lo studio di asimmetria, sono stati calcolati due indici, scegliendo una variabile caratteristica per la cinematica (GPS) e una variabile per la dinamica (lavoro, calcolato a partire dai dati di potenza articolare), come differenza in valore assoluto tra i valori relativi all’arto destro e quelli relativi all’arto sinistro. Successivamente è stata eseguita l’analisi statica, basata principalmente su correlazioni tra gli indici calcolati e i dati estratti dalle elaborazioni delle prove di GA. In particolare:  analisi di correlazione tra GPS ed EDSS;  analisi di correlazione tra EDSS e Indice di Asimmetria del GPS;  analisi di correlazione tra EDSS e Indice di Asimmetria del Lavoro; Ci si avvale inoltre dei grafici dei report di GA e dei grafici dell’andamento del GPS per un’analisi di tipo qualitativo. Con il presente lavoro si vuole dare valore aggiunto all’indice sintetico GPS. La letteratura non presenta studi relativi all’utilizzo di questo indice per l’analisi di pazienti affetti da SM, si vuole perciò studiare una possibile applicazione per la valutazione cinematica del cammino di tale patologia. Il GPS permette una visione oggettiva e immediata del cammino, risulta uno strumento di particolare importanza per il confronto di dati tra diversi pazienti. Inoltre si intende valutare il cammino del paziente patologico dal punto di vista dell’asimmetria; si cerca una possibile correlazione tra l’inidice di asimmetria e il grado di deficit motorio. Questo potrebbe risultare particolarmente utile in ambito riabilitativo, considerando che numerosi pazienti con l’avanzare della patologia, richiedono l’utilizzo di ausili motori quali bastoni o demabulatori, proprio a causa della compromissione di un arto e dello scompenso dell’altro.