Capitolo 1
Attività preliminare PhaseSpace
Il sistema di analisi del movimento, PhaseSpace, fornisce le posizioni dei LED nello spazio acquisite in real time.
Per valutare i dati forniti dallo strumento PhaseSpace è stato necessario eettuare delle registrazioni preliminari. Tali acquisizioni sono state eseguite mettendo dei marker su due oggetti rigidi e su un braccio.
Prove preliminari,
• File `Scatola': acquisizioni statiche di 8 marker disposti su un corpo rigi-do a forma di parallelepiperigi-do (scatola), a due frequenza di acquisizione (120 Hz e 480 Hz);
• File `Stella': acquisizioni di 5 marker posizionati su un corpo rigido a forma di stella mentre viene fatto traslare su un piano di appoggio, e mentre viene fatto ruotare attorno ad un asse sso.1;
• File `Prova Braccio': acquisizione di 8 marker posizionati su punti di riferimento speci ci anatomici.
I dati registrati dal PhaseSpace vengono forniti in un le di estensione `.c3d'.
File `Scatola' Esistono tre le relativi alla scatola: `scatola-01_f=120_interp=4.c3d', `scatola-01_f=480_interp=4.c3d' e `scatola-01_f=480_interp=8.c3d'.
Per ognuno di questi le è stato scritto un le MATLAB, che ha permesso di fare le seguenti considerazioni:
- identi cazione del sistema di riferimento del laboratorio (x: antero-posteriore, y: mediale-laterale, z: caudale-craniale);
1Le dimensioni dell'oggetto stella, le distanze percorse e gli angoli di rotazione sono noti
I ltri testati sono stati: lro di Butterworth e ltri FIR con nestre di varie ampiezze.
`
E stato scelto un ltro di Butterworth di ordine 4 con frequenza di taglio a 5 Hz.
Un secondo tentativo di ltraggio è stato eseguito con un ltro FIR a nestra rettangolare con N = 50 e N = 100 (dove N è l'ordine del ltro).
Le funzioni del ltro di Butterworth e dei ltri FIR, sono state implemen-tate utilizzando una delle interfacce gra che di MATLAB `fdatool'. Questa consente di progettare e valutare l'azione dei ltraggi sui dati.
Inoltre, è stato testato un ltraggio a fase nulla (comando ` lt lt') e un ltraggio convenzionale (comando ` lter').
I risultati ottenuti dai tre diversi le (`scatola-01_f=120_interp=4.c3d', `scatola-01_f=480_interp=4.c3d' e `scatola-01_f=480_interp=8.c3d') sono stati confrontati tra loro.
Conclusione:
Osservando i vari plot di confronto e i valori delle deviazioni standard, si è evinto che la pulizia più accurata dei dati si ottiene con un ltraggio a fase nulla con un ltro FIR con N = 100; la frequenza di acquisizione migliore risulta pari a 480 Hz e il coe ciente di interpolazione pari a 4.
File Stella Esistono due le relativi alla stella: 02_T.c3d' e `stella-02_R.c3d'.
Per entrambi i le è stato implementato un codice MATLAB che ha consentito di valutare se:
- è necessario preliminarmente ltrare i dati acquisiti;
- la distanza tra i LED si conserva sia durante la prova di traslazione che durante la prova di rotazione;
- lo spostamento relativo di tre LED si conserva durante il moto trasla-torio.
L'oggetto stella ha una sezione orizzontale a forma di croce greca.
I 5 LED sono posizionati: uno nel centro (LED4) e gli altri quattro (LED0, LED1, LED2, LED3) alle estremita dei bracci della croce.
L'oggetto stella è stato fatto traslare sul bordo di un supporto (tre lati di un tavolino) di dimensioni note. Per ogni tratto percorso sono state eseguite delle pause, per consentire delle acquisizione statica dei marker.
La registrazione della rotazione è stata eseguita mantenendo la stella so-lidale al bordo di un cilindro di dimensioni note. Il cilindro è stato fatto ruotare di 360◦ attorno al suo asse di simmetria. Le acquisizioni statiche
Nel le MATLAB `Stella' è stato veri cato se la distanza tra sue marker appartenenti all'oggetto rigido stella si conserva durante il movimento di traslazione e di rotazione. Le prove sono state eseguire con dati sperimentali e dati ltrati.
Un'ulteriore veri ca è stata fatta sullo spostamento relativo di tre LED posizionati sulla stella, durante il moto traslatorio. `E stato selezionato un range di frame in cui la stella ha un moto di pura traslazione lungo un lato del tavolino.
Essendo la stella un oggetto rigido, sia la distanza tra due LED che il loro spostamento dovrebbero conservarsi durante il moto studiato.
Conclusione:
Durante il moto di traslazione le distanze si conservano abbastanza; durante il moto di rotazione invece, ciò non accade.
Nel plot relativo alla rotazione si osservano dei picchi, probabilmente dovuti ad errori durante l'acquisizione.
File Prova braccio Nella prova preliminare `Prova braccio' sono stati po-sti 8 marker sul braccio destro: 2 LED in posizione mediale e laterale del polso, 2 LED in posizione mediale e laterale del gomito, 1 LED punto random a metà braccio, 1 LED sull'acromio, 1 LED in prossimità dell'articolazione sterno-clavicolare e 1 LED sullo sterno.
La posizione statica prevede il soggetto in posizione seduta, il braccio è esteso con il palmo in posizione frontale.
Esistono tre le relativi al braccio: gomito-01.c3d', ` essione-gomito-02.c3d' e ` essione-gomito-03.c3d'.
In ogni le sono stati eseguiti in successione tre movimenti elementari: - essione ed estensione di 90◦ del gomito;
- essione ed estensione del braccio di 90◦ con il gomito esteso (palmo
verso l'alto);
- abduzione ed adduzione del braccio di 90◦ con il gomito esteso (palmo
nel piano frontale).
Ogni singolo movimento è stato eseguito in tre tempi, due di esecuzione e uno di rest.
Il busto è stato mantenuto nella posizione più statica possibile.
Le posizioni dei marker fornite dal PhaseSpace sono in un formato non leggibile dal software OpenSim. `E stato necessario utilizzare delle funzioni di MATLAB capaci di convertire un le di estensione `.c3d' in un le `.mot' da poter fornire in input al modello di arto superiore di OpenSim.
