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dismus la valutazione del funzionamento/disabilità – 1

TECNOLOGIE PER LA RIABILITAZIONE

Prof. Aurelio Cappozzo

Dipartimento di Scienze del Movimento Umano e dello SportLaboratorio di Bioingegneria

Istituto Universitario di Scienze Motorie - Roma

AA 2005-2006

Università degli Studi di Napoli "Federico II“

Facoltà di Ingegneria Corso di Laurea in Ingegneria Biomedica

lezione # 2la valutazione del funzionamento/disabilità

dismus la valutazione del funzionamento/disabilità – 2Granger CV, Gresham GE: Functional assessment in rehabilitation medicine. Baltimore: Williams & Wilkins, 1984

La valutazione (funzionale) è un metodo per descrivere la capacità di un soggetto, con lo scopo di misurare l’uso che l’individuo fa dell’insieme delle proprie funzionalità durante l’esecuzione di compiti di vario genere.

Valutazione discriminativa: serve per differenziare individui o gruppi quando non ci sono criteri esterni standard a disposizione (ad es. test d’intelligenza, test psico-attitudinali)

Valutazione predittiva: informazioni semplici come indicatori di condizioni prodotte da fattori complessi. Individuazione di soggetti a rischio, prognosi (ad as. test motori predittivi del futuro stato di salute del soggetto).

Valutazione quantificativa: serve per misurare, al passare del tempo, l’entità dei cambiamenti di un individuo o di un gruppo di soggetti nella dimensione di interesse (ad es. la Misura di Indipendenza Funzionale (FIM) descrive la capacità di autonomia nei più comuni atti della vita quotidiana).

La valutazione

Granger CV, Gresham GE: Functional assessment in rehabilitation medicine. Baltimore: Williams & Wilkins, 1984


Prognosi

Ammissione ai servizi sanitari

Misura dell’esito della terapia

con riferimento ad uno specifico paziente:

La valutazione


autovalutazione

interviste strutturate

questionari

osservazione diretta di attività

qualitativa

semi-quantitativa

quantitativa (tempi, distanze)

Le scale di valutazione

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profacili da somministrarerapidieconomici

ben accettati dal paziente

controbassa sensibilità (effetto pavimento/soffitto)poco affidabili (difficili da standardizzare)

Le scale di valutazione


Proprietà ideali di una scala

Appropriatezza: Ogni scala ha un proprio ambito di applicazione (patologia o funzione da valutare) e non deve essere impiegata in ambiti diversi, a meno che sia stata validata scientificamente per il nuovo impiego.

Validità: Deve essere dimostrata una correlazione tra il fenomeno da valutare e le grandezze impiegate per descriverlo nella scala. La dimostrazione si basa sul confronto con l'evidenza, con un modello o con uno standard di riferimento.

Affidabilità: La valutazione di uno stesso caso (stesso soggetto nelle stessecondizioni) deve dare lo stesso esito, indipendentemente dal valutatore.

Riproducibilità o ripetibilità: Pazienti nelle stesse condizioni devono ricevere la stessa valutazione, indipendentemente dal valutatore, dal momento e dal contesto.

Sensibilità: La scala deve essere in grado di documentare con la necessaria sensibilità le variazioni del quadro clinico, indipendentemente dalla normale fluttuazione dei sintomi. Può essere critica agli estremi inferiore e/o superiore del campo di misura (effetto soffitto e pavimento).


Scale basate su questionari, interviste e/o osservazione

Si basano sulla raccolta, mediante questionari, delle risposte dei pazienti. Alle possibili risposte è associato un sistema di punteggi o di classificazione. L'esecuzione è in genere rapida (da 5 a 30 min).

Indici ADL (activity of daily living)

Misurano attività personali come vestirsi, mangiare, la cura della persona e la mobilità. Alcuni di questi possono essere calcolati da un qualsiasi osservatore, altri richiedono la presenza di un terapista o di un medico.

Indici IADL (instrumented activity of daily living)

Si differenziano da quelli ADL perché valutano attività più complesse, legate non tanto alla cura di sé, quanto piuttosto ad attività quotidiane come il cucinare, lo shopping, il telefonare, ecc. Alcuni di questi indici possono essere calcolati da un semplice osservatore, altri richiedono la presenza di un terapista o di un medico.


