ITMI20130886A1 - Sistema e metodo per la rilevazione di parametri baroposturali - Google Patents

Description

titolo “Sistema e metodo per la rilevazione di parametri baroposturaliâ€

La presente invenzione si riferisce ad un innovativo sistema e ad un innovativo metodo di rilevazione di parametri baroposturali.

In particolare il sistema e il metodo sono adatti allo studio e alla correzione della distribuzione dei carichi sugli arti inferiori per l’ottimizzazione posturale.

Ad esempio, grazie alle sue innovative caratteristiche, l’invenzione fornisce una metodica di valutazione strumentale oggettiva dell'eterometria e della dismetria di un arto inferiore, meglio note come "accorciamento reale" e "accorciamento apparente" o come "accorciamento anatomico" e "discrepanza funzionale".

L’invenzione rende anche possibile lo studio e la diagnosi dei paramorfismi, dismorfismi e patologie presenti a carico di vari segmenti corporei, per l’attuazione delle relative procedure correttive.

Nel caso ideale di un essere umano in posizione correttamente eretta, la linea verticale che passa per il centro di gravità del corpo dovrebbe incontrare il piano di appoggio a terra in un punto definito dall’incrocio, nel piano di appoggio, di un segmento in direzione sagittale disposto equidistante ai due piedi e di un segmento in direzione trasversale che passa a circa metà strada fra l’articolazione tibio-tarsica e la articolazione metatarso-falangea dei due piedi. In tale condizione, il carico à ̈ equamente distribuito fra i due piedi e fra la zona di appoggio anteriore e la zona di appoggio posteriore del piede.

I difetti di postura portano allo spostamento dei punti di appoggio e del baricentro in avanti o indietro e/o a destra o sinistra, cosicché essi si allontanano dalla loro posizione ottimale.

Risulta perciò utile sia potere individuare strumentalmente con adeguata precisione gli scostamenti dalle posizioni ottimali sia gli effetti di correzioni della postura applicate per cercare di ridurre gli scostamenti individuati.

Tentativi di rilevazione strumentale sono stati fatti nella tecnica nota, ma i risultati non sono stati considerati soddisfacenti e completi.

Inoltre, à ̈ diffusa la convinzione secondo la quale un dislivello delle creste iliache sia indice di una differente lunghezza degli arti inferiori. In realtà, il dislivello può essere causato da una antiversione di un’ala iliaca che ruota e si flette anteriormente rispetto all’altra. La correzione mediante un rialzo sotto la gamba che appare più corta porta perciò ad una solo apparente correzione del difetto, generando varie complicanze posturali.

Scopo generale della presente invenzione à ̈ fornire un sistema e un metodo per la adeguata rilevazione di parametri baroposturali.

In vista di tale scopo si à ̈ pensato di realizzare, secondo l'invenzione, un sistema di rilevazione e visualizzazione di parametri baroposturali comprendente:

-una piattaforma con una pedana destinata ad accogliere una persona in piedi su di essa e dotata di sensori di rilevazione della distribuzione di pressione dell’impronta dei due piedi sulla pedana;

-un dispositivo elettronico di acquisizione connesso ai sensori per l’acquisizione digitale della distribuzione delle pressioni per creare una mappa delle pressioni dei piedi sulla pedana;

-mezzi di calcolo atti a calcolare, per ciascun piede e per il totale dei due piedi sulla pedana, i centri geometrici e i baricentri della mappa delle pressioni;

-mezzi di visualizzazione (33b) che visualizzano su uno schermo (31) una rappresentazione grafica delle impronte dei due piedi sulla pedana assieme ai corrispondenti centri geometrici e baricentri calcolati dai mezzi di calcolo.

Vantaggiosamente, la pedana ha almeno una zona posteriore destinata all’appoggio dei talloni che à ̈ sollevabile a comando per simulare la presenza di tacchi sotto il tallone.

Sempre secondo l’invenzione si à ̈ pensato di realizzare un metodo per la rilevazione e visualizzazione di parametri baroposturali mediante un sistema elettronico, comprendente le fasi di:

-acquisire elettronicamente la distribuzione di pressione dell’impronta dei due piedi di una persona in piedi su una pedana con superficie sensibile alla pressione;

-creare una mappa della distribuzione di pressione acquisita;

-calcolare, per ciascun piede e per il totale dei due piedi sulla pedana, i centri geometrici e i baricentri della mappa delle pressioni;

-visualizzare su uno schermo una rappresentazione grafica delle impronte dei due piedi assieme ai corrispondenti centri geometrici e baricentri calcolati.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell’invenzione saranno chiari dalla descrizione che segue.

Per rendere più chiara la spiegazione dei principi innovativi della presente invenzione ed i suoi vantaggi rispetto alla tecnica nota si descriverà di seguito, con l'aiuto dei disegni allegati, una realizzazione esemplificativa applicante tali principi. Nei disegni:

-figura 1 rappresenta una vista schematica in prospettiva di un sistema di rilevazione baroposturale realizzato secondo l’invenzione;

-figura 2 rappresenta una vista schematica in alzata laterale e parziale del sistema di figura 1;

-figure 3 e 4 rappresentano viste schematiche di un particolare cinematico del sistema di figura 1;

-figure 5, 6 e 7 rappresentano viste schematiche di schermate di elaborazione grafica prodotte dal sistema di figura 1;

-figure 8 e 9 rappresentano viste schematiche, rispettivamente frontale e laterale, del sistema di figura 1 durante l’uso;

-figure 10 e 11 rappresentano ulteriori viste di esempio di schermate di elaborazione grafica prodotte dal sistema di figura 1;

-figura 12 rappresenta una vista schematica in prospettiva di un accessorio del sistema di figura 1;

-figure 13 e 14 rappresentano viste schematiche, rispettivamente in pianta e in alzata laterale, durante l’uso dell’accessorio di figura 12;

-figura 15 rappresenta una ulteriore possibile schermata di elaborazione grafica prodotta dal sistema di figura 1.

