16 – 17 – 18 settembre 2004
Sala Consiliare del Comune di Sarzana
L’analisi visiva e strumentale del movimento e
la valutazione in funzione del trattamento
Sessione: “la nostra esperienza”
“Atassia e Riabilitazione”
Dr Marco Forni
Fondazione Don C. Gnocchi onlus
Polo riabilitativo del Levante Ligure
Ospedale S. Bartolomeo – Sarzana (SP)
ATASSIA
ATAXIA = lack of order (Marsden, 1975)
ATAXIA = a disturbance which, quite independently of any
motor weakness, alters direction and extent of voluntary
movement and impairs the sustained voluntary or reflex
muscle contractions necessary for maintaining posture
and equilibrium (Morgan, 1980)
Può essere:
STATICA
POSTURALE
CINETICA
(il tremore d’azione
comprende il tremore
intenzionale)
CEREBELLARE
SENSORALE
LABIRINTICA
EQUILIBRIO
SPASTICITA’
ATASSIA
RIGIDITA’ (co-contrazione)
FLESSIBILITA’
PRECISIONE a scapito
dell’ampiezza di movimento
IMPRECISIONE a vantaggio
dell’ampiezza di movimento
DIS-ADATTAMENTO
al contesto di tipo “restrittivo”
DIS-ADATTAMENTO
al contesto di tipo “eccessivo”
Non è in grado di
allargare la base
d’appoggio abbastanza o
abbastanza in fretta
Spinge il baricentro in
modo improvviso e
imprevedibile fuori dalla
base d’appoggio
IPOTONIA
rimbalzo
LUNGHEZZA DI RIPOSO DEL MUSCOLO E
CASCATA CEREBELLARE
VALUTAZIONE FUNZIONALE
DEL PAZIENTE ATASSICO
• EFFETTO DELLA CO-CONTRAZIONE
• EFFETTO DEI VINCOLI
• EFFETTO DELL’INTENZIONALITÀ
• EFFETTO DELLA GRAVITÀ (attrito)
• EFFETTO DELLA DISTORSIONE PERCETTIVA
(visiva, ma anche propriocettiva ... r.
vibratorio, “braccio di ferro”?
• EFFETTO DELL’INERZIA
DISABILITY
VALUTAZIONE FUNZIONALE DEI
COMPORTAMENTI MOTORI
• GIRARSI NEL LETTO
• ALZARSI DAL LETTO
• VESTIRSI - SVESTIRSI
• IGIENE PERSONALE
• AUTONOMIA DOMESTICA
• AUTONOMIA SOCIALE
• AUTONOMIA PROFESSIONALE
Sistemi deputati al controlo
posturale
Caratteristiche salienti del
sistema equilibrio
• Totalita: lo stato di un sottosistema influenza lo stato
di tutti gli altri sottosistemi
• Equifinalità: Una funzione può essere effettuata
tramite diverse configurazioni dei sottosistemi
• Ridondanza: Il controllo posturale si avvale di
informazioni e schemi motori che si sovrappongono
• Preferenza: ogni individuo espleta una funzione con
una sua particolare configurazione dei sottosistemi
(Cesarani, Alpini. 1999)
Compiti del controllo posturale
• Ricezione degli stimoli periferici
• Elaborazione degli stimoli e percezione
(ORIENTAMENTO)
• Elaborazione della risposta motoria
• Produzione di forze con un determinato
pattern spazio-temporale
(COORDINAZIONE)
Equilibrio
• EQUILIBRIO: rapporto
ideale tra soggetto e
ambiente circostante
cioè la capacità di
assumere una postura e
un controllo del
baricentro ideale rispetto
a quel determinato
istante, ambiente
compito.