Scale basate su questionari, interviste e/o osservazione

Indici:

di Katz

di Barthel,

il Rivermead

il PULSES Profile

l’AMPS (Assessment of Motor and Process Skills)

l’indice FIM (Functional status Independence Measure)

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Scala basata su osservazione/intervista: indice di Katz

Lavarsi (in vasca, doccia o con la spugna)

Vestirsi

Utilizzo del gabinetto

Continenza

Spostamenti

Alimentarsi


Scala basata su osservazione/intervista: indice Barthel


Pro:

• è facile da somministrare e da valutare perché utilizza un sistema d’attribuzione dei punteggi di tipo metrico, che consente di stabilire un livello chiaro di disabilità:

100 = indipendenza totale

60 = limite tra indipendenza e dipendenza;

40 – 20 = grave dipendenza;

� 20 = dipendenza totale nella mobilità e nella cura della persona

• è molto sensibile alle modificazioni funzionali e quindi è molto utile per prevedere gli esiti della riabilitazione.

Contro:

• i punteggi intermedi sono difficili da interpretare;

• la scala non è ordinale e i pesi attribuiti a ciascuna voce sono non lineari.

Scala basata su osservazione/intervista: indice Barthel


Scala basata su osservazione/intervista: indice Rivermead

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Scala basata su osservazione/intervista: indice Rivermead esteso


Scala basata su osservazione/intervista: PULSES profile

(1) P: physical condition (general health status)

(2) U: upper limb function (self-care, drinking, eating, dressing, donning brace or prosthesis, washing, bathing, perineal care)

(3) L: lower limb function (mobility, transferring to chair/toilet/tub/shower, walking, climbing stairs, propelling wheelchair).

(4) S: sensory functions (sight, communication by speech and hearing)

(5) E: excretory functions (control of bladder and bowel sphincters)

(6) S: support factors (psychological, emotional, family, social, financial)


Scala basata su osservazione/intervista: indice AMPS

E’ una misura osservazionale di competenza funzionale delle attivitàstrumentali della vita quotidiana (IADL).

Il medico deve osservare il paziente mentre questi esegui vari compiti.

Comprende due sottoscale con 5 componenti ciascuna:

Capacità motoria: postura, mobilità, coordinazione, forza e sforzo, e energia.

Capacità di processo: uso delle conoscenze, organizzazione temporale, spazio e oggetti, adattamento, e energia.


Scala basata su osservazione/intervista: indice FIM

La Misura d’Indipendenza Funzionale (FIM) è la misura di disabilità più utilizzata e accettata dalla comunità internazionale. E’ una scala di misura utilizzabile per tutti i pazienti e per tutte le patologie.

La FIM è un indicatore mirato a stabilire il livello d’assistenza necessaria per portare a compimento le attività di vita quotidiana.

Include 18 categorie legate all’indipendenza in ambito di:

cura di sé,

controllo sfinterico,

comunicazione e

inserimento sociale.

Le voci legate alle condizioni fisiche sono tratte dall’indice di Barthel. Le voci legate alle capacità cognitive coprono gli ambiti dell’interazione sociale, della capacità di risolvere problemi e della memoria.

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I punteggi si basano sulle prestazioni pratiche più che sulle capacità generiche, e devono essere assegnati in base ad osservazioni dirette, ai colloqui con i pazienti e alle loro cartelle cliniche. I valutatori sono generalmente fisiatri, infermieri o terapisti e in genere servono 30 minuti per la valutazione di un paziente.

Validità e ripetibilità della FIM sono state ampiamente dimostrate. Il principale puntodi forza di tale scala sta nel suo essere basata sull’UDS* e nel fatto che il lato fisico è trattato anche meglio che negli altri indici di misura delle ADL. La principale lacuna di tale misura è la sua bassa sensibilità per ciò che riguarda il campo della comunicazione. Se lo si guarda solo come un breve strumento di misura della disabilità più che come uno strumento generico per la misura dello stato di salute, quest’indice può essere usato per “misurare il paziente” nell’ottica della sua valutazione.

* Uniform Data System

Scala basata su osservazione/intervista: indice FIM


Scale basate sull’osservazione del paziente

Queste scale si basano sull'osservazione diretta del paziente mentre svolge compiti motori prefissati. Devono essere somministrate da personale competente e possono richiedere molto più tempo dei questionari.