Con riferimento alle figure, in figura 1 à ̈ mostrato un sistema secondo l’invenzione, indicato genericamente con 10, per la rilevazione di parametri baroposturali, vale a dire parametri atti ad esempio ad individuare la corretta postura.

Il sistema 10 comprende una piattaforma di rilevazione 11 e una unità elettronica di controllo 12. La piattaforma 10 à ̈ formata da una base 39 avente su una faccia superiore una superficie o pedana 13 destinata ad accogliere una persona in piedi su di essa. La pedana o superficie 13 ha sensori di rilevazione della distribuzione di pressione sulla pedana che permettono di trasformare in segnali elettrici tale distribuzione di pressione, come sarà chiaro dal seguito. Salendo con i piedi sulla pedana la distribuzione di pressione sarà quella dell’impronta dei due piedi sulla pedana stessa.

La base può avere ad esempio una struttura portante scatolata realizzata in lega di alluminio. Maniglie di trasporto possono anche essere previste. La superficie con i sensori di pressione può essere realizzata con uno strato o griglia di sensori di pressione, ricoperta e protetta da uno strato cedevole di appoggio per i piedi, come ora immaginabile dal tecnico esperto Vantaggiosamente, la superficie 13 à ̈ divisa lungo un incernieramento trasversale 14 in modo da avere almeno una sua porzione o sezione posteriore 15 che à ̈ basculante e sollevabile, ruotando attorno all’incernieramento 14, mediante un attuatore motorizzato 16. Ciò permette di sollevare i talloni di una persona correttamente in piedi sulla pedana. Vantaggiosamente, la piattaforma 10 comprende anche un sistema di telecamera frontale 17 e un sistema di telecamera laterale 18 che riprendono, da direzioni rispettivamente frontale e laterale, un corpo in piedi sulla superficie 13. Gli assi principali di ripresa dei due sistemi di telecamera sono perciò disposti vantaggiosamente ad angolo retto in un piano orizzontale, come mostrato schematicamente a tratto e punto nella figura 1.

Preferibilmente, i due sistemi di telecamera comprendono ciascuno un gruppo di telecamera 19, 20 che à ̈ mobile verticalmente lungo una rispettiva colonna 21, 22 per permettere una regolazione in altezza del campo visivo dei gruppi di telecamera, come sarà chiaro nel seguito.

Sempre vantaggiosamente, i gruppi di telecamera sono anche preferibilmente regolabili come distanza orizzontale dalla base 39. Tale regolazione può essere fatta preferibilmente mediante scorrimento delle colonne 21 e 22 lungo corrispondenti adatti binari orizzontali 23 e 24 fissi alla base 39 e sporgenti da quest’ultima lungo gli assi longitudinale e trasversale della piattaforma.

I movimenti dei gruppi di telecamera possono essere manuali o motorizzati, con sistemi facilmente immaginabili dal tecnico esperto in base alla descrizione qui fatta dell’invenzione.

Vantaggiosamente, la piattaforma 10 può comprendere due sostegni 25, 26 che si ergono verso l’alto dagli spigoli anteriori della base per essere afferrati dalle mani di una persona che sale sulla superficie 13. Tali sostegni, preferibilmente dotati di opportune maniglie di afferramento, possono aiutare una persona a salire e a disporsi correttamente sulla superficie 13.

Come si vede nella figura 2, il gruppo di telecamera frontale 19 comprende vantaggiosamente due telecamere 27, 28, una per la ripresa frontale sostanzialmente a figura intera della persona in piedi sulla superficie 13 e l’altra per la ripresa della persona dalla zona inguinale alla zona delle ginocchia. In alternativa, à ̈ anche possibile impiegare una sola telecamera che permetta uno zoom fra queste due viste, mediante un adatto noto sistema ottico o elettronico comandabile, come sarà chiaro al tecnico.

Il gruppo laterale 20 può invece vantaggiosamente comprendere una sola telecamera 29 per la ripresa laterale sostanzialmente a figura intera della persona in piedi sulla superficie 13.

I gruppi di telecamera possono anche comprendere noti illuminatori (vantaggiosamente all’infrarosso) della zona di ripresa, così da permettere una chiara visione della desiderata immagine del corpo ripreso, indipendentemente dalle condizioni di illuminazione ambientale.

Come si vede sempre in figura 2, i segnali delle telecamere sono inviati ad in sé noti mezzi elettronici o dispositivo di acquisizione 30 dell’unità di controllo 12 per la trasformazione dei loro segnali elettrici di immagine in un flusso di dati di immagine trattabili digitalmente, come sarà chiaro nel seguito.

L’unità di controllo 12 comprende anche in sé noti mezzi elettronici o unità di acquisizione 32 che ricevono segnali elettrici dalla superficie sensibile alla pressione 13 e li convertono in segnali digitali adatti alla elaborazione da parte di mezzi o unità di calcolo 33a. Tali segnali digitali possono ad esempio essere rappresentativi di una matrice spaziale x, y di valori di pressione sulla superficie 13. Il dispositivo di acquisizione permette di creare una mappa delle pressioni dei piedi sulla pedana.

Vantaggiosamente, l’unità di controllo 12 comprende anche mezzi elettronici o unità 34 di comando (preferibilmente in retroazione per una adeguata precisione) dell’attuatore di sollevamento 16.

