Correlazione fra scala TCT-SCI e rilevazioni dei sensori inerziali

Tutti i 13 item della scala TCT-SCI (Trunk Control Test for Spinal Cord Injury) hanno dimostrato una buona correlazione con i dati rilevati dai sensori inerziali. Fra questi, alcuni si sono dimostrati più significativi dal punto di vista clinico-funzionale e hanno dimostrato una maggior correlazione statisticamente significativa con i dati dei sensori. Pertanto è stato selezionato almeno un task per ciascuna categoria di test (equilibrio statico, equilibrio dinamico, equilibrio dinamico nello svolgimento di movimenti di reaching con l’arto superiore):

Equilibrio statico:

 Test 1: mantenere la posizione iniziale (mani sulle spalle) per 10 secondi

Equilibrio dinamico:

 Test 4: toccarsi i piedi dalla posizione seduta

 Test 5: da posizione seduta sul lettino, sdraiarsi in decubito supino e tornare alla posizione iniziale

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Equilibrio dinamico durante movimenti di reaching con l’arto superiore:

 Test 8: test di reach anteriore (raggiungere con la mano destra la mano dell’esaminatore, posta a 10 cm dalla quella del paziente quando il suo braccio è teso orizzontalmente)

TEST 1

Per quanto riguarda il Test 1 (mantenere la posizione iniziale per 10 secondi), dai grafici (Figura 1) si nota come la velocità di oscillazione del tronco in direzione antero-posteriore sia significativamente ridotta a T1 rispetto a T0 sia sul sensore posto a livello di C7 che su quello su L4: in sostanza la riduzione delle oscillazioni nel mantenimento di una postura statica indica un miglioramento dell’efficacia del controllo della postura in direzione antero-posteriore.

I Test 2 e 3 (accavallare le gambe, destra e poi sinistra) hanno mostrato risultati sovrapponibili al Test 1 e non aggiungono pertanto ulteriori informazioni. Tuttavia hanno significatività statistica di correlazione con la scala maggiore rispetto al Test 1, che però abbiamo selezionato in quanto più rappresentativo, semplice e simmetrico.

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Lo scopo dello studio è rilevare una possibile correlazione fra i punteggi alla scala TCT-SCI e i dati rilevati dai sensori ma, confrontando i valori fra T0 e T1, si rileva anche l’efficacia del trattamento riabilitativo, che riesce a migliorare il controllo del tronco, riducendo inoltre la cifosi toraco-lombare che i pazienti utilizzano come compenso per stabilizzare la posizione seduta.

La cifosi toraco-lombare viene rilevata dai dispositivi come differenza di inclinazione fra i 2 sensori. La dinamica dell’inclinazione del tronco tra parte superiore (C7) e parte inferiore (L4) del tronco è tanto più simile quando maggiore è il punteggio della TCT-SCI (Figura 2). In sostanza, la differenza di inclinazione si riduce notevolmente con il trattamento riabilitativo e questa riduzione correla con l’aumento di punteggio alla scala TCT-SCI, quindi con un miglior controllo del tronco.

(Figura 2)

TEST 4

Il Test 4 (toccarsi i piedi a partire dalla posizione seduta e tornare in posizione di partenza) è stato scelto in quanto riproduce un movimento funzionale (allacciarsi le scarpe). T0 T1 20 30 40 50 60 70

Valore Quadratico Medio ORIENTAMENTO del Tronco differenza tra C7 ed L4 (p value = 0.03)

[d

eg

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Dal grafico in Figura 3, si nota come la velocità media di traslazione di L4 in direzione antero-posteriore e la velocità angolare media di C7 intorno all’asse medio- laterale siano tanto maggiori quanto maggiore è il punteggio della TCT-SCI.

(Figura 3)

Anche la velocità media di traslazione del segmento L4 in direzione verticale correla con il punteggio della TCT-SCI (Figura 4).