- Gait Assessment Rating Scale (GARS, Wolfson et al., 1990).

Si basa sulla misura di parametri semplici del cammino, è piuttosto laboriosa e lunga (1 h), richiede un'accurata preparazione e valutatori addestrati. Offre buona affidabilità e buona sensibilità.

- Physical Performance Test (PPT; Reuben e Sui, 1990).

Si considerano da sette a nove semplici funzioni della vita quotidiana, cronometrando i tempi di esecuzione. Si valutano: mobilità fine e grossolana degli arti superiori, equilibrio, mobilità, coordinazione e resistenza. La durata è di circa 20 min, l'attendibilità superiore al 90%.

- Test di Tinetti (Tinetti, 1986). Sviluppato in ambito geriatrico, può essere impiegato anche in altri ambiti per la valutazione del controllo dell'equilibrio. Nella versione completa considera 13 item per la valutazione della stabilità posturale e 8 per la valutazione del cammino.


Segue

Scale basate sull’osservazione del paziente: Tinetti



6


Segue



Esempio - Tinetti


In linea di principio, i difetti della valutazione qualitativa (o semi-quantitativa) si possono superare ricorrendo a valutazioni quantitative rigorose, basate sull'uso sistematico di misure strumentali.

L’obiettivo cui tendere è quello di progettare approcci strumentali semplici, basati su test di facile e rapida esecuzione e di provata validità, misurabili mediante strumentazione di basso costo, facile da calibrare e da usare, e quantificabili con pochi parametri significativi, mirando, cioè, a una valutazione sintetica, anzichéanalitica, della disabilità.

In questo modo si punta a rendere più accettabili i test strumentali e a facilitarne la diffusione anche in strutture riabilitative o sanitarie dotate di risorse (non solo e non necessariamente finanziarie) scarse, salvaguardando al contempo la correttezza metodologica.

I test strumentali


Un percorso di valutazione strumentale

Quesito clinico Protocollo di valutazione

Risposta

Rapporto clinico

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L'approccio più immediato alla valutazione quantitativa del funzionamento/disabilità motoria consiste nel considerare una scala di valutazione esistente, o alcuni suoi item, e nell'integrare o sostituire il giudizio soggettivo con un giudizio basato su indici quantitativi, derivati da misurazioni oggettiveeffettuate durante il test.

Le misurazioni più interessanti sono quelle che piùdirettamente caratterizzano il movimento, quindi quelle di forze e di grandezze cinematiche.

I test strumentali

Protocollo di valutazione

Report clinico

Se l'ottica è quella delle applicazioni in ambito clinico e/o riabilitativo, ci si dovrà concentrare su dispositivi non invasivi, di basso costo e di facile uso.


Misura di forze

Solo forze esterne: reazioni vincolari

novelgmbh - http://www.novel.de/index.htm


Misura di forze



0 – 15 % 15 – 40 % 40 – 50 % 50 – 60 %

del ciclo del passodismus la valutazione del funzionamento/disabilità – 28

Misura di forze



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Misurano l’accelerazione e, per integrazione, è possibile avere informazioni su velocità e posizione (si veda lezione successiva)

Accelerometri

Applicazioni: misure di orientamento di segmenti corporei (tronco, arti) (Hansson et al., 2001), rilevatore del livello di attività fisica (Miller et al., 1994; Levine et al., 2001; Sadeghi et al., 2003), misure di parametri temporali del passo (Mayagoitia et al., 2002), studio del tremore nel morbo di Parkinson (Burne, 2002), ...

CARATTERISTICHE PRINCIPALI :

Basso costo

Ridotte dimensioni e peso (portabilità)

Buona accuratezza

Semplicità d’uso

Range di lavoro teoricamente illimitato


L'inclinometro è basato sul principio del filo a piombo: una massa di prova sospesa e libera di oscillare in un piano, che si mantiene allineata con la componente della gravità in tale piano. Oppure si misura la componente della accelerazione di gravità. Tutte questo in condizioni quasi-statiche.

Inclinometro -Disegno tratto da Il Codice Atlantico di Leonardo da Vinci nella biblioteca Ambrosiana di Milano, Editore Milano Hoepli 1894-1904.