L’unità di controllo 12 ha anche mezzi elettronici o unità 33b di visualizzazione di immagini sullo schermo 31 e mezzi o dispositivi di input 35, vantaggiosamente rappresentate da una tastiera di computer e da un sistema di puntamento, quale un mouse e/o una tavoletta grafica e/o un pad sensibile al tatto e/o una penna elettronica o simili. In aggiunta o in alternativa può essere anche utilizzato uno schermo 31 dotato di funzioni touch-screen.

I mezzi di calcolo e visualizzazione 33, le periferiche di input e lo schermo possono anche essere vantaggiosamente realizzate con un adatto personal computer opportunamente programmato e connesso digitalmente alle unità di acquisizione e comando 30, 32, 34 con una opportuna nota interfaccia, come facilmente immaginabile dal tecnico in base alla descrizione qui fatta dell’invenzione. Le unità 30, 32, 34 possono anche essere riunite in un solo dispositivo elettronico 36 connesso al personal computer 31, 33, 35 mediante un singolo adatto canale di comunicazione, ad esempio attraverso una interfaccia USB. I circuiti elettronici che realizzano tale dispositivo 36 o le singole unità sono in sé facilmente immaginabili dal tecnico esperto sulla base della descrizione qui fatta dell’invenzione e non saranno perciò ulteriormente mostrati o descritti.

La sezione elettronica provvede perciò alla selezione delle telecamere e degli eventuali relativi illuminatori ad infrarossi, al controllo del motore dedicato al sollevamento della parte posteriore della pedana e al rilevamento ed eventuale memorizzazione dell'uscita dei sensori di pressione associati alla pedana e una interfaccia col personal computer per la comunicazione dei dati di input ed output.

La superficie 13 sensibile alla pressione à ̈ realizzata secondo tecnica in sé sostanzialmente nota (ad esempio con tecnologia capacitiva, resistiva a celle di carico, ecc.) per fornire dati della distribuzione di pressione sulla superficie con una adatta risoluzione sia spaziale sia di valore peso. Ad esempio, la risoluzione spaziale può essere nell’ordine del mezzo centimetro o meno e la risoluzione di misura del peso nell’ordine dei grammi, con un intervallo di misura adatto al peso totale da rilevare (ad esempio fra i 10 e i 120 Kg).

Dispositivi sensori di pressione adatti sono in sé ben noti al tecnico e non saranno perciò qui ulteriormente descritti o mostrati.

Nelle figure 3 e 4 à ̈ mostrata una possibile vantaggiosa realizzazione dell’attuatore 16 di sollevamento posteriore della pedana. In tale realizzazione, un telaio 40, portante superiormente la superficie 15 (per chiarezza parzialmente rimossa in figura 3), à ̈ incernierato alla base lungo l’asse di rotazione 14. Un motoriduttore elettrico 41 ruota (attraverso una eventuale trasmissione a cinghia 42) una vite di comando 43 che comanda lo scorrimento in direzioni opposte di due carri 44, 45. Per tale scorrimento opposto, la vite può essere realizzata per metà lunghezza con una filettatura destrorsa e per l’altra metà con filettatura sinistrorsa.

Sui due carri à ̈ vincolata la parte inferiore di una struttura a pantografo 46, superiormente vincolata a cursori 47, 48 scorrevoli parallelamente all’asse 14 su una guida 49 a sua volta vincolata al telaio 40. L’accoppiamento fra cursori e guida à ̈ vantaggiosamente ruotabile attorno all’asse della guida.

Può inoltre essere previsto un accoppiamento fra attuatore e telaio o fra telaio e base tale da permettere la rotazione del telaio attorno all’asse 14 mentre il pantografo si estende o si ritira.

Come si vede meglio in figura 4 (dove il telaio 40 e i bracci del pantografo 46 sono stati rimossi per chiarezza), i carri 44, 45 possono essere vantaggiosamente scorrevoli su una coppia di guide parallele 50 e 51 disposte sui due lati della vite di manovra 43.

E’ chiaro come con l’azionamento del motore 41 si ottenga la rotazione della superficie 15 attorno all’asse 14 con un movimento ad arco di ampiezza massima prestabilita a partire da una condizione di orizzontalità della superficie 15.

Il motoriduttore 41 può anche comprendere un sensore di rotazione (non mostrato), ad esempio un encoder assoluto o incrementale, per permettere all’unità di controllo 34 un preciso comando del movimento, come facilmente immaginabile dal tecnico.

Nell’uso del sistema, quando un paziente sale scalzo sulla pedana 13 con i piedi leggermente scostati (come mostrato dalle impronte di piedi disegnate a tratteggio in figura 1), la superficie sensibile alla pressione rileva il carico sulle varie zone del piede in appoggio sulla superficie 13 (dette anche pressioni di impronta) e, attraverso l’unità 34, comunica la distribuzione di pressione al dispositivo di calcolo 33a. Viene così creata una mappa delle pressioni, che può anche essere vantaggiosamente rappresentata sullo schermo 31 come immagini di impronta grazie ai mezzi di visualizzazione 33b.

Vantaggiosamente una rappresentazione delle immagini di impronta può essere realizzata per fornire una informazione grafica della distribuzione delle pressioni di impronta per ciascun piede.

Ad esempio, in figura 5 à ̈ mostrata una possibile rappresentazione delle immagini di impronta, dove ciascun cerchio (o sferetta) rappresenta una zona di pressione che à ̈ rilevata nella corrispondente zona della superficie sensibile 13. L’entità della pressione può essere ad esempio rappresentata con un codice a colori (vantaggiosamente associando a colori più chiari e/o luminosi una pressione maggiore) e/o con un valore numerico (ad esempio mostrando un valore numerico entro ciascun cerchio o al posto di ciascun cerchio).

