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POLITECNICO DI MILANO
Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Biomedica
Scuola di Ingegneria Industriale e dell’Informazione
Dipartimento di Elettronica, Informazione e Bioingegneria
Tesi di Laurea Magistrale
LINFEDEMA DELL’ARTO SUPERIORE IN SEGUITO A CARCINOMA
MAMMARIO: MISURA DELLA LIMITAZIONE FUNZIONALE E DELL’
EFFICACIA DEI TRATTAMENTI RIABILITATIVI.
Relatore: Prof.ssa Manuela GALLI
Co-relatore: Ing. Nicola CAU
Tesi si di Laurea di:
Greta PULEO Matr. 837941
Ivan BATTARIN Matr. 816870
Anno Accademico 2015-2016
Indice
Sommario………………………………………………………………………………….. ...... 1
Summary……………………………………………………………………………...…… ...... 6
CAPITOLO 1 – Il linfedema secondario come complicanza del controllo della
malattia neoplastica ……………………………………………………………………... ........ 11
1.1 Il sistema circolatorio linfatico…………………………………………………….... ........ 11
1.2 Il linfedema ………………………………………………………………………...... ........ 13
1.2.1 I trattamenti del linfedema…………………………………….……………............. ........ 18
1.3 Tecniche per la quantificazione di volume dell’arto superiore…………………… ........ 24
1.3.1 Dai metodi di misura di volume tradizionali al Laser Scanner……………………... ........ 24
1.3.2 Tecniche per la quantificazione di volume dell’arto superiore con nuovi metodi di
misura: il Laser Scanner ………………………………………………………………….. ........ 28
CAPITOLO 2 – Materiali e metodi…………………………………………………….. ........ 30
2.1 Obiettivi del lavoro………………………………………………………………….. ........ 30
2.2 Materiali e metodi…………………………………………………………………… ........ 31
2.2.1 Il Comitato Etico e l’approvazione dello studio clinico sperimentale……………… ........ 32
2.2.2 La strumentazione per la misura dell’entità del linfedema : Il laser Scanner……… ........ 35
2.2.3 Confronto tra metodo centimetrico e metodo laser scanner su soggetti patologici e
caratterizzazione del gruppo di pazienti analizzato …………….………………………… ........ 40
2.2.4 La strumentazione per la misura della limitazione funzionale: Il sistema
optoelettronico …………………………………………………………………………… ........ 42
2.2.5 Valutazione della funzionalità dell’arto superiore: scelta dei movimenti da indagare,
caratterizzazione del gruppo di pazienti analizzato e descrizione della procedura di
acquisizione………………………………………………………………………….......... ........ 45
2.2.6 Valutazione dell’effetto dei trattamenti e caratterizzazione del gruppo di pazienti
analizzato............................................................................................................................ ........ 54
2.2.7 Indici per la valutazione dell’efficacia dei trattamenti……………………………… ........ 54
2.3 Analisi statistica…………………………………………………………………….... ........ 56
CAPITOLO 3 – Risultati e discussione………………………………………………… ........ 57
3.1 Confronto tra i due metodi di valutazione per l’arto superiore: centimetrico e
laser scanner……………………..………………………………………………………. ........ 58
3.2 Valutazione della funzionalità di arto superiore effettuata con sistema
optoelettronico …………………………………………………………………………... ........ 63
3.3 Valutazione metodo laser scanner pre e post terapia (efficacia trattamenti) e
valutazione dell’indice di asimmetria………………………………………………….. ......... 77
CAPITOLO 4 – Conclusioni e sviluppi futuri…………………………………………. ........ 80
Bibliografia………………………………………………………...……………………... ........ 85
Sitografia…………………………………………………………………………………. ........ 89
Indice delle figure
Figura 1.1- Circolazione linfatica………………………………………………………... ......... 12
Figura 1.2 - Scambio di fluidi attraverso la membrana dei capillari……………………. ......... 13
Figura 1.3 - Linfonodi ascellari da rimuovere in seguito a mastectomia a causa di un
carcinoma ………………………………………………………………………………… ........ 14
Figura 1.4 - Esempio di paziente affetta da linfedema, arto superiore sinistro….………. ......... 17
Figura 1.5 - Paziente che sta effettuando il trattamento degli ultrasuoni………….…….. ......... 19
Figura 1.6 - Linfodrenaggio manuale al braccio effettuato dalla fisioterapista………….. ........ 20
Figura 1.7 - Paziente con supporto elastico per arto superiore…………………………... ........ 21
Figura 1.8 - Manicotti per la pressoterapia degli arti superiori…………………………... ........ 22
Figura 1.9 - Operatrice mentre effettua il bendaggio…………………………………….. ........ 22
Figura 1.10 - Metodo per la misurazione del volume mediante water displacement …… ......... 25
Figura 1.11 - Misurazione circonferenze dell’arto con metro a nastro………………....... ........ 26
Figura 1.12 - Approssimazione del braccio ad un tronco di cono. X è la circonferenza nel