Inclinometri

Applicazioni: misura del range di movimento del rachide (Mayer et al., 1997); misura della posizione del capo (Usumez e Orhan, 2001); strumento per la realizzazione automatica del test di Tinetti (Lombardi et al., 2001; Panella et al., 2002)


La misurazione diretta di variabili cinematiche comporta l’applicazione di un sensore di misura sul segmento corporeo in esame. Ciò limita la scelta a dispositivi di dimensioni e di peso tali da non perturbare il movimento.

La tecnologia attuale offre sensori miniaturizzati, molti dei quali contengono nel chip anche la rete di condizionamento, fornendo in uscita segnali già amplificati.

Aspetti critici: posizionamento e stabilità meccanica dei sensori.

Il dispositivo di misura va alimentato e i segnali analogici che esso fornisce vanno acquisiti al calcolatore per le elaborazioni successive.

Misura di grandezze cinematiche

Ci sono tre soluzioni possibili:

1) collegamento al PC mediante cavi,

2) sistema "indossabile",

3) sistema dotato di telemetria.


1) Collegamento diretto al PC: l’acquisizione dei segnali tramite scheda di conversione A/D, è la soluzione più economica e più semplice. È possibile utilizzare il display del PC come monitor durante l'acquisizione ed effettuare elaborazioni in tempo reale. La libertà di movimento del soggetto è limitata dai cavi di collegamento al PC, ma è sufficiente per molte applicazioni. La portabilità del sistema è accettabile se si usa un notebook. L'alimentazione dei sensori attraverso l'uscita TTL del PC è rumorosa e richiede uno stabilizzatore.

2) Sistema indossabile: un "registratore" di dimensioni e peso limitati, fissato alla cintura del soggetto, contiene l'elettronica di condizionamento (se necessario), di acquisizione e di memorizzazione dei segnali (ad es. su schede Firewire/PCMCIA), e una batteria, che alimenta anche i sensori. Questa soluzione ha diversi vantaggi: autonomia, estrema portabilità, completa libertà di movimento per il soggetto, indipendenza dall'ambiente.

Gli svantaggi rispetto alla soluzione precedente sono: la realizzazione piùcomplessa, i costi un po' superiori e l'impossibilità di visualizzare e di elaborare i segnali in tempo reale.


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3) Sistema con telemetria: usa una trasmittente di piccole dimensioni portata dal soggetto (e contenente anche l'alimentazione per i sensori) e una stazione ricevente, eventualmente collegata direttamente al PC.

I costi più elevati e la maggiore complessità tecnologica sono attualmente gli svantaggi maggiori, ma lo sviluppo di sistemi di telecontrollo e di telemisura per applicazioni domotiche potrebbe rendere disponibili a breve termine soluzioni tecnologiche soddisfacenti a basso costo. La libertà di movimento del soggetto e l'indipendenza dall'ambiente possono dipendere dal sistema di trasmissione scelto.



Fotogrammetria



��


Nella valutazione funzionale, si può cercare un compromesso tra l’approccio bio-meccanico classico (ricostruzione accurata del movimento mediante misurazione di molte variabili) e quello tipico dei test di prestazione (studio di compiti motori mediante osservazione qualitativa o semi-quantitativa di poche variabili), sfruttando i modelli matematici per trasferire la complessità del problema dalla misura al calcolo.

Si può, quindi, pensare di:

(a) scegliere alcuni compiti motori semplici (quelli tipici della vita quotidiana);

(b) misurare, tramite strumentazione di semplice utilizzo e minimamente percettibile dal soggetto, un numero limitato di variabili;

(c) interpretare i risultati delle misure mediante idonei modelli matematici, detti, per l’appunto, modelli ad ingresso misurato minimo, o MIMM.

Il compromesso…

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Modelli ad Ingresso Misurato Minimo (MIMM)

Modello matematicodel sistema scheletro-

muscolare che incorpora tutte le conoscenze note a priori e relative al soggetto

e all’atto motorio

MODEL OUTPUTS

supplying information on subject’s motor

strategy

Misuredella

piattaforma:

Misureantropometriche


LA

Attuatorelineare

FA

SA

Cinematica e dinamica degli

attuatori

Attuatori rotazionalisagittale e frontale

Modello a pendolo telescopico invertito (TIP)

Misuredella

piattaforma:



Il modello TIP applicato all’alzata da un sedile

Papa E., Cappozzo A. (1999). J Biomech., 32: 1205-1212.dismus la valutazione del funzionamento/disabilità – 40

Il modello TIP applicato all’alzata da un sedile

ALmuscoli del tronco

AFflessori laterali

del tronco

ASflessori/estensori del

tronco

Prima del distacco dal sedile

Dopo il distacco dal sedile

ALflesso-estensori di tronco, anca e caviglia

AFflessori laterali del tronco e ab-adduttori dell’arto inferiore

ASflesso-estensori del tronco, anca, ginocchio e caviglia

Punto medio fra le anche

Punto medio tra le caviglie

Papa E., Cappozzo A. (1999). J Biomech., 32: 1205-1212.