Se ritenuto utile, la rappresentazione grafica può anche essere differente da quella mostrata. Ad esempio, può comprendere linee o aree isopressorie distinte per colore, rappresentazioni solo numeriche, ecc.

La rappresentazione di figura 5 rende comunque immediatamente comprensibile la distribuzione delle pressioni di appoggio presenti sulle piante dei due piedi.

Con un processo facilmente immaginabile al tecnico esperto in base anche alla descrizione qui fatta, una volta acquisiti i dati sulla distribuzione delle pressioni di appoggio dei piedi, il sistema di calcolo e visualizzazione 33 a partire dalla mappa delle pressioni può calcolare e tracciare sullo schermo 31 la rappresentazione grafica delle impronte assieme ai centri geometrici di appoggio e i baricentri proiettati sul piano di appoggio, sia per il singolo piede sia per il corpo in totale. La rappresentazione dei centri geometrici e/o dei baricentri può essere fatta su una visualizzazione della mappa delle pressioni, come ad esempio quella mostrata in figura 5 (in figura 10 à ̈ mostrato un ulteriore esempio di ciò, come sarà chiarito successivamente) o anche su una rappresentazione più schematica, ad esempio dei soli contorni della mappa di pressione.

In particolare, in figura 6 à ̈ mostrata una possibile rappresentazione grafica del risultato di tali calcoli con i soli contorni delle impronte e che può venire facilmente mostrata dal sistema sullo schermo 31.

In tale rappresentazione grafica sono stilizzate le due impronte dei piedi e i centri geometrici 52, 53 di ciascun piede, il centro geometrico 54 globale dell’appoggio e i corrispondenti baricentri delle pressioni di appoggio per ciascun piede (punti 55, 56) e globale (punto 57).

In una situazione di postura ideale, i centri geometrici 52, 53, 54 dovrebbero essere sostanzialmente coincidenti con i baricentri 55, 56, 57, come ad esempio mostrato in figura 7.

Più à ̈ ampio lo scostamento e più la situazione baroposturale si allontana dall’ottimale.

Come mostrato sempre nelle figure 6 e 7, vantaggiosamente il sistema di calcolo e visualizzazione 33 traccia due triangoli 58, 59 sulla figura di impronta. Tali triangoli hanno ciascuno vertici che coincidono con il baricentro globale, il centro geometrico e il baricentro di un piede.

L’area e forma dei due triangoli forniscono una rappresentazione immediata funzione dell’entità dello sbilanciamento posturale totale e fra i due piedi. Il sistema può così fornire una utile visualizzazione podometrica dei piedi senza calzature.

Come sarà ulteriormente chiaro nel seguito, se la piattaforma comprende un meccanismo di sollevamento posteriore, à ̈ anche possibile apprezzare immediatamente il miglioramento che i tacchi di rialzo di specifica altezza potrebbero fornire all’appoggio plantare del paziente.

Ad esempio, l’immagine di figura 6 potrebbe essere riferita ad una rilevazione effettuata con la porzione posteriore della piattaforma in posizione orizzontale e complanare alla parte anteriore. Ciò evidenzia un rilevante difetto di appoggio della persona sotto esame.

L’immagine di figura 7 potrebbe essere invece riferita alla stessa persona dopo avere sollevato la parte posteriore della piattaforma (e perciò i talloni) di una quantità che simula l’altezza di un tacco che à ̈ ritenuto adatto a compensare il difetto di figura 6.

Quando i centri geometrici e i baricentri sono sostanzialmente sovrapposti (il che equivale ad un sostanziale appiattimento dei triangoli fino a formare una linea trasversale fra i due piedi) l’altezza di tacco à ̈ quella ottimale. L’altezza di tacco così ottenuta può essere impiegata per fornire al paziente i corretti tacchi correttivi.

In altre parole, si può dapprima fare un rilevamento delle pressioni plantari in condizione di pedana azzerata per individuare la posizione dei baricentri globale e dei singoli piedi e la posizione dei centri dei poligoni di appoggio globale e dei singoli piedi.

Un equilibrio ottimale si raggiunge quando i baricentri, rilevati con l’esame baropodometrico, coincidono con i centri geometrici del poligono di appoggio globale e delle aree di appoggio dei singoli piedi.

Nel caso venga rilevato uno squilibrio, si alza la piattaforma e si ripete il rilevamento delle pressioni plantari in condizione di pedana sollevata all'altezza della misura del tacco personalizzato e si ricalcolano la posizione dei baricentri dei singoli piedi e la posizione del baricentro globale e la posizione dei centri dei poligoni di appoggio dei singoli piedi e la posizione del centro del poligono di appoggio globale.

Se i baricentri ora coincidono con i centri geometrici del poligono di appoggio globale e delle aree di appoggio dei singoli piedi, si à ̈ individuata l’altezza ottimale dei tacchi da impiegare.

Il sistema secondo l’invenzione, se dotato dei gruppi di telecamere 17, 18, può permettere anche una ulteriore utile analisi posturale.

Tale ulteriore analisi si basa sulle immagini frontali e laterali del corpo del paziente sulla pedana.

L’immagine video frontale del paziente permette all’operatore di posizionare sull’immagine a schermo, mediante i mezzi di input del terminale (ad esempio il mouse) alcuni riferimenti, che possono essere vantaggiosamente:

- una linea corrispondente alla verticale mediana passante per il pube del paziente;

-markers in corrispondenza della posizione delle spine iliache anterosuperiori (SIAS);

-markers in corrispondenza dei lati di ciascuna rotula.

