La malattia di Parkinson (PD) è la seconda patologia neurodegenerativa più frequente al mondo, colpisce oggi 5 milioni di persone, di cui circa 400.000 solo in Italia. I sintomi motori più comuni sono la bradicinesia, la rigidità, il tremore ed i disturbi del cammino. La riabilitazione, combinata alla terapia farmacologica, ha come scopo quello di ritardare l’aggravamento della patologia, migliorare la qualità della vita di questi pazienti ed evitare l’insorgenza di problematiche secondarie. L’analisi del movimento consente di valutare e monitorare con precisione le problematiche motorie, in particolare del cammino e della postura. I pazienti affetti dalla malattia di Parkinson sono solitamente monitorati con test quantitativi come il test di Timed Up and Go (TUG), utilizzato per analizzare l’equilibrio dinamico, la mobilità ed il rischio di caduta. Ad oggi, questi tipi di test sono costosi, disponibili in centri specializzati e somministrabili solo da personale altamente qualificato. L’obiettivo principale di questa tesi è quello di proporre un metodo in grado di strumentare e segmentare le singole fasi del test di TUG, sfruttando i dati ricavati da un sensore IMU. Questo metodo permette inoltre di monitorare nel tempo le variazioni della performance dei soggetti nello svolgimento del test, dopo, per esempio, aver effettuato un intervento riabilitativo. In particolare, sono stati elaborati i dati ricavati da un sensore IMU posizionato a livello della quinta vertebra lombare (L5) in 19 soggetti affetti da malattia di Parkinson durante lo svolgimento del test di TUG (i dati sono stati messi a disposizione dell'Azienda Ospedaliera dell’Università di Padova). Gli istanti di inizio e fine delle transizioni posturali contenute nel test sono stati ricavati dai dati di velocità angolare, precedentemente allineati, attorno all’asse medio-laterale e cranio-caudale. L’elaborazione principale ha preso in considerazione tre differenti soglie percentuali (5%, 1% e 0.5%), calcolate a partire dai valori massimi relativi dei singoli segnali. Sia gli istanti stimati, sia le singole durate delle fasi del test sono state confrontate, utilizzando dei grafici secondo Bland-Altman, con quelle ricavate da metodi di riferimento pubblicati in letteratura. I risultati ottenuti hanno anche permesso di stimare i miglioramenti dei soggetti sia nello svolgimento del test di TUG, sia nella qualità della camminata. Il metodo proposto ha raggiunto le stesse prestazioni dei metodi di riferimento indicati in letteratura nell’analisi quantitativa del test di Timed Up and Go. Riguardo la quantificazione del miglioramento della performance dei soggetti analizzati, solo un paziente ha migliorato di qualche secondo il tempo nello svolgere il test. Un prossimo sviluppo potrebbe essere quello di applicare lo stesso metodo per strumentare un test più completo rispetto al TUG, per esempio il Mini-Balance Evaluation Systems Test, nel quale è inserito come sottoelemento il TUG.

Uso di un sistema indossabile IMU per strumentare il test Timed Up and Go per persone con malattia di Parkinson.

INAMA, MATTIA
2021/2022

Abstract

La malattia di Parkinson (PD) è la seconda patologia neurodegenerativa più frequente al mondo, colpisce oggi 5 milioni di persone, di cui circa 400.000 solo in Italia. I sintomi motori più comuni sono la bradicinesia, la rigidità, il tremore ed i disturbi del cammino. La riabilitazione, combinata alla terapia farmacologica, ha come scopo quello di ritardare l’aggravamento della patologia, migliorare la qualità della vita di questi pazienti ed evitare l’insorgenza di problematiche secondarie. L’analisi del movimento consente di valutare e monitorare con precisione le problematiche motorie, in particolare del cammino e della postura. I pazienti affetti dalla malattia di Parkinson sono solitamente monitorati con test quantitativi come il test di Timed Up and Go (TUG), utilizzato per analizzare l’equilibrio dinamico, la mobilità ed il rischio di caduta. Ad oggi, questi tipi di test sono costosi, disponibili in centri specializzati e somministrabili solo da personale altamente qualificato. L’obiettivo principale di questa tesi è quello di proporre un metodo in grado di strumentare e segmentare le singole fasi del test di TUG, sfruttando i dati ricavati da un sensore IMU. Questo metodo permette inoltre di monitorare nel tempo le variazioni della performance dei soggetti nello svolgimento del test, dopo, per esempio, aver effettuato un intervento riabilitativo. In particolare, sono stati elaborati i dati ricavati da un sensore IMU posizionato a livello della quinta vertebra lombare (L5) in 19 soggetti affetti da malattia di Parkinson durante lo svolgimento del test di TUG (i dati sono stati messi a disposizione dell'Azienda Ospedaliera dell’Università di Padova). Gli istanti di inizio e fine delle transizioni posturali contenute nel test sono stati ricavati dai dati di velocità angolare, precedentemente allineati, attorno all’asse medio-laterale e cranio-caudale. L’elaborazione principale ha preso in considerazione tre differenti soglie percentuali (5%, 1% e 0.5%), calcolate a partire dai valori massimi relativi dei singoli segnali. Sia gli istanti stimati, sia le singole durate delle fasi del test sono state confrontate, utilizzando dei grafici secondo Bland-Altman, con quelle ricavate da metodi di riferimento pubblicati in letteratura. I risultati ottenuti hanno anche permesso di stimare i miglioramenti dei soggetti sia nello svolgimento del test di TUG, sia nella qualità della camminata. Il metodo proposto ha raggiunto le stesse prestazioni dei metodi di riferimento indicati in letteratura nell’analisi quantitativa del test di Timed Up and Go. Riguardo la quantificazione del miglioramento della performance dei soggetti analizzati, solo un paziente ha migliorato di qualche secondo il tempo nello svolgere il test. Un prossimo sviluppo potrebbe essere quello di applicare lo stesso metodo per strumentare un test più completo rispetto al TUG, per esempio il Mini-Balance Evaluation Systems Test, nel quale è inserito come sottoelemento il TUG.
2021
Timed Up and Go test through an IMU wearable system in persons with Parkinson’s disease.
IMU
Timed Up and Go test
Inertial Motor Unit
TUG
Sacrum
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