Uso e applicazione dell’analisi strumentale del passo in 3D

I bambini e gli adolescenti con anomalie nella postura e/o nel movimento si presentano spesso ai pediatri e ai medici di famiglia. Le patologie muscoloscheletriche o le malattie neurologiche possono portare a disturbi dell’andatura. Oltre all’esame clinico, il medico ha a disposizione metodi di imaging, come le radiografie convenzionali e la tomografia computerizzata (TC). In questo caso, è spesso difficile distinguere le diverse varianti fisiologiche dello sviluppo dai processi patologici nei bambini e negli adolescenti.

Rappresentazione quantitativa attraverso l’analisi 3D

Negli ospedali specializzati, l’analisi strumentale del passo in 3D consente al team interdisciplinare di medici, scienziati dello sport e del movimento e fisioterapisti di ottenere diagnosi per problemi clinicamente rilevanti. Da un lato, in medicina sono disponibili metodi per l’analisi complessa del modello di andatura umana (Tab. 1) . Le informazioni supplementari possono portare alla revisione delle misure di cura/terapia avviate e, se necessario, al miglioramento della pianificazione chirurgica. Dall’altra parte dei metodi c’è l’analisi descrittiva dell’andatura a occhio nudo. Serve come tecnica di base per rilevare le deviazioni dell’andatura attraverso l’osservazione visiva addestrata. L’occhio umano può elaborare direttamente circa dieci informazioni al secondo. Al contrario, le telecamere a infrarossi, come quelle utilizzate per l’analisi 3D dell’andatura, registrano i dati a una frequenza di 200 Hz (fotogrammi/sec). In mezzo c’è la diagnosi medica dell’andatura supportata da un apparecchio, che utilizza semplici procedure di valutazione video e misurazioni dinamiche del carico di pressione.

Il confronto dei modelli di camminata facilita la diagnosi corretta

Con un’analisi dell’andatura in 3D, otteniamo informazioni su possibili asimmetrie o deviazioni delle articolazioni del bacino, della caviglia, del ginocchio e dell’anca, con la misurazione simultanea della cinematica (angolo articolare), della cinetica (forze articolari, coppie, forze di reazione al suolo) e dell’EMG (attività muscolare). In condizioni dinamiche, si possono calcolare i carichi che si verificano sui giunti. I disturbi complessi dell’andatura possono quindi essere rappresentati quantitativamente, ad esempio sotto forma di curve angolo-tempo (cinematica) o forza-tempo (cinetica). Nei piani anatomici si possono registrare i movimenti sul piano sagittale (flessione/estensione), sul piano frontale (abduzione/adduzione, varismo/valgismo) e sul piano trasversale (rotazione esterna/interna) tra i segmenti.

La base per la valutazione è un passo doppio standardizzato, definito come due contatti iniziali consecutivi con il terreno dello stesso piede. Un ciclo di andatura consiste in circa il 60% di fase di stance e il 40% di fase di swing (Fig. 1) . Il confronto con persone sane è altrettanto adatto nella pratica come riferimento relativo, nel senso di un confronto pre e post operatorio. I valori standard vengono utilizzati per descrivere il modello di andatura fisiologico. La conoscenza di ciò consente al medico o al terapeuta di fare una diagnosi corretta, di sviluppare una terapia individuale e di valutare un trattamento basato sui dati. Indipendentemente da questo, i valori standard vengono utilizzati come valori di orientamento.

Prerequisito per un’andatura fisiologica:

• Controllo centrale e periferico intatto
• Mobilità articolare sufficiente
• Forza muscolare sufficiente
• Bracci di leva stabili grazie ai giunti di stabilizzazione
• Fornitura di energia intatta