In figura 8 sono schematizzati tali elementi su un profilo anteriore del corpo. La linea mediana à ̈ indicata con 60, i marker delle SIAS con 61, 62 e i marker laterali alle rotule con 63, 64 e 65, 66. I marker possono essere vantaggiosamente rappresentati sotto forma di crocini di riferimento.

La linea mediana può essere vantaggiosamente posizionata sull’immagine ripresa a figura intera (campo di ripresa schematizzato con 67), mentre i marker possono essere posizionati con maggiore precisione sull’immagine ingrandita (campo di ripresa schematizzato con 68). Come già accennato, i due campi di ripresa possono essere quelli delle due telecamere frontali o essere ottenuti da una singola telecamera comandandone diversi ingrandimenti di ripresa.

Vantaggiosamente, dopo il posizionamento di tali elementi, il sistema può calcolare e tracciare sul video (con un procedimento in sé ora facilmente immaginabile dal tecnico e perciò qui non ulteriormente mostrato o descritto) le distanze delle SIAS dal piano e la distanza tra le SIAS e la verticale mediana passante per il pube, la distanza latero-laterale tra i markers presenti accanto alle rotule e la distanza tra i markers presenti accanto alle rotule e relativa SIAS. Tutto ciò à ̈ esemplificativamente indicato sempre in figura 8 e permette di rilevare, sul piano frontale, l’eventuale squilibrio pelvico e la presenza di intra/extra rotazione delle rotule.

La linea verticale permette di apprezzare con maggiore precisione l'atteggiamento dei diversi segmenti corporei nel quadro posturale rispetto alla verticale mediana passante per il pube.

Inoltre, come si vede in figura 8, le linee tracciate fra i marker di ciascuna SIAS e la relativa rotula individuano un triangolo per ciascuna gamba. In assenza di anomalie (o dopo la loro correzione mediante adatto rialzo della parte posteriore della piattaforma) la base (indice della intrarotazione femorale) e l'altezza (indice dell'accorciamento apparente di un arto) dei due triangoli risultano sostanzialmente comparabili per le due gambe (come mostrato in figura 8).

In figura 9 à ̈ mostrata schematicamente una immagine ripresa dalla telecamera laterale. Su tale immagine l’operatore può posizionare (con le stesse modalità sopra menzionate per l’immagine frontale) una linea verticale 69 passante per il lobo inferiore dell’orecchio e che permette di meglio apprezzare l’atteggiamento del corpo nello spazio nei confronti di una verticale al suolo sul piano sagittale.

Per rendere più agevole il posizionamento di linee e markers, le immagini riprese dalle telecamere possono essere eventualmente congelate dall’operatore (ad esempio bloccando l’immagine in una memoria elettronica dell’unità di controllo) così da potere operare su idonee immagini statiche.

Una corretta postura può essere preferibilmente individuata mediante l’analisi completa da parte dell’operatore esperto dell’impronta podalica e delle immagini frontale e laterale come sopra accennato.

Nelle figure 10 e 11 sono mostrati esempi di possibili schermate integrate che possono essere visualizzate dal terminale sullo schermo per fornire le adatte informazioni all’operatore.

In particolare, figura 10 mostra una schermata con sulla sinistra l’immagine elaborata delle zone di pressione rilevate sulla piattaforma 10, con evidenziati i baricentri, i centri geometrici e i valori percentuali di ripartizione dei carichi fra i piedi e fra parte anteriore e posteriore di ciascun piede. Sulla destra à ̈ invece mostrata l’immagine frontale a figura intera e al centro à ̈ mostrata l’immagine frontale parziale (riprese dalle telecamere frontali) e sulle quali vanno evidenziati i punti e gli assi già sopra descritti con riferimento alla figura 8.

La figura 11 mostra invece una schermata con varie immagini riprese dalle telecamere e dati geometrici rilevati su di esse. Si noti nella immagine a sinistra i triangoli tracciati dal sistema fra SIAS e lati delle rotule. La schermata riporta al centro anche il valore di tacco impostato, vale a dire l’altezza della parte posteriore della piattaforma rispetto all’orizzontale per il sollevamento dei talloni.

Grazie al fatto che l’insieme dei dati rilevati dal sistema può essere facilmente memorizzato digitalmente dal terminale su adatto supporto (ad esempio un hard disk), anche in grande quantità, si può ottenere un archivio dei dati dei vari pazienti e si possono effettuare anche verifiche e comparazioni dei dati acquisiti, come ora facilmente immaginabile dall’esperto.

Ad esempio, in figura 15 à ̈ mostrata una possibile schermata dove, per un elenco di pazienti sottoposti a prove, possono essere mostrati, anche graficamente, i dati rilevati e memorizzati per ciascuno di essi. Più prove per ciascun paziente possono così essere memorizzate e ordinate temporalmente per avere un quadro dei miglioramenti o peggioramenti dello stesso paziente nel tempo.

A questo punto, all’esperto risulterà chiaro come si possa impiegare il sistema dell’invenzione per rilevare utili dati baroposturali.

Il protocollo di utilizzo del sistema può prevedere facilmente un iniziale esame obiettivo, la successiva rilevazione strumentale, il posizionamento dei markers, l’esame video-podometrico dei piedi senza calzature e l’esame video-podometrico dei piedi con simulazione di tacchi personalizzati, le verifiche e comparazioni dei dati acquisiti.