SOGG
TASK
AMBIENTE
Strategie sensoriali
Ridondanza informazionale
Adattabilita
Plasticità
Gain & Mismatch
• Nelle strategie sensoriali in SNC è in
grado di amplificare l’importanza delle
informazioni affidabili (GAIN) e di ridurre
il guadagno delle informazioni
inaffidabili
• Tramite le modificazioni del guadagno il
SNC è in grado di risolvere il conflitto
informazionale dovuto al conflitto di due
informazioni sensoriali (Mismatch)
Strategia delle caviglie
Horak, Nashner. 1986
Strategia delle anche
Horak, Nashner. 1986
Strategia del passo
Utilizzo delle differenti strategie
Strategie
anticipatorie
Belen’kii, Gurfinkel
and Paltsev. 1967
Strategie
assiali
Crenna el al. 1987
Strategia assiale
Equilibrio dinamico
Equilibrio durane la marcia
Constrains (Winter 1982)
• Sostegno del corpo durante la fase di appoggio
monopodalico
• Mantenimento della stazione eretta e
dell’equilibrio del corpo in toto
• Controllo della traiettoria della fase di volo e al
contatto del tallone
• Assorbimento dell’energia meccanica per
l’assorbimento degli urti, aumento della
stabilità o per ridurre la velocità della marcia
• Produzione di energia meccanica per
mantenere la progressione in avanti
Movimento del
centro di massa
durante la
deambulazione
Ha un movimento
sinusoidale sul
Piano Sagittale e
Frontale. Che
permette una buona
conservazione
dell’energia
Reazioni di Forza
Stabilizzazione del segmento
TTB
Effetto stabilizzante dato soprattutto
dai glutei.
Il sistema vestibolare è in fase per
cui in ritardo per correggere il
movimento.
Equilibrio del sistema TTB
Winter DA, 1993
Segmento TTB
• È il segmento a massa maggiore,
rappresenta i 2/3 della massa totale del
corpo
• Viene stabilizzato durante la marcia (1-2°
di oscillazione)
• Le accelerazioni sono comunque ingenti
Postura e equilibrio in
dinamica
• Definizione di
Postura:
angolo rispetto
alla gravità
• Definizione di
controllo dell’equilibrio:
Controllo dello stato inerziale
di un segmento. È la capacità
del SNC di controllare
l’accelerazione di ogni
segmento in ogni istante nel
ciclo del passo.
Task oriented-approach
• Il movimento emerge dall’interazione di più sistemi
• Il movimento e l’attività dei sistemi è organizzata a
seconda dello scopo prefissato
• Il movimento e l’attività dei sistemi è organizzata
rispetto all’ambiente in cui il soggetto si trova
(Shumway-Cook, 1990)
• Il movimento emerge da complessi stadi di
elaborazione che permettono la predizione e
l’adattamento
(Bertoz, 1985)
Task oriented-approach
• Le capacità residue del SNC variano a
seconda del tipo di compito richiesto,
del tipo di obiettivo che viene prefisso e
dell’ambiente in cui il soggetto si trova
Trattamento disordini equilibrio statico
Equilibrio Statico
Strategia caviglie
Vestibolo
Vista
Strategia anche
Somatosens
Vestibolo
Vista
Strategia assiale
Somatosens
Vestibolo
Vista
Strategia del passo
Somatosens
Vestibolo
Vista
Somatosens
Terapia disordini equilibrio
Equilibrio dinamico
Gestione del centro di massa
Tronco
Vis
Vest
Gestione della base d'appoggio
Testa
Somatos
Vis
Vest
Bacino
Somatos
Vis
Vest
Fase di swing
Somatos
Vis
Vest
Posiz.
