La Sapienza
Università degli Studi di Roma
Facoltà di Ingegneria
via Eudossiana, 18 00184 Roma
Corso di Laurea in Ingegneria
Biomedica
Tesi in
Misure meccaniche
Anno accademico 2007/2008
Rilievo delle proprietà fisiche e delle capacità cognitive di
popolazione anziana
Relatore:
Prof. Ing. Federico Patanè
Correlatore:
Prof. Ing. Roberto Steindler
Laureando:
Gabriele Mennini
Mat. 801022
Introduzione
Un problema di grande rilevanza sanitaria e socio-economica è rappresentato
dalle cadute negli anziani.
Ogni anno circa un terzo dei soggetti che hanno più di 65 anni è vittima di una
caduta
Le cadute possono essere provocate da:
 Fattori intrinseci
 Fattori estrinseci
Le cadute dell’anziano hanno implicazioni varie e complesse: in termini
generali circa il 20% delle cadute richiede un intervento medico, il 5-10%
causa una frattura dell’anca e il 7% delle persone che hanno una frattura
dell’anca muore.
Test di valutazione che quantificano l’equilibrio:
Analisi di Laboratorio
Misurazione delle performance
Funtional Reach
Il Functional Reach (FR) è il massimo
spostamento in avanti che un soggetto riesce
ad imprimere alla propria mano, chiusa a
pugno, a partire dalla posizione eretta con il
braccio del lato dominante teso in avanti a
formare un angolo retto con il tronco,
mantenendo la base di appoggio fissa e il
pugno alla medesima quota durante il
movimento.
L’utilità di questo test si trova nella sua
affidabilità per la determinazione del limite
di stabilità anteriore, indice predittivo di
cadute negli anziani; inoltre è un compito
molto simile ad attività della vita quotidiana
come lo sporgersi in avanti, raggiungere un
oggetto.
Funtional Reach
Obiettivo
Valutare capacità di un individuo a mantenere l’equilibrio
durante movimenti volontari e predire rischio di cadute.
FR< 15 cm
15<FR< 25 cm
FR> 25 cm
Rischio Elevato
Rischio Moderato
Nessun Rischio
I valori di FR evidenziano eventuali rischi di
cadute, ma non danno alcuna indicazione sulle
cause di tali decadimenti
Deve essere associato ad altri esami specifici che
contribuiscono all’individuazione delle cause
COP
Il baricentro della distribuzione delle pressioni esercitate
dalla superficie di contatto, in questo caso dai piedi
ΔCoP
Il massimo spostamento
anteroposteriore del centro di
pressione
Mini-Mental State Examination
(MMSE)
Il Mini-Mental State Examination (MMSE) è un test di screening
ideato per rilevare il deterioramento cognitivo, valutarne
quantitativamente la severità e documentarne le modificazioni nel
tempo.
E’ costituito da 12 item tramite i quali vengono esplorate, con 22 prove
in parte verbali e in parte di performance, 7 funzioni cognitive.
Il punteggio totale può andare da un minimo di
0 (massimo deficit cognitivo) ad un massimo di
30 (assenza di deficit cognitivo)
Strumentazione
Gli strumenti utilizzati per l’esecuzione del test sono:
• Sensore Baropodometrico
• PC con software LabView
• Elettronica di Scansione
• Alimentatore
• Multiplexer
• Web Cam
Sensore
Permette di visualizzare, in fase di acquisizione ed
elaborazione dati, lo stato di appoggio dei piedi e la distribuzione
di pressione da essi esercitata.



Il sensore utilizzato per il nostro studio ha una struttura a matrice
fondata sulla variazione della resistenza di contatto.
La matrice è costituita da strisce di un polimero resistivo (velostat)
dello spessore di 40 μm, all’interno di due fogli di materiale plastico
(kapton). Il lato interno dei fogli plastici è ricoperto da strisce di
materiale conduttivo (rame dorato) tra loro parallele.
Il sensore utilizzato si compone di 80 righe e 80 colonne.
L’elettronica utilizzata, però, non è in grado di leggere tutte le righe
e le colonne, ma solo una mappa 64x64
Per ogni pixel che rappresenta una resistenza viene rilevata la tensione ai suoi capi
con metodo voltamperometrico, utilizzando:
Voltmetro
Resistenza di valore noto
R0
Val
I
Ro  Rx
Rx
Vx  Rx  I
Generatore di Tensione
v
Rx 
+
Vx  Ro
Val  Vx
Val
Rx 
Per semplificare la risoluzione del problema la tensione di
alimentazione è mantenuta a 5V in corrente continua, e R0 viene
scelto di almeno un ordine di grandezza maggiore di Rx
Vx
I
WebCam
Riprende ogni singola prova registrandola in un file video
che viene utilizzato per misurare lo spostamento
Nello studio condotto nel 2005 la misura dello spostamento veniva misurato ad
occhio da un operatore che aveva come riferimento un nastro centimetrato
posto sotto la mano del soggetto che eseguiva la prova.
Catena di misura
ACQUISIZIONE
Mappa di Tensione
Immagine WebCam
Taratura
Commuta valori di tensione ricavati in valori di pressione
Sulla mappa viene visualizzata la posizione assunta dal COP in ogni
istante della prova.
Elaborazione
Misura webcam
La misura del FR viene ricavata in fase di post-processing tramite una funzione
che rileva la posizione, istante per istante, di un bordo all’interno del video,
presentato in scala di grigi, lungo una linea tracciata dall’utente. Il bordo, nel
caso in esame, è rappresentato dal contrasto tra l’estremo del pugno e lo sfondo
costituito da un telo nero.
Come si può vedere durante la prova la posizione del pugno viene individuata da
un puntino rosso.
Il programma implementato calcola lo spostamento della mano in funzione del
numero di pixels percorsi dal punto rosso sul video
Risultati Elaborazione
I dati estratti dal programma di Elaborazione sono:
Grafico della traiettoria della Mano.
Grafico dello spostamento del COP.
Tramite questo è possibile
conoscere non solo lo
spostamento, ma anche fare
valutazioni sul modo di esecuzione
della prova
Viene rappresentato il valore in cm
e vengono graficate le coordinate X
e Y per ogni istante di durata della
prova.
Conclusioni
L’utilizzo della WebCam rappresenta un
miglioramento alla catena di misura che verrà
utilizzata per la rilevazione dei parametri
oggetto di questo studio
FINE