Sistemi a Biofeedback e Realtà Virtuale per la
Riabilitazione Motoria
Dottorato di Ricerca in Bioingegneria, XIX ciclo, a.a 2005/2006
Marco Dozza
Supervisore:
Controrelatore:
Prof. Angelo Cappello
Prof. Carlo Marchesi
DEIS – Università di Bologna
DSI – Università di Firenze
Cosupervisori:
Prof.ssa Fay Horak - NSI – Oregon Health & Sciences University
Dott. Ing. Lorenzo Chiari – DEIS – Università di Bologna
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Marco Dozza – SISTEMI A BIOFEEDBACK E REALTA’ VIRTUALE PER LA RIABILITAZIONE MOTORIA – a.a. 20052006
Attività di Ricerca
-
Messa a punto di protocolli sperimentali orientati a compiti dinamici e tesi a
quantificare l’apprendimento di un compito motorio con l’ausilio di
biofeedback.
-
Sperimentazione in vivo (su soggetti sani e con patologia vestibolare
unilaterale) di sistemi ad audio-biofeedback (ABF) e biofeedback tattile
(TBF).
-
2 mesi di attività sperimentale sono stati svolti presso l’Oregon Health &
Science University di Portland, OR.
-
2 articoli relativi agli studi realizzati precedentemente in questo dottorato
sono stati pubblicati.
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Marco Dozza – SISTEMI A BIOFEEDBACK E REALTA’ VIRTUALE PER LA RIABILITAZIONE MOTORIA – a.a. 2005/2006
ABF durante la postura eretta perturbata
•
Tredici soggetti sani (età 33±7 anni, altezza
175±10 cm, peso 78±18 Kg)
•
Pedana rotante con una funzione pseudorandom
•
Variabili misurate: COP, Accelerazioni L5 e C7,
posizioni di anca e spalla in ML.
•
L’ABF retroazionava l’informazione di pedana
secondo quattro modalità di diverso contenuto
informativo (Fig in basso)
•
I soggetti sono stati testati in 3 blocchi composti
da 5 condizioni randomizzate
•
Analisi: SD delle misure (COP, AccL5, AccC7)
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Marco Dozza – SISTEMI A BIOFEEDBACK E REALTA’ VIRTUALE PER LA RIABILITAZIONE MOTORIA – a.a. 2005/2006
ABF durante la postura eretta perturbata
•
Performance migliore con ABF
codificante l’informazione piú completa
•
Performance peggiore senza ABF
•
Apprendimento nel tempo in tutte le
condizioni
•
Biofeedback sempre vantaggioso
anche dopo l’apprendimento
spontaneo
•
Differenze fra il contenuto informativo
dell’ABF prevalentemente all’inizio
•
Perfino un semplice allarme è utile
dopo un training intensivo
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Marco Dozza – SISTEMI A BIOFEEDBACK E REALTA’ VIRTUALE PER LA RIABILITAZIONE MOTORIA – a.a. 2005/2006
ABF durante la postura eretta perturbata
•
Accelerazione a L5
e COP si
comportano in
modo similare
•
L’accelerazione a
C7 aumenta col
biofeedback
suggerendo un
diverso tipo di
controllo posturale
in presenza di
biofeedback
acustico rispetto
alla condizione
senza ABF.
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Marco Dozza – SISTEMI A BIOFEEDBACK E REALTA’ VIRTUALE PER LA RIABILITAZIONE MOTORIA – a.a. 2005/2006
Biofeedback Tattile (TBF) durante la camminata
•
Nove soggetti con severa insufficienza vestibolare unilaterale (UVL;
49±11 anni, altezza: 172±10cm, e peso: 89±21kg )
•
2 Gruppi
•
2 sessioni sperimentali (una con e una senza TBF)
•
30 camminate tandem per ciascuna sessione
•
0.5 Hz frequenza del passo
•
Il TBF informava dell’inclinazione ML del tronco
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Marco Dozza – SISTEMI A BIOFEEDBACK E REALTA’ VIRTUALE PER LA RIABILITAZIONE MOTORIA – a.a. 2005/2006
TBF durante la camminata
•
•
Dati registrati
•
Cinematica da Motion Analysis
•
Inclinazione medio-laterale
Parametri analizzati
•
Deviazione standard dell’inclinazione
•
Deviazione standard del COM
•
Variabilità del passo
•
Frequenza del passo
[esempio Matlab]
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Marco Dozza – SISTEMI A BIOFEEDBACK E REALTA’ VIRTUALE PER LA RIABILITAZIONE MOTORIA – a.a. 2005/2006
TBF durante la camminata
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Marco Dozza – SISTEMI A BIOFEEDBACK E REALTA’ VIRTUALE PER LA RIABILITAZIONE MOTORIA – a.a. 2005/2006
TBF durante la camminata
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Marco Dozza – SISTEMI A BIOFEEDBACK E REALTA’ VIRTUALE PER LA RIABILITAZIONE MOTORIA – a.a. 2005/2006
Pubblicazioni su riviste internazionali:
• M. Dozza, L. Chiari, B. Chan, L. Rocchi, F.B. Horak and A. Cappello, “Influence of a
Portable Audio-Biofeedback Device on Structural Properties of Postural Sway”, J
Neuroengineering Rehabil. , vol.2:13, 31 May 2005.
• M. Dozza, L. Chiari and F.B. Horak, “Audio-biofeedback improves balance in patients
with bilateral vestibular loss”, Arch. Phys. Med. Rehab. , vol.86(7), pp. 1401-3, July
2005.
• L. Chiari, M. Dozza, A. Cappello, F.B. Horak, V. Macellari and D. Giansanti, “An
accelerometry-based system for balance improvement using audio-biofeedback”, IEEE
Trans. Biomed. Eng. , vol.52(12), December 2005.
• M. Dozza, F.B. Horak and L. Chiari, “Auditory Biofeedback Substitutes for Loss of
Sensory Information in Maintaining Stance”, Exp. Brain Res. (in stampa), 2006.
• M. Dozza, L. Chiari, F. Hlavacka, F.B. Horak and A. Cappello, “Effects of Linear versus
Sigmoid Coding of Visual or Audio Biofeedback for the Control of Upright Stance” IEEE
Trans. Neur. Syst. Rehanb. Eng. (in stampa), 2006.
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