Progetto, realizzazione e prime analisi sul sistema di validazione dati dell'apparecchiatura Torrusio per il recupero della scoliosi
Autore
Andrea Quagliozzi - Università degli Studi della Calabria - [2000-01]
Documenti
Abstract
Le deviazioni laterali del rachide possono essere distinte in scoliosi funzionali e scoliosi strutturali.
Le prime, da definire preferibilmente «atteggiamenti scoliotici» per differenziarle dalle scoliosi strutturali, non comportano alterazioni morfologiche delle vertebre e non posseggono caratteri di evolutività. Le scoliosi funzionali, pertanto, non rappresentano una patologia segmentaria, bensì un fenomeno globale che si estrinseca nel sistema nervoso centrale e, più precisamente, nei centri della postura e dell’equilibrio
Le scoliosi strutturali, alle quali si deve fare riferimento allorchè si adotti il termine «scoliosi», hanno invece uno sviluppo tridimensionale, non scompaiono in fase di scarico, comportano alterazioni morfologiche delle vertebre, dei dischi, delle strutture capsulo-legamentose e della gabbia toracica. Queste alterazioni conferiscono alla deviazione i caratteri tipici della rigidità e della evolutività.
Il professor M. Torrusio, dottore in Scienze Motorie e chinesiterapista di grande valore, che ha dedicato allo studio della scoliosi venti anni della sua vita, ha ritenuto valide quelle teorie secondo le quali l’evoluzione della scoliosi può dipendere da fattori di natura meccanica e ha indirizzato le sue ricerche in questa direzione rivolgendo la sua attenzione in particolare alle ossa, ai muscoli ed ai legamenti. Inoltre, partendo da tali presupposti, ha focalizzato il suo lavoro sulla mobilizzazione del rachide mediante la trazione e la pressione diretta su tre punti assiali.
Per localizzare l’azione con maggiore precisione e per agire con la massima efficacia sulle curve interessate senza peggiorare le curve di compenso, ha utilizzato l’apparecchiatura «Extensor Torrusio», dallo stesso progettata, la quale consente di agire contemporaneamente in senso longitudinale, trasversale ed anteroposteriore con effetto derotante.
Tuttavia, tutte le prove condotte fino ad oggi mancano di un sistema di valutazione e monitorizzazione oggettiva degli sforzi in gioco e dell’effettivo e quantificabile progresso del paziente.
Lo scopo della mia tesi di laurea è stato, prima di tutto, di fornire una descrizione particolareggiata dell’apparecchiatura “Extensor Torrusio” ed alcuni esempi del suo utilizzo nel recupero della scoliosi idiopatica; di progettare e realizzare un sistema per poter “quantificare” le forze in gioco e quindi risalire a quelle effettivamente agenti sul paziente. Per fare ciò ho determinato innanzitutto le sezioni dell’apparecchiatura maggiormente sollecitate, successivamente ho modificato le parti interessate in queste sezioni in modo tale da poter applicare un supporto in alluminio opportunamente dimensionato, su cui sono stati posizionati degli «strain gauges» che in seguito ad una deformazione rispondono con un valore di tensione elettrica, dalla quale si può risalire alla forza imposta. Apportate tali modifiche all’apparecchiatura e montati i supporti con gli strain gauges, mi sono occupato di realizzare un sistema di acquisizione dati (trasduttore, amplificatore del segnale, scheda di acquisizione e software) in grado di acquisire il segnale dagli estensimetri, amplificarlo e restituire direttamente il valore della forza applicata. Per fare ciò ho utilizzato una scheda di acquisizione dati analogica-digitale della National Instruments, degli amplificatori operazionali da me realizzati e LabView come software di interfaccia.
Alla fine del lavoro, andando ad analizzare i risultati ottenuti, si è potuto notare che tutti i punti sono stati trattati, anche se non in uguale misura.
Alla fine ritengo che il lavoro da me svolto abbia raggiunto gli scopi prefissati, prodotto risultati significativi nel tracciarne le linee guida e possa essere una base di partenza per sviluppi futuri.
A tal proposito:
1. Migliorare in maniera significativa il software di LabVIEW per l’analisi dei dati sperimentali, in modo da poter ottenere risultati precisi ed accurati. In questo senso potrebbe tornare utile utilizzare altri software per realizzare le interfacce come MatLab o VisualBasic;
2. La taratura e i test del sistema di validazione dati hanno sicuramente bisogno di migliorie. In particolare va effettuata una taratura più accurata degli estensimetri ripetendo le misure più volte, valutando il campione minimo con le formule statistiche.
