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Il dispendio energetico del cammino nell’amputato di coscia

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Presentazione sul tema: "Il dispendio energetico del cammino nell’amputato di coscia"— Transcript della presentazione:

1 Il dispendio energetico del cammino nell’amputato di coscia
Maria Grazia Benedetti Struttura Complessa di Medicina Fisica e Riabilitativa

2 SOMMARIO Analisi dei requisiti del cammino normale
Analisi delle cause che determinano un aumento del consumo energetico nell‘amputato Strumenti di misura del consumo energetico Effetti delle variabili protesiche sul consumo energetico Video mov

3 Funzioni di base del cammino
Perry J, 1991 CONSERVAZIONE DELL’ENERGIA Minimizzazione dell’escursione del centro di gravità Controllo muscolare (trasferimento attivo o passivo di energia da un’articolazione all’altra attraverso l’impiego di muscoli biarticolari)

4 Sei maggiori determinanti del cammino Saunders, Inman and Eberhart, 1953
Costituiscono il meccanismo per minimizzare e armonizzare le escursioni verticali e laterali del centro di massa Concetto di “Compass Gait” che considera gli arti inferiori come aste articolate all’anca con l’interposizione della pelvi

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6 Complesso tibio-tarsica-piede
Ginocchio Complesso tibio-tarsica-piede Sup Pron Flessione Estensione Rot. Int. Rot. Est.

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8 L’aumento della spesa energetica durante la deambulazione nel soggetto amputato è dovuto all’eccessivo spostamento verticale della pelvi durante il passo (Engsberg 1990).

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10 Disturbed smoothness of CMb displacement in transfemoral amputee
Vertical displacement of the CMb was greater in the transfemoral group than the transtibial group but with no additional detrimental effect on the metabolic energy cost. The increase in CMb displacement during the stance phase on the amputated limb in the transfemoral group can be explained by the absence of a knee flexion wave after the onset of weight loading. The transfemoral patients were fitted with sophisticated knee prosthetic components providing better control of gait and thus saving the efficiency of the pendulum-like mechanism which however mainly improve knee flexion during the swing phase but cannot yield a flexion-extension wave during stance phase . The absence of a knee flexion-extension wave during the stance phase generated an increase in the vertical displacement without extra energy because of a conserved efficiency of the pendulum-like mechanism of walking.

11 Effect of reducing the vertical displacement of the centre of mass (COM) on the six determinants of gait proposed by Saunders, Inman and Eberhart. Heel rise was the main determinant (up to 2/3 of total reduction). Ipsi- and contra-lateral knee flexion were detrimental to the reduction of COM vertical displacements Pelvic rotation contribution was beneficial and accounted for up to 10% of the overall COM vertical displacement reduction.

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13 Perry J, 1991

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15 Controllo muscolare

16 Principali compensi nell’amputato transfemorale durante il cammino
Minore lunghezza del semipasso, Minore durata della fase di appoggio dal lato protesizzato (Edelstein, 2011)

17 Costo energetico della deambulazione
According to previous studies, the increase in metabolic energy cost seems to rely on Two key intrinsic factors are related to the pathology: the aetiology of the amputationt the level of the amputation Three extrinsic factors are related to gait: the self-selected gait speed adopted by patient the smoothness of the displacement of the centre of body mass the efficiency of pendulum-like mechanism of walking Detrembleur et al,2005

18 (Casillas 1995, Jaegers 1993, Huang 2000, Waters 1976, 1999)
L’eziologia gioca un ruolo importante in quanto, a parità di livello, gli amputati vascolari hanno un consumo metabolico maggiore degli amputati traumatici. L’età e le comorbilità come la malattia cardio-vascolare e la vasculopatia periferica giocano un ruolo importante per la ridotta tolleranza all’esercizio fisico. (Casillas 1995, Jaegers 1993, Huang 2000, Waters 1976, 1999)

19 (Gitter 1995, Hoffman 1997, Schmalz 2002, Waters 1999, Gonzales 1974)
RL Waters, S Mulroy (1999), The energy expenditure of normal and pathologic gait, Gait & Posture, vol. 9, n. 3, pp LEGGERE LAVORO!!!!!!!!!! Influenza del livello di amputazione sul costo metabolico e sulla velocita di avanzamento liberamente scelta. (Livelli di amputazione: TT, trans-tibiale; TK, disarticolazione di ginocchio; TF, trans-femorale; HD, disarticolazione d'anca; HP, amputazione comprensiva di parte del bacino.). Negli amputati trans-femorali (TF) si ha un aumento dell’energia metabolica richiesta durante la deambulazione variabile dal 27 al 88% (Gitter 1995, Hoffman 1997, Schmalz 2002, Waters 1999, Gonzales 1974)

20 Costo energetico della deambulazione
La ridotta velocità di progressione potrebbe in parte anche sostenere l’aumentato costo energetico. “In normal gait the energy cost depends mainly on gait speed and reaches a minimum at a speed which is defined as optimum, and which increases progressively at speeds that are either higher or lower. In normal gait the optimum speed is about 4–5 km/ h” Ralston, 1958, Genin et al, 2008, Detrembleur et al,2005