L’esame obiettivo può comprendere la raccolta dei dati anagrafici e dell'anamnesi del paziente; la rilevazione, con il paziente in stazione eretta e piedi sostanzialmente uniti, sul piano frontale, dell’eventuale squilibrio pelvico e della presenza di intra/extra rotazione delle rotule; con il paziente in flessione anteriore del tronco, si può rilevare l'eventuale presenza di un accorciamento reale od apparente di un arto inferiore; con il paziente in decubito supino, la libertà delle articolazioni coxo-femorali sul piano trasverso; con il paziente in decubito prono a ginocchio flesso a 90°, si possono studiare i paramorfismi o dismorfismi a carico dei piedi sospesi nello spazio.

Si possono poi effettuare esami video-podometrici dei piedi senza calzature rilevando le pressioni plantari in condizione di pedana azzerata per individuare la posizione dei baricentri globale e dei singoli piedi e la posizione dei centri dei poligoni di appoggio globale e dei singoli piedi. Le riprese video del paziente permettono poi di posizionare i markers e le linee di riferimento rilevando la posizione spaziale delle SIAS, la misura della distanza delle SIAS dal piano e quella tra le SIAS e la verticale mediana passante per il pube, la distanza latero-laterale tra i markers presenti accanto alle rotule e la distanza tra i markers presenti accanto alle rotule e la relativa SIAS.

La ripresa video frontale in toto del paziente permette di osservare l'atteggiamento dei diversi segmenti corporei nel quadro posturale rispetto alla verticale mediana passante per il pube.

La ripresa video laterale in toto del paziente permette di osservare l'atteggiamento dei diversi segmenti corporei sul piano sagittale rispetto alla verticale mediana passante per la base del quinto metatarso.

Come si à ̈ sopra accennato, le resistenze antigravitarie posturali, poste in essere da un apparato locomotore nello spazio, determinano un adattamento uniforme della distribuzione dei carichi corporei sugli appoggi plantari. Un equilibrio ottimale si raggiunge quando i baricentri, rilevati con l’esame baropodometrico, sostanzialmente coincidono con i centri geometrici del poligono di appoggio globale e delle aree di appoggio dei singoli piedi. L’assenza o l'avvenuta correzione delle anomalie posturali viene così evidenziata graficamente, quando:

a) relativamente al piano frontale, la base (indice della intrarotazione femorale) e l'altezza (indice dell'accorciamento apparente di un arto) dei due triangoli (i cui vertici sono costituiti dai markers posizionati lateralmente ad ogni singola rotula e sulla SIAS corrispondente) risultano comparabili;

b) relativamente al piano dei sensori di pressione, nell'immagine che rappresenta i baricentri globale e parziale dei piedi e dei centri geometrici delle aree di appoggio, le superfici dei due triangoli (i cui vertici sono costituiti dai baricentri delle forze gravanti sulla pedana ed dai centri delle aree di appoggio dei piedi) si riducono a conferma del raggiungimento di un equilibrio ottimizzato.

L’ottimizzazione dell’altezza della piattaforma per operare correzioni posturali può essere eseguita per tentativi, basandosi anche sull’esperienza dell’operatore, osservando per ogni altezza impostata la correzione rilevata dal sistema.

Tuttavia, si può avere una indicazione preventiva dell’entità di un possibile tacco (la cui correttezza viene poi testata alzando la pedana come sopra accennato) ponendo il paziente in una posizione di decubito prono con ginocchio flesso a 90°.

In tale posizione il piede si atteggia infatti in modo naturale con la base delle teste metatarsali diretta più o meno verso l’alto. La differenza di quota fra centro del tallone e teste metatarsali à ̈ stato trovato fornire una buona indicazione dell’altezza del tacco da impostare sulla piattaforma e da verificare con il sistema secondo l’invenzione. Ciò à ̈ mostrato schematicamente in figura 14.

La rilevazione di tale differenza di quota può essere ottenuta con vari sistemi, quali ad esempio un sistema di misurazione meccanico o uno scanner 3D.

Tuttavia, vantaggiosamente, essa può essere rilevata con un accessorio del quale il sistema secondo l’invenzione può essere dotato.

Tale accessorio, indicato genericamente con 70, Ã ̈ esemplificativamente mostrato nelle figure 12, 13 e 14.

Vantaggiosamente, l’accessorio 70 comprende un supporto 71 regolabile in altezza, preferibilmente con base di appoggio a terra 72 e dotata di rotelle, che sostiene un dispositivo 73 per l’acquisizione dell’immagine di un piede. Ad esempio il dispositivo può comprendere una telecamera 74 che ha una direzione di vista sostanzialmente orizzontale e che punta verso una zona di ripresa dove viene posizionato il piede del paziente posto nella detta posizione di decubito prono con ginocchio flesso a 90°, come mostrato esemplificativamente a tratteggio in figura 12.

Al posto di una telecamera può anche essere impiegato uno scanner 3D di tipo in sé sostanzialmente noto per rilevare i piedi in forma tridimensionale. Lo scanner può anche essere di tipo statico, vale a dire senza necessità di ruotare attorno al piede, ad esempio perché comprende due o più sensori 3D disposti ad opportuno angolo attorno al piede.

Per facilitare il posizionamento del piede rispetto al dispositivo di acquisizione, il supporto 71 sostiene anche un elemento di centraggio 76 destinato ad accogliere una zona tibiale della gamba del paziente. La regolazione in altezza del supporto 71, grazie ad esempio ad un meccanismo telescopico del supporto, e lo scorrimento verticale bloccabile dell’elemento 76, permettono il corretto posizionamento in altezza e il centraggio del dispositivo di acquisizione rispetto al lato del piede.