3. Va regolato in maniera più opportuna il guadagno degli amplificatori del segnale, se non addirittura ricostruirli di nuovo facendo appunto attenzione all’effettivo guadagno disponibile;
4. Utilizzare degli opportuni «encoder» in modo tale da poter ricostruire il vettore delle forze non solo in intensità ma anche in direzione e verso.
Le prime, da definire preferibilmente «atteggiamenti scoliotici» per differenziarle dalle scoliosi strutturali, non comportano alterazioni morfologiche delle vertebre e non posseggono caratteri di evolutività. Le scoliosi funzionali, pertanto, non rappresentano una patologia segmentaria, bensì un fenomeno globale che si estrinseca nel sistema nervoso centrale e, più precisamente, nei centri della postura e dell’equilibrio
Le scoliosi strutturali, alle quali si deve fare riferimento allorchè si adotti il termine «scoliosi», hanno invece uno sviluppo tridimensionale, non scompaiono in fase di scarico, comportano alterazioni morfologiche delle vertebre, dei dischi, delle strutture capsulo-legamentose e della gabbia toracica. Queste alterazioni conferiscono alla deviazione i caratteri tipici della rigidità e della evolutività.
Il professor M. Torrusio, dottore in Scienze Motorie e chinesiterapista di grande valore, che ha dedicato allo studio della scoliosi venti anni della sua vita, ha ritenuto valide quelle teorie secondo le quali l’evoluzione della scoliosi può dipendere da fattori di natura meccanica e ha indirizzato le sue ricerche in questa direzione rivolgendo la sua attenzione in particolare alle ossa, ai muscoli ed ai legamenti. Inoltre, partendo da tali presupposti, ha focalizzato il suo lavoro sulla mobilizzazione del rachide mediante la trazione e la pressione diretta su tre punti assiali.
Per localizzare l’azione con maggiore precisione e per agire con la massima efficacia sulle curve interessate senza peggiorare le curve di compenso, ha utilizzato l’apparecchiatura «Extensor Torrusio», dallo stesso progettata, la quale consente di agire contemporaneamente in senso longitudinale, trasversale ed anteroposteriore con effetto derotante.
Tuttavia, tutte le prove condotte fino ad oggi mancano di un sistema di valutazione e monitorizzazione oggettiva degli sforzi in gioco e dell’effettivo e quantificabile progresso del paziente.
Lo scopo della mia tesi di laurea è stato, prima di tutto, di fornire una descrizione particolareggiata dell’apparecchiatura “Extensor Torrusio” ed alcuni esempi del suo utilizzo nel recupero della scoliosi idiopatica; di progettare e realizzare un sistema per poter “quantificare” le forze in gioco e quindi risalire a quelle effettivamente agenti sul paziente. Per fare ciò ho determinato innanzitutto le sezioni dell’apparecchiatura maggiormente sollecitate, successivamente ho modificato le parti interessate in queste sezioni in modo tale da poter applicare un supporto in alluminio opportunamente dimensionato, su cui sono stati posizionati degli «strain gauges» che in seguito ad una deformazione rispondono con un valore di tensione elettrica, dalla quale si può risalire alla forza imposta. Apportate tali modifiche all’apparecchiatura e montati i supporti con gli strain gauges, mi sono occupato di realizzare un sistema di acquisizione dati (trasduttore, amplificatore del segnale, scheda di acquisizione e software) in grado di acquisire il segnale dagli estensimetri, amplificarlo e restituire direttamente il valore della forza applicata. Per fare ciò ho utilizzato una scheda di acquisizione dati analogica-digitale della National Instruments, degli amplificatori operazionali da me realizzati e LabView come software di interfaccia.
Alla fine del lavoro, andando ad analizzare i risultati ottenuti, si è potuto notare che tutti i punti sono stati trattati, anche se non in uguale misura.
Alla fine ritengo che il lavoro da me svolto abbia raggiunto gli scopi prefissati, prodotto risultati significativi nel tracciarne le linee guida e possa essere una base di partenza per sviluppi futuri.
A tal proposito:
1. Migliorare in maniera significativa il software di LabVIEW per l’analisi dei dati sperimentali, in modo da poter ottenere risultati precisi ed accurati. In questo senso potrebbe tornare utile utilizzare altri software per realizzare le interfacce come MatLab o VisualBasic;
2. La taratura e i test del sistema di validazione dati hanno sicuramente bisogno di migliorie. In particolare va effettuata una taratura più accurata degli estensimetri ripetendo le misure più volte, valutando il campione minimo con le formule statistiche.
3. Va regolato in maniera più opportuna il guadagno degli amplificatori del segnale, se non addirittura ricostruirli di nuovo facendo appunto attenzione all’effettivo guadagno disponibile;
4. Utilizzare degli opportuni «encoder» in modo tale da poter ricostruire il vettore delle forze non solo in intensità ma anche in direzione e verso.
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