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

Test di valutazione che quantificano l’equilibrio: 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 FR< 15 cm 15<FR< 25 cm FR> 25 cm Valutare capacità di un individuo a mantenere l’equilibrio durante movimenti volontari e predire rischio di cadute. FR< 15 cm Rischio Elevato 15<FR< 25 cm Rischio Moderato FR> 25 cm 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 Sensore Baropodometrico PC con software LabView 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 Generatore di Tensione 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

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

Commuta valori di tensione ricavati in valori di pressione 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. Tramite questo è possibile conoscere non solo lo spostamento, ma anche fare valutazioni sul modo di esecuzione della prova Grafico dello spostamento del COP. 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