Vantaggiosamente, il dispositivo 73 permette anche la rotazione del dispositivo di acquisizione, in particolare se esso comprende una telecamera, attorno ad un asse verticale 75, con la telecamera che durante la rotazione ha la direzione di vista che rimane sostanzialmente orizzontale e che punta verso l’asse 75. La rotazione del dispositivo attorno all’asse 75 può essere vantaggiosamente motorizzata mediante un attuatore o motoriduttore 77.

Preferibilmente, il dispositivo di acquisizione ruota attorno al piede da un lato all’altro passando per la parte posteriore del piede, come mostrato schematicamente in figura 13, così da avere una panoramica della disposizione e conformazione del piede.

L’accessorio 70 à ̈ vantaggiosamente connesso all’unità di controllo 12 per fornire all’operatore una schermata laterale del piede, simile a quella mostrata schematicamente nel riquadro tratteggiato di figura 14. In particolare, la telecamera può essere connessa ai mezzi di acquisizione 30 (o a mezzi di acquisizione equivalenti). La connessione fra l’accessorio e l’unità di controllo può essere vantaggiosamente di tipo senza fili (ad esempio con standard WI-FI di trasmissione dati in rete locale) come schematizzato con 82 in figura 12.

Il movimento di rotazione della telecamera o dello scanner può essere comandato per ottenere la desiderata vista laterale del piede e, volendo, anche le viste posteriore e contro laterale del piede. Inoltre, il movimento continuo può fornire una panoramica del piede da memorizzare nel sistema per usi futuri. Il comando dell’eventuale attuatore di rotazione 77 può essere fatto dalla stessa unità di controllo 12.

Una volta che l’immagine laterale à ̈ stata acquisita e mostrata sullo schermo (eventualmente “congelata†), l’operatore può posizionare sull’immagine due linee di riferimento 78 e 79 mediante i sistemi di input del terminale (ad esempio il mouse). Come bene si vede in figura 14, la linea 78 à ̈ una linea orizzontale che viene posizionata per sfiorare le teste metatarsali del piede mentre la linea 79 à ̈ una linea che viene posizionata per sfiorare la pianta del piede, passando per le teste metatarsali del piede e per l’appoggio del tallone. Posizionando sullo schermo una linea di misura 80 che passa verticalmente per il centro del tallone si ottiene a schermo in 81 la misura del possibile tacco da impostare sulla piattaforma e da verificare con il sistema secondo l’invenzione, come sopra accennato.

A questo punto à ̈ chiaro come si siano ottenuti gli scopi prefissati. Il sistema e il metodo secondo l’invenzione permettono di ottenere facilmente una pluralità di informazioni baroposturali e, vantaggiosamente, di verificare l’altezza di tacco utile per correggere eventuali difetti posturali. In particolare, à ̈ possibile ottenere le rilevazioni angolari e lineari dei piedi nello spazio, fuori dal carico corporeo, per lo studio della morfologia podalica; l’analisi della distribuzione del peso corporeo di un soggetto nella stazione eretta sull'orma plantare; l’analisi qualitativa dell’entità dei dismorfismi presenti a carico dei piedi, degli arti inferiori, della pelvi e dell’intero apparato locomotore sul piano frontale; l’analisi dell'atteggiamento del corpo nello spazio nei confronti di una verticale al suolo sul piano sagittale; la correzione dei paramorfismi e dismorfismi misurati mediante l’applicazione simulata di tacchi di pari altezza personalizzata; la verifica dell’ottimizzazione posturale antigravitaria acquisita mediante lo studio comparato dei dati senza tacchi e con tacchi simulati.

Si deve notare che si à ̈ trovato che per ottimizzare la postura si può vantaggiosamente intervenire con un adatto tacco uguale per entrambe le gambe. Per tale motivo la piattaforma secondo l’invenzione impiega vantaggiosamente una sola parte mobile comune ad entrambi i piedi.

Naturalmente, la descrizione sopra fatta di una realizzazione applicante i principi innovativi della presente invenzione à ̈ riportata a titolo esemplificativo di tali principi innovativi e non deve perciò essere presa a limitazione dell'ambito di privativa qui rivendicato. Ad esempio, se desiderato per particolari impieghi può essere impiegata una piattaforma sollevabile per ciascun piede, come può essere ora facilmente immaginabile dal tecnico.

Claims (18)