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Uscite del modello TIP

++

-0.5

0

0.5

1

1.5

2

0 20 40 60 80 100

% durata

(m s

-1)

-0.5

0

0.5

1

1.5

2

(rad

s-1)

2fase 1 4 532

VELOCITÀ DEGLI ATTUATORILINEARE E ANGOLARE

-0,6

-0,4

-0,2

0

0,2

0,4

0,6

0 20 40 60 80 100

% durata

(N k

g-1)

fase 1 4 532

COPPIA DELL’ATTUATORESAGITTALE

-15

-10

-5

0

5

10

15

0 20 40 60 80 100

% durata

(N k

g-1)

fase 1 4 532

FORZA DELL’ATTUATORELINEARE

-1

0

1

2

3

4

0 20 40 60 80 100

% durata

(W k

g-1

m-1

)

-0,8

-0,6

-0,4

-0,2

0

0,2

0,4

(W k

g-1

m-1

)

fase 1 4 532

POTENZA DEGLI ATTUATORILINEARE E ANGOLARE

gravitàinerzia

gravitàinerzia

Papa E., Cappozzo A. (1999). J Biomech., 32: 1205-1212.dismus la valutazione del funzionamento/disabilità – 42

Modello antropomorfo a tre gradi di libertà

θA

θH

θK

Modello multisegmentale semplice


CINEMATICA E DINAMICA

DELLE ARTICOLAZIONI

Modello JAGO


Vincoli del compito motorio

Cinematica del Centro di massa

Parametri dei segmenti- lunghezza- massa- posizione del CM

Misuredella

piattaforma:


Modelli ad Ingresso Misurato Minimo (MIMM)

Mazzà C., Cappozzo A. (2004). Annals of Biomedical Engineering, 32(5):764-772 .dismus la valutazione del funzionamento/disabilità – 44

Riener et al. (1997) JNeuroMeth

http://anybody.auc.dk/

Modelli biomeccanici più complessi

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Coordinatore del progetto: Aurelio CappozzoIstituto Universitario di Scienze Motorie - Roma

PROGETTO VAMA

valutazione dell’abilità motoria nell’anziano

Sottoprogetto n°3.3.1 del Programma di Ricerca “Sostituzioni Funzionali, Organi Artificiali e Trapianti di Organo”, finanziato da Istituto Superiore di Sanità, ItaliaProgrammi di ricerca cofinanziati – PRIN/MIUR

Unità Operativa di Medicina Geriatrica, INRCA Ospedale “I Fraticini”, Firenze - F. Benvenuti

UNITA’ OPERATIVE

Dip. Di Elettronica, Informatica e Sistemistica, Università degli Studi di Bologna - A. Cappello

Dip. Di Informatica , Università degli Studi di Pisa - A. Starita

Dip. Di Elettronica e Automatica, Università degli Studi di Ancona - S. Fioretti

Laboratorio di Analisi del Movimento, Istituti Ortopedici Rizzoli, Bologna - F. Catani

Dip. Di Bioingegneria, Politecnico di Milano - C. Frigo


L’interfaccia VAMA





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http://www.riabilitazioneitalia.it/tematiche_art1.htm

Baratto et al., Problematiche Cliniche in Riabilitazione, in “Bioingegneria della Postura e del Movimento”, p. 341-52, Patron 2003.

Buizza et al., Valutazione della Disabilità Motoria, in “Bioingegneria della Postura e del Movimento”, p. 353-73, Patron 2003.

Cappozzo A. (2002), “Minimum measured-input models for the assessment of motor ability”, J Biomech., 35: 437-446.

Per approfondimenti


fine della lezione # 2

tecnologie per la riabilitazione - ingbiomedica.unina.it · e in genere servono 30 minuti per la...

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