Analisi cinematica della deambulazione di soggetti con lesioni

EUR MED PHYS 2008;44(Suppl. 1 to No. 3)
Analisi cinematica della deambulazione di soggetti con lesioni
midollari incomplete in ambiente acquatico
F. TAMBURELLA1, G. SCIVOLETTO1, E. COSENTINO1,3, M. MOLINARI1,2
1Fondazione S. Lucia
2Fondazione
Introduzione
La fisiopatologia e le caratteristiche della deambulazione dei soggetti affetti da lesione incompleta del midollo spinale (SCI), sono da
sempre oggetto di interesse in ambito neuroscientifico1-3. Ciononostante, ben pochi sono gli studi indirizzati all’analisi del cammino in
un ambiente acquatico microgravitario4.
Considerando l’azione facilitante dell’acqua nel mantenimento
della stazione eretta e le modificazioni che avvengono nel controllo
posturale e nell’avanzamento di un corpo immerso in tale ambiente
fisico, nasce l’interesse a capire come queste condizioni possano
influenzare la deambulazione dei soggetti con lesione midollare e di
valutare quali caratteristiche del trattamento in acqua possano essere
utilizzate per favorire lo sviluppo di strategie riabilitative.
Si è pertanto proceduto alla realizzazione di uno studio osservazionale di analisi cinematica della deambulazione nei due diversi
ambienti fisici, quello a secco e quello acquatico, in soggetti affetti
da lesione incompleta del midollo spinale ed in un gruppo di controllo.
Materiali e metodi
Sono stati arruolati nello studio 15 pazienti affetti da lesione del
midollo spinale di tipo incompleto, sia di origine traumatica (7
Pazienti) che non traumatica (8 Pazienti), in grado di deambulare
autonomamente, con o senza ausili. Dei 15 pazienti, 7 presentavano
una lesione a livello cervicale, 4 toracico e 4 lombare, ed in media il
tempo intercorso dalla lesione era pari a 165,2±188,6 giorni. Il gruppo era composto da 7 soggetti di sesso femminile e 8 maschile, con
età media pari a 43,53 ± 17,42 anni, altezza media di 173,93±17,43
metri e peso medio di 66,18±10,88 kg.
Nel gruppo di controllo sono stati valutati 10 soggetti non affetti
da patologie ortopediche o neurologiche. Il gruppo era costituito da
7 donne e 3 maschi, con età media di 30,8±10,01 anni, altezza media
di 167.8± 8.63 metri, e peso medio di 61,50±6,84 kg.
Il criterio di inclusione allo studio è stato rappresentato da un
valore ASIA Impairment Scale di grado D, mentre i criteri di esclusione sono stati le comuni controindicazioni alla idrokinesiterapia e
la presenza di danni cognitivi.
Il livello di autonomia deambulatoria è stato valutato mediante il
Walking Index for Spinal Cord Injury (WISCI). 5 soggetti sono risultati con WISCI score 16, 6 con WISCI score 19 e 4 con WISCI score
20.
I pazienti ed i soggetti di controllo sono stati sottoposti ad analisi
cinematica a secco e in ambiente acquatico (temperatura di 35 °C),
nell’ambito della stessa giornata e dallo stesso operatore.
Vol. 44 - Suppl. 1 to No. 3
IRRCS, Roma;
STAND onlus;
3attualmente presso IRCCS San Camillo, Venezia
Nella condizione a secco è stato richiesto di deambulare scalzi,
ad una velocità ritenuta confortevole ed al livello di performance
deambulatoria autoselezionato, pertanto se necessario con l’utilizzo
di ausili. Per la locomozione in ambiente microgravitario, è stato
richiesto di camminare mantenendo gli arti superiori sulla superficie
dell’acqua. È stato utilizzato il livello di immersione pari al processo
xifoideo in modo da ottenere uno sgravio del peso corporeo del
33%.