Vantaggi e svantaggi dei diversi metodi di misurazione

I dati cinematici (curva angolo-tempo) sono registrati con sistemi multicamera ad alta risoluzione. Il nastro biadesivo viene utilizzato per fissare i marcatori ai punti ossei anatomicamente definiti. Le telecamere a infrarossi emettono impulsi di luce che vengono riflessi dai marcatori. Gli impulsi riflessi catturati vengono trasmessi dalle telecamere al computer, che calcola le coordinate spaziali da almeno due viste della telecamera e ricostruisce una figura lineare utilizzando linee di collegamento tra i singoli marcatori. I punti di riferimento anatomici vengono utilizzati per determinare i movimenti segmentali (ad esempio, tra la parte superiore e inferiore della gamba) l’uno rispetto all’altro. A seconda della domanda, i marcatori sono disposti utilizzando set di marcatori definiti in modo diverso. Questi modelli di marcatori si differenziano per il numero di marcatori, il posizionamento, le possibilità di applicazione e i parametri di uscita. Uno svantaggio e un fattore limitante per la validità dei dati di misurazione sono gli artefatti causati dallo spostamento della pelle e dai tessuti molli.

La cinetica (progressione forza-tempo) si occupa delle forze che agiscono su un’articolazione o una parte del corpo. L’interesse è nella causa e nel controllo del movimento. Le forze di reazione al suolo verticali e orizzontali sono misurate da piastre di forza conficcate nel terreno (Fig. 2). Queste misurazioni consentono di calcolare le richieste funzionali (carichi) sulle articolazioni che si verificano durante la deambulazione. Le coppie vengono calcolate per le articolazioni dell’arto inferiore utilizzando la matematica della dinamica inversa. Lo scopo di questa procedura è determinare le coppie e le forze necessarie per un movimento cinematico.

Le misurazioni EMG di superficie vengono eseguite per valutare l’attività muscolare. L’elettromiografia è una procedura per determinare i potenziali elettrici durante la contrazione muscolare sui muscoli. Il comportamento di innervazione dei muscoli derivati può quindi essere visualizzato in modo oggettivo. Gli elettrodi di superficie vengono utilizzati per registrare il segnale EMG. L’uso dell’EMG nell’analisi clinica dell’andatura rivela, tra l’altro, quando sono attivi i gruppi muscolari nelle diverse fasi del ciclo dell’andatura.

I metodi cinematici, cinetici, elettromiografici e clinici si completano a vicenda e possono essere interpretati in modo significativo solo in combinazione. Lo stato di movimento del paziente viene determinato mediante test di mobilità e di funzionalità muscolare, per poter interpretare i risultati dell’analisi del cammino. Nei pazienti con malattie neurologiche, i muscoli vengono sottoposti a un ulteriore test di spasticità.

Esempio di applicazione

Uno dei disturbi dell’andatura più comuni nella paralisi cerebrale è il modello di andatura ruotata internamente, visto nella paziente attuale (15 anni) con paralisi cerebrale spastica destra ( Fig. 3) .

Tuttavia, l’aumento della rotazione interna dell’articolazione dell’anca destra con la contemporanea contrattura di adduzione durante la deambulazione non porta a un’andatura verso l’interno, ma a un’andatura verso l’esterno su entrambi i lati (angolo di progressione del piede), a causa dell’aumento dell’escursione tibiale di 51° su entrambi i lati (norma 33° ±8°) e dei piedi piegati presenti su entrambi i lati. La causa dell’aumento della rotazione interna dell’anca sul lato destro è una maggiore rotazione interna dell’anca misurata clinicamente con un’articolazione dell’anca flessa a 90° e una capacità di rotazione esterna annullata (IRO/ARO 55/0/0° a destra). L’angolo di rotazione dell’anca sinistra, invece, rientra nell’intervallo di riferimento durante la deambulazione (fig. 4). Una coxa antetorta poteva essere esclusa come diagnosi differenziale.

L’andamento a doppio picco del movimento pelvico sagittale e l’esame clinico indicano che il muscolo iliopsoas è gravemente accorciato su entrambi i lati (Fig. 4). Il test di spasticità mostra che i flessori dell’anca sono spastici su entrambi i lati. L’accorciamento derivante dalla spasticità porta a sua volta il paziente a dover camminare con le articolazioni del ginocchio piegate per mantenere l’equilibrio. Entrambe le articolazioni del ginocchio e dell’anca sono eccessivamente flesse durante il ciclo del passo, con una flessione già contratta su entrambi i lati. Gli estensori del ginocchio devono contrastare le coppie di flessione risultanti su entrambe le articolazioni del ginocchio, il che è indicato da un’attività continua della fase di stance nell’EMG dinamico del muscolo vasto mediale. (Fig. 5).