T0 T1 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5

Velocita media di tralazione del tronco in direzione Antero-Posteriore su L4 (p-value = 0.01)

[m /s ] T0 T1 5 10 15 20

Velocità Angolare Media del segmento C7 intorno all'asse Medio-Laterale (p value = 0.005)

[d

eg

/s

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(Figura 4)

In Figura 5 sono riportati esempi di segnali di velocità angolare del sensore posto su L4 intorno all’asse trasversale medio-laterale, ovvero del movimento che il paziente compie sul piano sagittale in direzione antero-posteriore per toccarsi i piedi e tornare in posizione iniziale: il primo tracciato si riferisce a pazienti con punteggio basso di TCT-SCI, il secondo con punteggio intermedio, il terzo con punteggio alto (vedi tabella). punteggio totale TCT-SCI T0 T1 basso (0-8) 16 0 medio (9-16) 17 9 alto (17-24) 7 31 (Figura 5) T0 T1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8

Velocita media di traslazione del segmento L4 in direzione Verticale (p value < 0.001)

[m /s ] 0 2 4 6 8 10 12 14 -100 0 100

Valore TCTSCI basso

[d eg /s ] 0 1 3 5 7 9 11 13 -100 0 100

Valore TCTSCI Intermedio

[d eg /s ] 0 1 2 3 -100 0 100

Valore TCTSCI alto

Time [s]

[d

eg

/s

]

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Si nota come all’aumentare del punteggio alla TCT-SCI corrisponda un aumento della velocità angolare, e di conseguenza una riduzione della durata del movimento. Mentre i pazienti con un basso punteggio TCT-SCI impiegano mediamente 14 secondi a compiere il movimento (con una bassa velocità angolare), i pazienti con alto punteggio impiegano mediamente 3,5 secondi. Di fatto i sensori confermano che pazienti con un miglior controllo del tronco (attestato dal punteggio della scala) sono in grado di compiere il movimento più velocemente e con meno oscillazioni involontarie e, di conseguenza, impiegano meno tempo per eseguirlo.

TEST 5

La posizione di partenza per il Test 5 è in long sitting su lettino: il paziente deve sdraiarsi in decubito supino e successivamente tornare alla posizione iniziale.

Appartiene alla categoria di task della scala che testano l’equilibrio dinamico, e ha significato simile al Test 4, ma ha dimostrato la correlazione con la scala TCT-SCI più forte in assoluto (Spearman’s Rho 0,75) rispetto agli altri task. Pertanto passare dalla posizione seduta a supina e viceversa sembra essere il task che maggiormente differenzia il grado di controllo del tronco nei pazienti mielolesi.

I risultati cinematici mostrano che fra i fattori clinicamente più interessanti dal punto di vista funzionale ci sono la fluidità, velocità e adeguatezza del movimento che i pazienti raggiungono, al termine del percorso riabilitativo, nel passaggio seduto- supino e viceversa. Oltre a rappresentare uno step funzionale obbligatorio per il raggiungimento dell’autonomia completa, esso è un parametro oggettivabile attraverso l’analisi dei dati raccolti dai sensori inerziali con la velocità di traslazione antero-posteriore e di rotazione del tronco intorno all’asse medio-laterale. Infatti nell’esecuzione del task motorio n. 5, maggiore è lo spostamento del sensore inerziale nello spazio durante l’esecuzione del task e maggiore è la velocità di traslazione. Ciò mostra come globalmente i pazienti a T1 compiano movimenti dalla posizione supina di sollevamento e rotazione del tronco in direzione antero- posteriore più velocemente (Figura 6).

63 (Figura 6) T0 T1 0 5 10 15 20 25

Velocità Angolare Media intorno all'asse Medio-Laterale su L4 (p value < 0.001)

[d eg /s ] T0 T1 0 5 10 15 20 25 30 35

Velocità Media di rotazione del segmento C7 intorno all'asse Medio-Laterale (p value = 0.002)

[d eg /s ] T0 T1 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

Velocità media di traslazione del segmento L4 (p value = 0.002)

[m

/s

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TEST 8

Il Test 8 è il più rappresentativo fra i test di reaching della scala, che sono effettivamente molto simili fra loro. Il pz flette la spalla destra di 90° a gomito e polso estesi e deve raggiungere la mano dell’esaminatore posta sullo stesso piano a 10 cm dalle sue dita.