Piede
Somatos
Vis
Vest
Somatos
Recupero delle strategie
sensoriali
• Esercizi che agiscono sulla
modificazione di un canale afferenziale
• Esercizi che agiscono sulla
modificazione di due canali afferenziali
• Esercizi con utilizzo di mismatch
Modificazione di un canale
afferenziale
• Occhi chiusi
• Utilizzo di occhiali
prismatici, lenti,
lenti semitrasparenti
Utilizzo di cuscini sotto i piedi
• Rotazioni della testa con occhi che
fissano un punto
• Rotazioni degli occhi con capo fisso
Modificazione di due canali
afferenziali
• Tutti i precedenti
• Rotazioni combinate occhi e testa
Mismatch
• Utilizzo del “dome”
• Utilizzo delle variazioni del campo visivo
• Vibrostimolatori
Riabilitazione della stazione
eretta
Allineamento
Allineamento
• della tibiotarsica e sottoastragalica
(adeguato appoggio del piede al suolo)
• Allineamento del segmento troncobacino (disposizione adeguata dei
segmenti di massa elevata)
Miglioramento della strategia
delle caviglie
• Aumento della forza dei muscoli della
tibiotarsica
• Miglioramento della capacità di
spostamento volontario del baricentro
• Conoscenza dei limiti di stabilità
Abilità di spostamento del
baricentro nella base d’appoggio
• Trasferimenti di carico tra i piedi posti in
differenti posizioni
• Coordinazione degli spostamenti del
tronco e del bacino
• Utilizzo della pedana posturometrica
Limiti di stabilita
• Esplorazione dei limiti spaziali di
stabilità rispetto alla strategia delle
caviglie, delle anche e del passo
(Allineamento del tronco e del bacino)
Miglioramento della strategia
delle anche
• Aumento della forza “esplosiva” dei muscoli
pelvi-trocanterici, addominali e paravertebrali
• Diminuzione del tempo di reazione
• Aumento della stabilità della testa e del
campo visivo
• Aumento dell’efficienza dei recettori
vestibolari e visive
• Conoscenza dei limiti di stabilità
• Utilizzo di pedane oscillanti
• Utilizzo di tutori rigidi gamba-piede
• Perturbazioni improvvise applicate alla
pelvi
Miglioramento delle strategie
anticipatrici
• Utilizzo di pedane oscillanti o
posturometriche durante:
• Movimenti delle braccia o del tronco
• Manipolazione di oggetti
• Manipolazione e movimenti degli arti a
differenti velocità
• Utilizzo della palla
Miglioramento delle strategie
assiali
• Esercizi di flesso-estensione del tronco
• Esercizi di inclinazione laterale del
tronco
• Utilizzo di pedane oscillanti e della palla
Miglioramento delle strategie
assiali
• Esercizi di flesso-estensione del tronco
• Esercizi di inclinazione laterale del
tronco
• Utilizzo di pedane oscillanti e della palla
• Spostamento del baricentro durante il ciclo
del passo
• Controllo della clearance del piede
• Controllo della posizione del piede all’ heel
strike
• Controllo della posizione del tronco
(baricentro)
• Controllo della posizione del capo (guida
inerziale)
• Controllo dello svincolo dei segmenti bacinotronco-testa
Forza muscolare
•
•
•
•
•
Incremento della forza del
Tricipite surale
Tibiale anteriore
Medio gluteo
Grande gluteo
Afferenze
• Miglioramento della capacita di
utilizzare la vista e il sistema vestibolare
Spostamento del baricentro
durante il ciclo del passo
• Esercizi di trasferimento del carico arto inf.
sinistro arto inf. destro da fermo e in cammino:
• Doppio appoggio
fase di Push off
fase di initial stance
• Appoggio monopodalico
Con attenzione al reclutamento del tricipite surale
e glutei
Controllo della clearance del
piede
• Aumento della dorsiflessione del piede in preswing, in swing.