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22 Costo energetico della deambulazione
Incapacità della protesi di riprodurre la normale biomeccanica e funzionalità delle articolazioni (piede, caviglia, ginocchio) (Fisher 1978) Mancanza del naturale meccanismo di assorbimento e restituzione di energia durante il passo per la rigidità della protesi (Ehara 1993) Asimmetria del movimento secondaria all’alterato equilibrio dell’ azione dei gruppi muscolari degli arti inferiori (Mensch 1986) Aumentata attivita’ muscolare per il controllo dell’equilibrio sia come co/contrazione che come variazione di movimenti (Houdijk 2009) Perdita di adeguato controllo motorio per mancanza di afferenze propriocettive (Mensch 1986) Cambiamento dei siti di inserzione muscolo-tendinei (assieme alla perdita quantitativa di tessuto contrattile in termini assoluti, in particolare la mancanza dei muscoli del polpaccio che governa il meccanismo di avanzamento) (Gitter 1991, Ganguli 1974, Winter 1988)

23 Metabolimetro Strumenti di misura
Il COSMED K4b² è in grado di misurare volumi e concentrazioni di ossigeno (Vo2 ml/min) ed anidride carbonica (VCO2 ml/min) durante le fasi di inspirazione ed espirazione, respiro x respiro Il sistema è indossabile dal soggetto in esame ed è in grado di lavorare sia in modalità holter, che in telemetria, permettendo un monitoraggio in tempo reale della performance cardiorespiratoria di un soggetto in movimento anche a lunghe distanze (800m in campo aperto). Strumenti di misura Il metodo utilizzato per la misura della spesa energetica del cammino è quello della calorimetria indiretta, che è uno dei più attendibili e pratici (10). La calorimetria indiretta analizza gli equivalenti calorici dei processi metabolici dell’organismo, rappresentati dal consumo di ossigeno (V’O2) e dalla produzione di anidride carbonica (V’CO2). Con l’utilizzo del metabolimetro, pertanto, è possibile quantificare, attraverso tali parametri fisiologici, la spesa energetica del cammino La misura del consumo di ossigeno della locomozione, effettuata respiro per respiro, è stata possibile mediante l’uso di un metabolimetro portatile (K4b2-COSMED) e la rilevazione della frequenza cardiaca con cardio-frequenzimetro POLAR applicato al torace del paziente. I parametri presi in considerazione sono stati la velocità del cammino, il consumo di ossigeno allo stato stazionario (espresso in millilitri al minuto per chilo di peso corporeo), il costo energetico allo stato stazionario (millilitri di ossigeno consumato al metro per chilo di peso corporeo), la frequenza cardiaca a riposo e allo stato stazionario e infine il rapporto di scambio respiratorio R allo stato stazionario (V'CO2/V'O2: rapporto tra anidride carbonica prodotta e ossigeno consumato). Metabolimetro ventilazione (VE), frequenza respiratoria (FR) frequenza cardiaca (FC)

24 Test in piano Test su treadmill
Cortesia Dott. M. Traballesi, Fondazione Santa Lucia, Roma Test in piano Test su treadmill (Traballesi et al, 2008)

25 Concordi con i risultati presenti in letteratura (3,13,15,), i nostri dati documentano un aumento del costo energetico della locomozione nel soggetto amputato a livello trans-femorale rispetto al soggetto amputato a livello trans-tibiale, non in relazione ad un aumento in valore assoluto del consumo di ossigeno quanto ad una marcata riduzione della velocità confortevole. È interessante notare come i valori di frequenza cardiaca, di base e allo stato stazionario, così come i valori di R allo stato stazionario, siano sovrapponibili nei due gruppi di pazienti.

26 Estimate the energy cost in the clinical setting
Excellent reliability (ICC) Acceptable agreement (SDC) Estimate the energy cost in the clinical setting Question raised HR at rest Steady state of walking Measurement protocol

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28 “mechanical energy changes of the CGT: calculation of
the positive work done by muscles to maintain the motion of the CG with respect to the ground ('external' work) the amount of the pendulum-like, energy-saving transfer between gravitational potential energy and kinetic energy of the CG during each step (percent recovery, R)”

29 Giroplastica Di Ginocchio
In termini quantitativi, il lavoro fatto dall’arto giroplastico è dell’84% inferiore rispetto al lavoro fatto dall’arto sano; i valori sono abbastanza simili a quelli riscontrati nei pazienti amputati di coscia (media 66%, mediana 76%) ma nettamente peggiori rispetto quelli ottenuti per gli amputati di gamba (media 21%, mediana 40%).

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36 Conclusioni “Amputees frequently complain about fatigue”
La misura del costo energetico del cammino è un metodo consolidato per quantificare lo sforzo effettivo al quale il paziente si sottopone. In particolare è utile nella valutazione e nel confronto tra diversi modelli protesici . Questa misura ha una rilevante importanza clinica, dal momento che l’abilità del paziente nell’uso della protesi e la sua resistenza nel cammino influenzano il livello di autonomia e la qualità della vita.

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38 GRAZIE


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