Per svolgere il task, alcuni pazienti optano per un movimento di svincolo del cingolo scapolare e quindi ruotano i tronco intorno all’asse verticale per raggiungere il target, altri inclinano globalmente il tronco in avanti.

Si è visto che i pazienti che hanno un punteggio maggiore alla TCT-SCI, e quindi un miglior controllo del tronco, optano per lo svincolo del cingolo scapolare. Dal grafico in figura 7 si vede come la velocità angolare intorno all’asse verticale del sensore C7 (associato alla rotazione delle spalle) è tanto maggiore quanto maggiore è il punteggio della TCT-SCI.

(Figura 7)

Come si è visto per il Test 4, la Figura 8 riporta i segnali della velocità angolare in rapporto a punteggi TCT-SCI basso (0-8), intermedio (9-16) e alto (17-24). In questo caso viene mostrata la velocità angolare intorno all’asse verticale per il segmento C7 (quindi del movimento di rotazione delle spalle), che correla positivamente con il punteggio della scala.

T0 T1 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

Range Velocità Angolare intorno all'asse Verticale su C7 (p value = 0.001)

[d

eg

/s

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(Figura 8)

Nel confronto tra pazienti all’ingresso (T0) e alla dimissione (T1) si evince che i pazienti acuti presentano delle accelerazioni massime in direzione antero-posteriore, corrispondente alla direzione del movimento del reaching esaminato, più elevate ad entrambi i sensori, ma la differenza appare maggiore a livello di C7 dove a T1 i pazienti sviluppano accelerazioni molto inferiori, rispetto a T0.

L’accelerazione elevata è espressione di movimenti veloci e dunque più difficili da controllare e contrastare.

Tale valore risulta maggiore sia a causa del maggior spostamento, sia a causa di movimenti non intenzionali più rapidi, espressione di perdita di equilibrio. Poiché lo spostamento ad alta velocità è più difficilmente correggibile rispetto a uno a velocità inferiore, i pazienti con alti valori di accelerazione presentano un maggior rischio di destabilizzazione e di caduta. L’accelerazione e le velocità angolari tuttavia si riducono a T1 rispetto all’acuzie in particolare a livello di C7. Tale differenza mostra come i pazienti apprendano, durante il trattamento riabilitativo, l’utilizzo funzionale di muscoli ad innervazione sovralesionale, migliorando il controllo del rachide cervicale sia in termini di riduzione dello spostamento sia di riduzione dell’accelerazione.

0 2 4 6

-50 0 50

Valore TCTSCI basso

[d eg /s ] 0 0.5 1 1.5 2 -50 0 50

Valore TCTSCI intermedio

[d eg /s ] 0 1 -50 0 50

Valore TCTSCI alto

Time [s]

[d

eg

/s

]

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Risulta interessante notare come nel tempo cambino la velocità angolare del tronco intorno all’asse verticale in C7 (Figura 7) e il range di spostamento medio-laterale di L4 (Figura 9). La prima rappresenta la rotazione delle spalle che il paziente compie nel movimento di reach anteriore, mentre il secondo rappresenta le oscillazioni involontarie del tronco sul piano frontale.

Globalmente si evince che i pazienti a T0 presentano un range di spostamento medio- laterale maggiore (sensore L4) e una ridotta velocità di rotazione del tronco sull’asse verticale (sensore C7), quindi una ridotta rotazione delle spalle. A T1 invece sono minori le oscillazioni sul piano frontale (sensore L4), ed è aumentata la velocità di rotazione del tronco rispetto alla verticale (sensore C7). È possibile spiegare le differenti caratteristiche di questo comportamento con il fatto che, mentre in acuto il paziente per riuscire ad attuare il reach anteriore debba necessariamente compiere un movimento globale con il tronco, sul quale ancora ha scarso controllo, alla dimissione riesce a controllare più selettivamente il movimento della parte superiore del tronco producendo meno oscillazioni involontarie e svolgendo quindi il task in maniera più veloce e precisa.

(Figura 9)

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