Ricostruzione e simulazione del movimento dell'arto superiore in attività della vita quotidiana

La conoscenza dei carichi agenti sull'articolazione della spalla è un requisito indispensabile per la corretta progettazione degli impianti protesici dell'articolazione della spalla e per il miglioramento del loro design e della loro affdabilità. Il presente lavoro di tesi si pone come obiettivo la valutazione dei carichi di reazione al giunto gleno-omerale, a partire dall'analisi biomeccanica del modello muscolo-scheletrico monolaterale di arto superiore "upper_limb.osim", implementato nel software open-source OpenSim . Il processo che ha consentito di ottenere i risultati finali è articolato in più fasi. La prima fase consiste nell' acquisizione dei dati, mediante il sistema di motion capture a marker attivi Phasespace Impulse X2, da un soggetto markerizzato che esegue vari movimenti tra le ADLs. La seconda fase prevede l'elaborazione dei dati in MatLab, mentre nella successiva fase si opera in ambiente OpenSim. Grazie ai vari tool di quest'ultimo programma, è possibile: scalare il modello generico "upper_limb" sulle dimensioni del soggetto (Scale tool), ricostruire i movimenti, calcolando la cinematca inversa (IK tool) e simularli, infine calcolare le forze esterne agenti sul modello (ID tool) e i carichi di reazione al giunto gleno-omerale (Analyse tool). L'acquisizione dei dati, con successive elaborazione e analisi, è stata realizzata in due sessioni, con due soggetti diversi. I risultati della prima sessione sono stati soddisfacenti per quanto riguarda la ricostruzione della cinematica dei movimenti acquisiti, mentre i valori delle forze della dinamica inversa e della reazione al giunto non si sono rivelati accettabili. I risultati della seconda sessione, nella quale si è ottimizzato la procedura applicata nella prima, hanno beneficiato di tale ottimizzazione fin dalla ricostruzione della cinematica. Da questa si è potuto procedere al calcolo della dinamica inversa, che ha dato risulati accettabili, e, infine, dopo aver calcolato le forze muscolari sviluppate durante l'esecuzione dei movimenti (Static Optimization tool), è stato possibile determinare i valori delle forze e dei momenti di reazione al giunto gleno-omerale (Joint Reaction Analysis dell'Analyse tool)