• adeguata flessione di anca e ginocchio (altezza del
piede dal terreno)
• miglioramento della capacità di modulare l’altezza
del piede in diversi contesti ambientali
• Controllo delle capacità di reclutamento di TA e
TS
Controllo della posizione del
piede all’ heel strike
• Migliorare l’atteggiamento del piede prima del
contatto con il suolo (appoggio di tallone senza
supinazione)
• Favorire un corretto assorbimento dell’inerzia da
parte del quadricipite
• Favorire un corretto assorbimento dell’inerzia da
parte dei glutei e paravertebreali
• Migliorare la capacità di posizionare il piede nel
punto dove arriverà il baricentro
• Prevenire lo scivolamento del tallone in avanti
Controllo della posizione del
tronco (baricentro)
• Mantenimento di una posizione verticale del
tronco sul piano sagittale e frontale (es duchenne o
flessione del tronco all’heel strike)
• Migliorare lo spostamento del tronco-bacino
dall’arto inf. destro al sinistro durante la fase di
doppio appoggio
• Impedire un eccessivo arretramento o
avanzamento del baricentro
• Favorire la compensazione immediata dello
spostamento del baricentro del tronco
Controllo della posizione del
capo (guida inerziale)
• Favorire un’ atteggiamento del capo eretto
• Favorire la diminuzione delle oscillazioni
del capo
• Migliorare l’equilibrio dinamico anche in
presenza di movimenti del capo, degli occhi
o entrambi
Controllo dello svincolo dei
segmenti bacino-tronco-testa
• Movimenti in antifase di tronco e bacino
• Movimenti in antifase di capo-tronco
Transfert
• Capacità di trasferire l’abilità motoria
acquisita in un compito ad un compito
differente
Generalizzabilità
• Capacità di trasferire l’abilità motoria
acquisita in altri contesti
J. Michaelis
“Mechanical methods of controlling ataxia”
Baillière’s Clinical Neurology
Vol. 2. No. 1, April 1993
(a) azione
persona con atassia
funzione
(b) feedback
assistive technology
persona con atassia
funzione
TRE MODI PER RIDURRE GLI EFFETTI
DELL’ATASSIA
1. isolare la persona dal controllo diretto
dell’azione
2. cambiamento effettivo della quantità o della qualità del
feedback
3. applicare pesi, stimolazioni o vincoli alla persona
con atassia
1) ISOLAMENTO DAL CONTROLLO DIRETTO
Dispositivi robotici
Sistemi elettronici computerizzati capaci di filtrare i
segnali elettrici rimuovendo quelli ad alta frequenza
(filtro passa-basso)
Isolamento meccanico della vibrazione
ISOLAMENTO SEMPLICE DELLA VIBRAZIONE
massa m
compreso
l’oggetto
impugnato
k
c
mano della
persona
movimento su
un piano
orizzontale
Trasmissibilità (T)
GRAFICO DELLA TRASMISSIBILITA’ CONTRO FREQUENZA
PER ISOLAMENTO SEMPLICE DELLA VIBRAZIONE
C/C0 = 4
1
C/C0 = 1
C/C0 = 0,25
0
Wn
2Wn
2π x frequenza
SISTEMA ALTERNATIVO DI
ISOLAMENTO DELLA
VIBRAZIONE
c
massa m
compreso
l’oggetto
impugnato
k
mano della
persona
movimento su un
piano orizzontale
GRAFICO DELLA TRASMISSIBILITA’ CONTRO FREQUENZA PER
SISTEMA ALTERNATIVO DI ISOLAMENTO DELLA VIBRAZIONE
Trasmissibilità (T)
C/C0 = 0,25
1
C/C0 = 1
C/C0 = 4
0
Wn
2Wn
2π x frequenza
2) MODIFICAZIONE DEL FEEDBACK
tecniche di biofeedback
tecniche di distorsione percettiva
modificazioni del carico meccanico sono ovviamente
anche modificazioni del feedback
3) CARICO MECCANICO
carichi costanti (come cavigliere o bracciali zavorrati)
possono incrementare o ridurre l’atassia anche in
rapporto alla posizione o alla dislocazione dell’arto
interessato, e anche in rapporto alla causa
dell’atassia.
l’aumento del carico meccanico può cambiare la
frequenza del tremore
abbassare il baricentro e allargare la base
d’appoggio! ... ma cosa succede quando zavorriamo
le caviglie di un paziente?