Per entrambe le condizioni di registrazione è stato utilizzato uno
sfondo scuro. Per ogni osservazione sono stati registrati due cicli del
passo completi per ciascun emilato e direzione di marcia. L’attrezzatura utilizzata è composta da :
– software commerciale di analisi del movimento in 2 dimensioni
(KineView“);
– videocamera digitale (Cyber-Shot DSC P73, Sony);
– markers di tipo “passivo” del diametro di 2 cm (spina iliaca antero superiore, gran trocantere, epicondilo laterale del femore, testa
del quinto metatarso e del primo metatarso, calcagno, in linea
con il quinto ed il primo metatarso).
Sono stati presi in considerazione i seguenti parametri: velocità
di deambulazione (m./sec.), cadenza del passo (N° passi/min.), lunghezza del passo (m.), durata della fase di appoggio (ST), sospensione (SW) (%), Range di Movimento - ROM (°) relativo al ciclo del
passo ed alle sottofasi di appoggio e sospensione.
L’analisi statistica è sta effettuata mediante ANOVA ad una via,
quando appropriato è stata effettuata analisi post-hoc mediante Duncan test (p significativo <0,05).
Risultati
Il confronto fra i parametri del cammino registrati nel gruppo
con lesione midollare ed nel gruppo controllo è presentato in tabella
I. Come atteso, nei soggetti di controllo, la deambulazione in
ambiente acquatico è caratterizzata da una riduzione di velocità, lunghezza e cadenza del passo accompagnata da un minimo incremento della durata % della fase di appoggio. Nei soggetti con lesione
midollare il pattern è simile, è presente peraltro, una tendenza ad un
incremento invece che ad una riduzione sia della lunghezza del passo che della durata % della fase di oscillazione (Tab. I).
EUROPA MEDICOPHYSICA
1
TAMBURELLA
ANALISI CINEMATICA DELLA DEAMBULAZIONE DI SOGGETTI CON LESIONI MIDOLLARI INCOMPLETE IN AMBIENTE ACQUATICO
Figura 1.
In condizione di gravità fisiologica (WL) i due gruppi risultano
significativamente diversi in tutti i parametri analizzati (Velocità,
cadenza, lunghezza del passo, durata totale del ciclo e durata % della fasi di appoggio e sospensione). Al contrario nella condizione di
microgravità (WW) i due gruppi si differenziano solo nei parametri
velocità e lunghezza del passo.
Per quanto riguarda il range del movimento articolare (ROM) si
può osservare come i valori siano similari nei due gruppi e questo sia
in gravità fisiologica (WL – Tabella II) che in microgravità (WW –
Tabella II). Dal punto di vista statistico, in gravità mantenuta le uniche significatività si rilevano nei valori di ROM relativi all’intero ciclo
e alla fase di sospensione per il ginocchio. In condizione di microgravità sono presenti differenze significative tra i due gruppi nei valori relativi alla caviglia, per la totalità del ciclo e per la fase di appoggio, e in quelli relativi al ginocchio per la sola fase di sospensione.
In figura 1 sono riportati i valori angolari di anca, ginocchio e
caviglia nei controlli (CTRL) e nei soggetti con lesione midollare
(SCI), nelle due condizioni di gravità analizzate (WL – WW). Come
si può osservare in entrambi i gruppi ed in entrambe le condizioni è
presente una sostanziale peristenza del pattern articolare. L’anca tende ad una maggiore flessione in microgravità in entrambi i gruppi.
Per quanto riguarda il ginocchio nei controlli è presenti una maggiore flessione con un ritardo nel picco di massima flessione. Nei sog-
2
getti con lesione midollare è presente sempre il ritardo nel picco di
massima flessione ma senza variazioni significative nel grado di flessione. Nel tracciato dei valori angolari della caviglia è presente, in
condizioni di microgravità, un anticipo del picco di platiflessione
elemento presente anche nei soggetti con danno midollare.
Nel gruppo di controllo emerge un incremento della variabilità
del movimento angolare di ginocchio e caviglia in ambiente microgravitario, rispetto alla deambulazione con gravità fisiologica. Nei
soggetti con lesione midollare è, al contrario, evidenziabile una riduzione della variabilità angolare a carico dell’articolazione del ginocchio in condizione di microgravità.
