Costruzione di un Corridoio di Riferimento per Valutare il Valore della Combinazione di Tecniche Innovative di Analisi Morfologica e Funzionale nell'Assistenza ai Pazienti Pediatrici Basata su Diversi Modelli Patologici (IMoFARP)

Le deformità degli arti inferiori (AI) e della colonna vertebrale hanno un grave impatto funzionale sulla qualità della vita, che siano presenti alla nascita (malformazione) o si sviluppino con l'acquisizione della deambulazione (deformità). Queste anomalie derivano da mutazioni genetiche de novo o ereditarie, e la loro causa spesso rimane sconosciuta. Queste deformità non colpiscono solo il sistema scheletrico. Sono anomalie dell'intero sistema muscolo-scheletrico, associate a danni muscolari e alterazioni dei sistemi legamentosi e capsulari. Tutte queste condizioni determinano disturbi funzionali della deambulazione che compromettono la qualità della vita dei pazienti.

Lo sviluppo di tecniche innovative negli ultimi anni ha consentito analisi morfologiche (stereoradiografia EOS e risonanza magnetica muscolare in diverse sequenze) e funzionali (analisi quantificata del cammino, AQC) accurate e sicure, permettendo una migliore gestione diagnostica e terapeutica dei pazienti pediatrici. Gli esami radiologici (EOS, risonanza magnetica) sono facilmente disponibili nella pratica clinica di routine. L'analisi del cammino richiede ancora un laboratorio specializzato e un team dedicato per posizionare i marcatori e analizzare i dati, il che ne limita l'uso nonostante la sua comprovata utilità in varie patologie. Tuttavia, è uno strumento indispensabile in quanto fornisce una misurazione oggettiva e quantificata della funzione del cammino. È stato da tempo dimostrato che questo strumento è inestimabile per aiutare la diagnosi, le decisioni terapeutiche e il monitoraggio dell'efficacia dei trattamenti intrapresi.

Negli ultimi anni, sono stati sviluppati nuovi sistemi di motion capture senza marcatori con l'obiettivo di semplificare l'accesso a questo strumento nella pratica clinica. Uno di questi sistemi di motion capture è stato sviluppato da team di ingegneri del laboratorio di biomeccanica ENSAM ed è stato testato e validato su una popolazione di 31 volontari. Questo sistema ha ottenuto risultati positivi in termini di errore di posizione articolare del cammino rispetto all'AQM tridimensionale standard. Per quanto riguarda i parametri del cammino, è stato validato come sufficientemente accurato per misurare i parametri spaziotemporali del cammino nelle applicazioni cliniche, ma richiede ancora aggiustamenti per i parametri cinematici del cammino per l'applicazione clinica. L'analisi quantificata del cammino (AQC) consente l'analisi tridimensionale del movimento utilizzando sistemi di motion capture (analisi cinematica) e l'analisi delle forze di reazione al suolo (analisi cinetica). Questi sistemi consistono in telecamere a infrarossi che catturano marcatori retro-riflettenti posizionati su punti di repere anatomici del corpo umano per l'analisi cinematica. Per l'analisi cinetica, le forze esercitate (vettori, momenti e potenze) sulle articolazioni del tronco, anca, ginocchio e caviglia vengono misurate utilizzando piattaforme di forza. Questi dati di movimento articolare 3D aiutano nella diagnosi funzionale di pazienti con molte patologie diverse e consentono un approccio terapeutico selettivo. Questa AQM tridimensionale "classica" viene eseguita in laboratori dedicati e sicuri, richiedendo la presenza di un ingegnere e di un team medico per acquisire, elaborare e interpretare i dati di queste analisi, il che ne limita l'uso a causa del tempo necessario per interpretare i dati. Sistemi di motion capture senza marcatori con meno telecamere sono stati sviluppati negli ultimi anni. Un tale sistema è stato sviluppato presso il LBM dell'ENSAM e si basa sulla "human pose estimation", un metodo di visione artificiale. Utilizzando quattro telecamere RGB (rosso, verde, blu) per calcolare i parametri del cammino e tecniche di intelligenza artificiale, questo sistema determina la posizione dei centri articolari. È stato testato e validato su un campione di 31 soggetti (adulti e bambini) presso l'Istituto di Biomeccanica Umana Georges Charpak. Questo sistema è stato validato per l'uso dei parametri spaziotemporali nelle applicazioni cliniche ma richiede ancora aggiustamenti per i parametri cinematici. La validazione di questa AQM senza marcatori per varie patologie, come anomalie ereditarie e/o congenite degli arti inferiori e/o della colonna vertebrale, seguita dalla sua implementazione nella pratica clinica di routine, rappresenterebbe un progresso significativo nella comprensione di diversi modelli muscolo-scheletrici e nella gestione diagnostica, terapeutica e di follow-up di queste patologie.

L'esistenza di corridoi di riferimento pediatrici è poco comune, principalmente a causa dei cambiamenti che si verificano durante la crescita. Un confronto tra un bambino malato e un adulto sano non è quindi possibile, a causa delle proprietà specifiche della crescita. Inoltre, all'interno della pediatria stessa, un bambino che sta ancora imparando a camminare non può essere confrontato con un adolescente atletico. L'ottenimento di standard di riferimento per questo sistema di motion capture senza marcatori basati su bambini sani consentirebbe un successivo confronto con qualsiasi patologia degli arti inferiori e/o della colonna vertebrale di bambini sottoposti a questo esame nella pratica clinica di routine.