nell’appoggio al suolo
nella fase di sospensione
fatica e inerzia
MODELLO SEMPLIFICATO DEL BRACCIO
DI UNA PERSONA
forza f
massa m
(braccio della persona
+ oggetto)
k
movimento su un piano
orizzontale
c
a) modificare la stiffness k effettiva della molla
la molla può funzionare dal punto di vista meccanico
se offre una grande resistenza, per cui riesce a
smorzare il movimento volontario ma non il tremore
involontario
aumentare la stiffness della molla può ridurre
l’ampiezza ma incrementare la frequenza del tremore
ma usare molle per controllare l’atassia per la grave
limitazione del range di movimento
mantenere una posizione sotto la tensione di una
molla può essere insopportabile a causa della fatica
la stiffness della molla, lo smorzatore viscoso, e le proprietà della
massa m reagiscono alla forza f in proporzione rispettivamente
allo spostamento, alla velocità e all’accelerazione del braccio
(3) velocity
cdx md 2 x
f  kx 

dt
dt 2
x  X sin wt
dx dt  wX cos wt
(4) acceleration
d 2 x dt 2   w2
(5)
f  F sin( wt   )  X (( k  mw2 ) sin wt  cw cos wt
(6)
X
1

F
(( k  mw2 ) 2  (cw) 2 )
(1)
(2) displacement
la frequenza naturale del sistema è:
dove:
wn 2
wn  (k / m)
b) incrementare l’inerzia aumentando la massa
(4) acceleration
(6)
d 2 x dt 2   w2
X
1

F
((k  mw2 ) 2  (cw) 2 )
F = ampiezza di una data forza
m = massa
X = ampiezza dello spostamento
w = frequenza dell’oscillazione
aumentando la massa m si otterrà un piccolo risultato
sul movimento volontario a bassa frequenza, mentre si
otterrà una significativa inibizione del movimento
atassico involontario (a più alta frequenza)
VINCOLI E APPOGGI
DAMPING DEVICES
APPLICAZIONE DI PESI
BASTONI
CANADESI
DEAMBULATORI
DISPOSITIVI SOSPENSORI
DEAMBULATORI CON ASCELLARI
DEAMBULATORI IN POSIZIONE ASSISA
STRUTTURE DI SOSPENSIONE COMPLESSE
VALUTAZIONE FUNZIONALE
DEL PAZIENTE ATASSICO
• EFFETTO DELLA CO-CONTRAZIONE
• EFFETTO DEI VINCOLI
• EFFETTO DELL’INTENZIONALITÀ
• EFFETTO DELLA GRAVITÀ (attrito)
• EFFETTO DELLA DISTORSIONE PERCETTIVA
(visiva, ma anche propriocettiva ... r.
vibratorio, “braccio di ferro”?
• EFFETTO DELL’INERZIA
DISABILITY
VALUTAZIONE FUNZIONALE DEI
COMPORTAMENTI MOTORI
• GIRARSI NEL LETTO
• ALZARSI DAL LETTO
• VESTIRSI - SVESTIRSI
• IGIENE PERSONALE
• AUTONOMIA DOMESTICA
• AUTONOMIA SOCIALE
• AUTONOMIA PROFESSIONALE
metodiche basate sulla
riorganizzazione spazio-temporale
(metodo Terzi?)
e sulla valorizzazione degli aspetti
percettivi globali
(psicomotricità?)
EMG-BFB
STABILOMETRIA
Aspetti rilevanti
Area e forma del “gomitolo” che rappresenta
la dislocazione del baricentro sulla base d’appoggio
nel tempo
Modalità di reazione a stimoli destabilizzanti
anche con EMG funzionale
Possibilità di utilizzo con feedback visivo o uditivo,
percorsi, ecc.
IDROCINESITERAPIA:
EQUILIBRIO in condizioni di PERTURBAZIONE
perturbazione rappresentata da:
INERZIA
METACENTRO
TURBOLENZA
autoimposti
o imposti dal
terapista
VINCOLI
la progressione è determinata dalla natura, dalla
intensità e dalla combinazione degli stimoli
somministrati, che a loro volta dipendono dalla
precedente valutazione
COMPENSI
Le strategie utilizzate per conservare o recuperare
l’equilibrio dipendono dai vincoli contestuali, ma anche
dall’esperienza del paziente, dal suo grado di
adattamento all’acqua, dal suo stile motorio
strategia inerziale
strategia vincolare
strategia metacentrica
LA RICERCA COME GUIDA DELLE
ATTIVITA’ ASSISTENZIALI e
RIABILITATIVE
Coniugare la riabilitazione con le biotecnologie.
Formazione condivisa, comune e finalizzata ai bisogni
degli assistiti.
Da ogni atto un dato, da più dati un confronto, da ogni
confronto una ricerca, da ogni ricerca un cambiamento.
La centralità della persona inserita suo ambiente
Grazie dell’attenzione