Conclusioni
Durante la locomozione in ambiente microgravitario, anche in
assenza di un training dedicato, i soggetti con lesione del midollo
spinale sviluppano pattern di deambulazione più simili a quelli fisiologici, con riduzione delle alterazioni dei parametri cinematici spazio-temporali rispetto al gruppo di controllo. In particolare la deambulazione con sgravio del peso corporeo favorisce nei soggetti con
mielolesione un netto e significativo miglioramento dei rapporti %
fra fase di appoggio e slancio, oltre ad una miglior stabilizzazione
articolare a carico del ginocchio.
EUROPA MEDICOPHYSICA
October 2008
ANALISI CINEMATICA DELLA DEAMBULAZIONE DI SOGGETTI CON LESIONI MIDOLLARI INCOMPLETE IN AMBIENTE ACQUATICO
TAMBURELLA
Tabella I.
WL
CTRL
WW
SCI
P
Velocità (m/sec)
Cadenza (passi/min,)
1,05 (0,16) 0,51 (0,20)
98,19 (8,9) 68,6 (18,26)
***
***
Durata ciclo (sec)
Appoggio (% ciclo)
Sospensione (% ciclo)
Lung, passo (metri)
1,23 (0,11)
64,51 (2,88)
35,51 (2,91)
1,31 (0,12)
***
*
*
***
2,75 (1,37)
71,49 (7,52)
28,51 (7,52)
0,86 (0,23)
CTRL
SCI
0,32 (0,04) 0,25 (0,07)
39,60
34,68 (8,73)
(9,61)
3,3 (0,84) 3,78 (1,11)
64,75 (3,11) 60,60 (15,48)
35,25 (3,11) 39,4 (15,48)
1,04 (0,26) 0,87 (0,19)
∆ WL/ WW
P
CTRL
SCI
P
***
n,s,
0,73 (0,13) 0,10 (0,16)
58,6 (11,13) 18,29 (17,31)
***
***
n,s,
n,s,
n,s,
**
2,07 (0,82)
0,24 (4,05)
0,26 (4,05)
0,27 (0,23)
**
n,s,
n,s,
**
1,02 (1,08)
10,89 (8,27)
10,89 (8,27)
0,02
(0,14)
Valori medi (± SD) e confronto statistico dei parametri cinematici relativi alla locomozione a secco (Walking Land – WL) ed in ambiente acquatico (Walking Water - WW) in soggetti con lesione midollare (SCI) e nel gruppo di controllo (CTRL), *: p <0,05, **: p<0,005, ***: p<0,001.
Tabella II.
WL
Ciclo del passo
Appoggio
(12)
Sospensione
(7,06)
WW
CTRL
SCI
P
CTRL
SCI
P
Caviglia
Ginocchio
Anca
Caviglia
n,s,
Ginocchio
Anca
Caviglia
n,s,
Ginocchio
Anca
26,72 (7,52)
59,4 (6,99)
26,38 (7,7)
17,32 (4,68)
19,95 (7,11 )
16,13 (2,39)
15,54 (4,77)
8,8 (4,22)
8,81 (3,08)
41,95 (4,65 )
10,07 (3,41)
28,37 (16,87)
47,58 (18,87 )
28,46 (16,78)
18,59
14,38 (7,09)
15,97 (11,28)
16,75 (4,58)
9,42
8,2 (2,88)
30,32 (16,38 )
11,30 (15,38)
n,s,
*
n,s,
29,29 (8,23)
64,01 (18,49)
34,26 (7,27)
23,15 (9,60 )
47,85 (14,26)
31,88 (8,15)
*
n,s,
n,s,
*
n,s,
n,s,
16,32 (7,99)
19,98 (5,12)
17,3 (7,15)
18,27 (5,71)
n,s,
n,s,
n,s,
*
n,s,
45,22 (15,31 )
13,09 (3,64)
29,34 (10,44 )
12,76 (4,59)
*
n,s,
Valori medi (± SD) del ROM, relativi alla locomozione a secco (Walking Land – WL) ed in ambiente acquatico (Walking Water -WW) in soggetti con lesione midollare (SCI) e nel
gruppo di controllo (CTRL), *: p <0,05, **: p<0,005, ***: p<0,001.
Bibliografia
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EUROPA MEDICOPHYSICA
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