Inoltre, l’articolazione dell’anca destra è sempre più addotta a causa di una contrattura, con forze elevate (coppie di abduzione) che agiscono su entrambe le articolazioni dell’anca con abduttori deboli fino alla fine della fase di stance (Fig. 6).

Mentre l’angolo del ginocchio sinistro nel piano frontale è quasi nella norma, la gamba destra mostra un angolo di ginocchio valgo nella fase di appoggio. Questo angolo valgo deriva da una rotazione interna combinata dell’articolazione dell’anca destra e dalla contrattura di flessione del ginocchio (Fig. 4). Questo innesca dei carichi (coppie di valgismo) su entrambe le articolazioni del ginocchio che sono molte volte superiori a destra > sinistra, il che può portare a un uso improprio prematuro delle articolazioni del ginocchio (Fig. 6, Fig. 2) . Il carico in valgo nell’articolazione del ginocchio sinistro deriva dall’aumento della rotazione esterna del piede (all’esterno) a sinistra e dall’inclinazione laterale della parte superiore del corpo verso il lato sinistro, come conseguenza della debolezza dei muscoli glutei, per cui il vettore di forza è diretto così tanto verso l’esterno dalla posizione del piede e dall’inclinazione laterale della parte superiore del corpo che si innescano elevati momenti laterali (valgo e abduzione) sulle articolazioni sia del ginocchio sinistro che dell’anca.

L’intervento multilivello programmato comprende la correzione della torsione di entrambe le cosce, l’estensione bilaterale del ginocchio e la chirurgia di entrambi i piedi. È quindi possibile differenziare un modello di andatura complesso e multifattoriale con l’analisi dell’andatura 3D strumentata e quindi consentire un trattamento e una terapia mirati.

Conclusione per la pratica

• L’analisi strumentale 3D dell’andatura fornisce informazioni aggiuntive essenziali che non possono essere catturate dai mezzi clinici per valutare la capacità di camminare.
• Si possono analizzare modelli complessi di malattie ortopediche o neurologiche (condizione reale), confermare la diagnosi e documentare il corso della terapia.
• Il comportamento di movimento dei pazienti può essere registrato quantitativamente.
• Si tratta di un metodo di misurazione non invasivo e privo di radiazioni.
• In condizioni dinamiche, l’esame fornisce informazioni sull’entità del movimento (cinematica), sulle coppie e sulle forze agenti (cinetica) e sull’attività muscolare (EMG).
• Le differenze laterali tra il lato colpito e quello non colpito possono essere mostrate attraverso un confronto di simmetria.
• I set di dati di confronto di un gruppo di controllo sano semplificano l’interpretazione dei modelli di movimento evidenti.

Dr. Phil. Regina Wegener

Letteratura:

1. Bachmann C, et al: Sistemi di misurazione, metodi di misurazione ed esempi per l’analisi strumentale del passo. Schweiz Z Med Traumatol 2008; 56 (2): 29-34.
2. Döderlein L, Wolf S: Il valore dell’analisi strumentale del cammino nella paralisi cerebrale infantile. Ortopedia 2004; 33 (10): 1103-1118.
3. Kirtley C, 2004: Analisi clinica del passo – teoria e pratica. Elsevier, Churchill Livingstone.
4. Kleissen RFM, et al: Elettromiografia nell’analisi biomeccanica del movimento umano e sua applicazione clinica. Andatura Postura 1998; 8: 143-158.
5. Ludwig O, 2012: L’analisi del passo nella pratica. Applicazione nella prevenzione, nella terapia e nell’assistenza. C. Maurer: Geislingen.
6. Sander K, et al.: Analisi strumentale dell’andatura e del movimento nelle malattie muscoloscheletriche. Orthopäde 2012; 41 (10): 802-819.
7. Waidelich HA, et al: Misurazione tomografica computerizzata dell’angolo di torsione e della lunghezza dell’arto inferiore. I metodi, i valori normali e il carico di radiazioni. Rofo 1992; 157 (3): 245-251.

PRATICA GP 2013; 8(6): 14-18