1. RIVENDICAZIONI 1. Sistema (10) di rilevazione e visualizzazione di parametri baroposturali comprendente: -una piattaforma (11) con una pedana (15) destinata ad accogliere una persona in piedi su di essa e dotata di sensori di rilevazione della distribuzione di pressione dell’impronta dei due piedi sulla pedana; -un dispositivo elettronico di acquisizione (32) connesso ai sensori per l’acquisizione digitale della distribuzione delle pressioni per creare una mappa delle pressioni dei piedi sulla pedana; -mezzi di calcolo (33a) atti a calcolare, per ciascun piede e per il totale dei due piedi sulla pedana, i centri geometrici (52, 53, 54) e i baricentri (55, 56, 57) della mappa delle pressioni; -mezzi di visualizzazione (33b) che visualizzano su uno schermo (31) una rappresentazione grafica delle impronte dei due piedi sulla pedana assieme ai corrispondenti centri geometrici (52, 53, 54) e baricentri (55, 56, 57) calcolati dai mezzi di calcolo.
2. 2. Sistema secondo rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la pedana (13) ha almeno una zona posteriore (15) destinata all’appoggio dei talloni che à ̈ sollevabile a comando.
3. 3. Sistema secondo rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la zona posteriore sollevabile (15) Ã ̈ incernierata ad una parte anteriore della pedana per essere basculante e ruotare attorno ad un asse trasversale (14) ai piedi mediante un attuatore motorizzato (16).
4. 4. Sistema secondo rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che i mezzi di visualizzazione (33b) visualizzano sullo schermo per ciascun piede un triangolo (58 o 59) con i tre vertici posti rispettivamente nel centro geometrico (52 o 53) e nel baricentro (55 o 56) calcolato per quel piede e nel centro geometrico totale (54) calcolato per i due piedi.
5. 5. Sistema secondo rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di comprendere un gruppo telecamera frontale (19) e/o un gruppo telecamera laterale (20) per riprendere immagini frontali e/o laterali di una persona in piedi sulla pedana (11) e visualizzare a comando le immagini sullo schermo (31) mediante mezzi di acquisizione di immagini (30).
6. 6. Sistema secondo rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che la pedana (13) Ã ̈ posta sulla faccia superiore di una base (39) dalla quale sporgono supporti regolabili (21, 22, 23, 24) che sostengono i gruppi di telecamera nelle rispettive posizioni frontale e laterale alla base.
7. 7. Sistema secondo rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi di input (35) per l’utente che ricevono comandi dall’utente per comandare i mezzi di visualizzazione in modo da visualizzare su una immagine frontale sullo schermo (31) tre markers per ciascuna gamba disposti due (63, 64 o 65, 66) ai lati della rotula e uno (61, 62) in corrispondenza della corrispondente spina iliaca antero-superiore, i mezzi di visualizzazione visualizzando anche una coppia di triangoli ciascuno con i tre vertici posti rispettivamente in corrispondenza di detti tre markers per ciascuna gamba.
8. 8. Sistema secondo rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi di input (35) per l’utente che ricevono comandi dall’utente per comandare i mezzi di visualizzazione in modo da visualizzare su una immagine frontale e/o una immagine laterale della persona una corrispondente linea verticale di riferimento posturale (60, 69).
9. 9. Sistema secondo rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di comprendere un accessorio (70) per la misura della differenza di quota fra le teste metatarsali e il tallone di un piede quando la persona à ̈ disposta in una posizione di decubito prono con ginocchio flesso a 90°.
10. 10. Sistema secondo rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che l’accessorio (70) comprende: -un dispositivo di acquisizione (73) per inquadrare almeno lateralmente il piede e che invia l’immagine a mezzi di acquisizione di immagini (30) per visualizzarla su uno schermo (31) mediante mezzi di visualizzazione (33); - mezzi di input (35) per l’utente che ricevono comandi dall’utente per comandare i mezzi di visualizzazione (33) in modo da visualizzare sull’immagine laterale del piede una prima linea orizzontale (78) passante per le teste metatarsali e una seconda linea (79) passante per le teste metatarsali e il tallone e i mezzi di calcolo e visualizzazione (33a, 33b) essendo atti a calcolare e visualizzare sullo schermo (31) una misura (80, 81) della distanza verticale fra dette prima e seconda linea nella zona del tallone.
11. 11. Sistema secondo rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che il dispositivo di acquisizione comprende una telecamera (74) supportata per ruotare attorno ad un asse verticale (75) posto nel suo campo di ripresa, nel senso di potere ruotare almeno parzialmente attorno al piede da inquadrare e disposto prossimo a tale asse verticale (75).
12. 12. Metodo per la rilevazione e visualizzazione di parametri baroposturali mediante un sistema elettronico, comprendente le fasi di: -acquisire elettronicamente la distribuzione di pressione dell’impronta dei due piedi di una persona in piedi su una pedana con superficie sensibile alla pressione; -creare una mappa della distribuzione di pressione acquisita; -calcolare, per ciascun piede e per il totale dei due piedi sulla pedana, i centri geometrici e i baricentri della mappa delle pressioni; -visualizzare su uno schermo una rappresentazione grafica delle impronte dei due piedi assieme ai corrispondenti centri geometrici e baricentri calcolati.
13. 13. Metodo secondo rivendicazione 12, nel quale, prima di una fase di acquisizione della distribuzione di pressione dell’impronta dei due piedi di una persona, la superficie sensibile alla pressione viene sollevata a comando di una quantità prestabilita nella zona di appoggio dei talloni.
14. 14. Metodo secondo rivendicazione 13, nel quale la quantità prestabilita à ̈ funzione della differenza di quota fra le teste metatarsali e il tallone di un piede quando la persona à ̈ disposta in una posizione di decubito prono con ginocchio flesso a 90°.
15. 15. Metodo secondo rivendicazione 12, nel quale come immagine rappresentativa della qualità della postura viene calcolato e visualizzato sullo schermo per ciascun piede un triangolo con i tre vertici posti rispettivamente nel centro geometrico e nel baricentro calcolato per quel piede e nel centro geometrico totale calcolato per i due piedi.
16. 16. Metodo secondo rivendicazione 13, nel quale la quantità di sollevamento viene impostata per ridurre la distanza fra centri geometrici e corrispondenti baricentri calcolati sulla mappa della distribuzione di pressione.
17. 17. Metodo secondo rivendicazione 12, nel quale la mappa della distribuzione di pressione viene visualizzata sullo schermo come immagine, rappresentativa delle impronte dei piedi, con zone con colori differenti in funzione delle pressioni rilevate.
18. 18. Metodo secondo rivendicazione 12, nel quale vengono riprese immagini frontali della persona in piedi sulla pedana, vengono visualizzate le immagini su uno schermo e su di esse vengono indicati per ogni gamba tre punti, due (63, 64 o 65, 66) corrispondenti ai lati della rotula e uno (61, 62) corrispondente alla relativa spina iliaca antero-superiore, vengono visualizzati sullo schermo come indicatori posturali due triangoli, ciascuno con i tre vertici posti rispettivamente in corrispondenza di detti tre punti per ciascuna gamba.