Una caratterizzazione basata sulla visione della scala del movimento umano in compiti di ampia ampiezza

La malattia di Parkinson è caratterizzata da bradicinesia e ridotta scala motoria, che portano a un'ampiezza di movimento ridotta e a prestazioni funzionali diminuite. Gli approcci di esercizio ad ampia ampiezza sono ampiamente utilizzati per contrastare questi deficit promuovendo un'esecuzione di movimento esagerata e una ricalibrazione della percezione interna del movimento. Tuttavia, durante serie di esercizi ripetitivi, gli individui spesso mostrano una graduale riduzione dell'ampiezza del movimento, un fenomeno noto come decadimento dell'ampiezza, che tipicamente richiede una correzione verbale da parte di un clinico.

Nonostante la sua rilevanza clinica, il decadimento dell'ampiezza non è stato quantificato oggettivamente e la qualità del movimento è comunemente valutata solo attraverso l'osservazione visiva. I sistemi di motion capture basati su marker, sebbene accurati, sono poco pratici per l'uso di routine o remoto. L'analisi markerless basata su telecamera RGB offre un'alternativa a basso costo e accessibile per la valutazione oggettiva del movimento, in particolare nei contesti di teleriabilitazione dove la supervisione visiva diretta è limitata.

Partecipanti e Disegno dello Studio

Saranno reclutati un totale di 22-26 volontari sani di età compresa tra 18 e 45 anni. Tutti i partecipanti saranno in grado di movimento funzionale indipendente e forniranno il consenso informato scritto prima della partecipazione. Lo studio segue un disegno osservazionale a sessione singola.

Protocollo di Esercizio

I partecipanti eseguiranno sei esercizi standardizzati ad ampia ampiezza:

Allungamento da Pavimento a Soffitto

Passo in Avanti

Passo Laterale

Da Seduto in Piedi

Allungamento in Avanti per Afferrare e Rilasciare un Oggetto

Camminata Ampia

Ogni esercizio sarà registrato per otto ripetizioni utilizzando una singola telecamera RGB che cattura il movimento corporeo completo. Non saranno utilizzati sensori indossabili o marker riflettenti.

Per ogni esercizio, la prima ripetizione sarà eseguita senza istruzioni preliminari riguardanti lo sforzo massimo. Immediatamente dopo il completamento, un clinico esperto confermerà verbalmente se questa esecuzione rappresenta l'ampiezza di movimento massima del partecipante. Dopo la conferma, questa ripetizione sarà designata come la prova di riferimento individuale per quell'esercizio.

Elaborazione dei Dati e Misure di Esito

I dati del movimento saranno analizzati utilizzando due approcci complementari:

Analisi Basata sulla Postura:

I punti chiave articolari saranno estratti dal video utilizzando un algoritmo di stima della postura. L'ampiezza del movimento sarà calcolata utilizzando metriche basate sullo spostamento articolare e normalizzata in base alle caratteristiche antropometriche individuali. Il decadimento dell'ampiezza sarà quantificato confrontando le ripetizioni iniziali e finali e calcolando le tendenze per ogni ripetizione.

Analisi della Rappresentazione Visiva:

Come componente esplorativa, un vision transformer auto-supervisionato sarà utilizzato per estrarre rappresentazioni di caratteristiche visive dai video degli esercizi. Ogni ripetizione sarà confrontata con la ripetizione di riferimento confermata dal clinico utilizzando misure di similarità delle caratteristiche. I punteggi di similarità per ogni ripetizione saranno utilizzati per caratterizzare i cambiamenti all'interno dell'esercizio e identificare pattern coerenti con il decadimento dell'ampiezza.

Analisi Statistica

La distribuzione dei dati sarà valutata per la normalità. I cambiamenti nell'ampiezza del movimento e le tendenze per ogni ripetizione saranno analizzati utilizzando metodi statistici appaiati. Le associazioni tra le misure basate su telecamera e le osservazioni cliniche saranno esplorate utilizzando l'analisi di correlazione, con significatività statistica impostata a p < 0.05.

Considerazioni Etiche e Impatto Previsto

Lo studio non prevede procedure invasive o interventi terapeutici. I dati video saranno anonimizzati e archiviati in modo sicuro, e i partecipanti potranno ritirarsi in qualsiasi momento. L'approvazione etica è stata ottenuta dal Comitato Etico Non-Interventistico dell'Università Biruni.

Questo studio dovrebbe dimostrare la fattibilità dei metodi basati su telecamera per la valutazione oggettiva dell'ampiezza del movimento e del decadimento dell'ampiezza, fornendo una base metodologica per studi futuri che coinvolgano popolazioni di pazienti, sistemi di feedback automatizzati e applicazioni di teleriabilitazione.