Analisi tempo-frequenza del centro di pressione nello studio dell'equilibrio statico in adolescenti con scoliosi idiopatica

The present master's thesis aims to analyze the oscillations of the center of pressure (CoP) acquired from adolescent girls with adolescent idiopathic scoliosis ("AIS") and from adolescents without this pathology ("TEST"). The goal is to assess variations in balance and the different stimulations of the vestibular, somatosensory, and visual areas in both conditions. Idiopathic scoliosis is a pathological condition that generates an abnormal lateral curve of the spine. The vestibular system is a complex motion sensor that informs the central nervous system about the body's posture. It collects information related to the position and movement of the head and integrates it centrally with visual and proprioceptive signals. The somatosensory system plays a fundamental role in regulating body posture. This system is responsible for sensory perception from the body, including sensory receptors in the skin, muscles, tendons, and joints. Posture is how the body positions itself in space to maintain balance and perform daily activities. Finally, the visual system is important because it provides useful information about body position, and there is bidirectionality between visual function and posture. The retina sends information from the external environment to the brain, allowing for anteroposterior stability, while the fovea, providing central vision, contributes to lateral postural stability. This study employed the use of discrete wavelet transform, providing various energy levels in different frequency spectra related to the three different areas (vestibular, somatosensory, visual). The results evaluate the variation in calculated energies in the three different frequency bands to understand which fields are potentially more involved in a healthy individual compared to an affected one, in the constant pursuit of balance in static conditions. Clinical and rehabilitative implications, as well as potential applications of the research, will be examined, along with the study's limitations and future research directions. This research represents a significant step toward a better understanding of adolescent idiopathic scoliosis and its impact on balance, with the aim of providing new knowledge useful for clinical practice and future research.

La presente tesi magistrale ha come obiettivo quello di analizzare le oscillazioni del centro di pressione (CoP), acquisite da ragazze adolescenti con scoliosi idiopatica adolescenziale (“AIS”) e da adolescenti prive di questa patologia (“TEST”). Per poter valutare le variazioni dell’equilibrio e le diverse stimolazioni della zona vestibolare, somatosensoriale e visiva nelle due condizioni. La scoliosi idiopatica è una condizione patologica che genera una curva laterale anomala della colonna vertebrale. L’apparato vestibolare è un complesso sensore di movimento, che informa il sistema nervoso centrale sulla postura del corpo: raccoglie le informazioni relative alla posizione e al movimento del capo e le integra a livello centrale con i segnali visivi e propriocettivi. Il sistema somatosensoriale gioca un ruolo fondamentale nella regolazione della postura corporea. Questo sistema è responsabile della percezione sensoriale proveniente dal corpo, inclusi i recettori sensoriali situati nella pelle, nei muscoli, nei tendini e nelle articolazioni. La postura è il modo in cui il corpo si posiziona nello spazio per mantenere l’equilibrio e svolgere le attività quotidiane. Infine, il sistema visivo è importante perché fornisce informazioni utili sulla posizione del corpo, esiste una bidirezionalità tra funzione visiva e postura. La retina invia al cervello informazioni derivanti da tutto l’ambiente esterno e ci consente di mantenere una certa stabilità antero-posteriore mentre la fovea che fornisce una visione centrale ci dà una stabilità posturale laterale. Questo studio si è svolto mediante l’utilizzo della trasformata wavelet discreta che ci ha fornito i vari livelli di energia nei vari spettri di frequenza relativi ai campi delle tre diverse zone (vestibolare, somatosensoriale, visiva). Nei risultati si valuta la variazione delle energie calcolate nelle tre diverse bande di frequenza per poter capire quali campi sono potenzialmente più coinvolti in un individuo sano piuttosto che in uno malato, nella ricerca costante dell’equilibrio in condizioni statiche. Saranno esaminate le implicazioni cliniche e riabilitative e le possibili applicazioni della ricerca, nonché i limiti dello studio e le direzioni future di approfondimento. Questa ricerca rappresenta un passo significativo verso una migliore comprensione della scoliosi idiopatica adolescenziale e del suo impatto sull’equilibrio, con l'obiettivo di fornire nuove conoscenze utili per la pratica clinica e la ricerca futura.