punto più distale, Y è la circonferenza a distanza h da X…………………………………......... 27
Figura 1.13 - Volume geometrico del braccio calcolato con la forma del cilindro o del
tronco di cono (frustrum)……………………………………………………………................. 27
Figura 2.1 – Schema del progetto……………………………...………………………... .......... 31
Figura 2.2 - Sequenza temporale degli eventi………………………………………........ ......... 34
Figura 2.3 - Strumentazione Laser Scanner: con la freccia rossa è indicato il sensore
laser con cui effettuare la scansione; in blu il sistema di elaborazione dei dati e in verde l'
interfaccia con cui visualizzare i dati nel software………………………………………. .......... 36
Figura 2.4 - Wand (digitalizzatore) a sinistra e antenna a destra………………………… ........ 36
Figura 2.5 - Successione di passi per l'elaborazione della forma scansionata. L'immagine
a sinistra è l'arto alla fine della scansione che risulta composta da una nuvola di punti
(immagine al centro), l'immagine a destra invece rappresenta la forma
chiusa…………………………….…................................................................................. .......... 38
Figura 2.6 - Elaborazione in Rodin 4D con calcolo dei perimetri (a sinistra) e dei volumi
sia parziali che totali (a destra)……………………………………………………………. ........ 39
Figura 2.7 - Esempio di report fornito automaticamente dal programma Rodin4D……... ........ 40
Figura 2.8 - Misura centimetrica con i segni ogni 4 cm (a sinistra), operatrice che sta
effettuando la misura con il metro a nastro (a destra)…………………………………….. ........ 41
Figura 2.9 - Setup sperimentale. Paziente in posizione per l'acquisizione e operatrice che
esegue la scansione………………………………………………………………………... ........ 42
Figura 2.10 - Telecamera BTS …………………………………………………………... ........ 43
Figura 2.11 - Rappresentazione grafica delle misure antropometriche effettuate sui
soggetti……………………………………………………………………………………. ........ 46
Figura 2.12 - Marker posizionati sul soggetto…………………………………………… ......... 49
Figura 2.13 - Soggetto che esegue il movimento di elevazione frontale………………… ........ 50
Figura 2.14 - Soggetto che esegue il movimento di abdo-adduzione……………………. ........ 51
Figura 2.15 - Posizionamento dell’asse Y della terna assoluta di laboratorio (blu),
dell’asse y della terna mobile (rosso) e angolo calcolato alla spalla……………………… ........ 53
Figura 3.1 - Scatter-plot (sinistra) e Bland-Altman plot (destra) per arti
patologici………………………………………………………………………………….. ........ 61
Figura 3.2 - Scatter-plot (sinistra) e Bland-Altman plot (destra) per arti non
patologici………………………………………………………………………………….. ........ 62
Figura 3.3 - ROM al gomito durante movimento di reaching per arto sano (sinistra) e
patologico destra )………………………………………………………………………… ........ 64
Figura 3.4 - Correlazione tra il volume dell’avambraccio ed il ROM nel movimento di
alzata frontale……………………………………………………………………………... ........ 68
Figura 3.5 - Correlazione tra il volume del braccio ed il ROM nel movimento di alzata
frontale……………………………………………………………………………………. ......... 68
Figura 3.6 - Correlazione tra il volume totale ed il ROM nel movimento di alzata
frontale……………………………………………………………………………………. ......... 69
Figura 3.7 - Distribuzione dei valori di ROM per l’arto sano e patologico nell’alzata
frontale senza peso……………………………………………………………………….. ........ 70
Figura 3.8 - Distribuzione dei valori di ROM per l’arto sano e patologico nell’alzata
frontale con peso………………………………………………………………………… ......... 70
Figura 3.9 - Distribuzione dei valori di ROM per l’arto sano e patologico nell’alzata
laterale senza peso……………………………………………………………………….. .......... 71
Figura 3.10 - Distribuzione dei valori di ROM per l’arto sano e patologico nell’alzata
laterale senza peso……………………………………………………………………….. .......... 71
Figura 3.11 - Distribuzione dei valori di plateau per l’arto sano nell’alzata frontale senza
peso………………………………………………………………………………………. .......... 72
Figura 3.12 - Distribuzione dei valori di plateau per l’arto patologico nell’alzata frontale
senza peso ……………………………………………………………………………….. .......... 73
Figura 3.13 - Distribuzione dei valori di plateau per l’arto sano nell’alzata frontale con
peso………………………………………………………………………………………. .......... 73
Figura 3.14 - Distribuzione dei valori di plateau per l’arto patologico nell’alzata frontale
con peso …………………………………………………………………………………. .......... 74
Figura 3.15 - Distribuzione dei valori di plateau per l’arto sano nell’alzata laterale senza
peso………………………………………………………………………………………. .......... 74
Figura 3.16 - Distribuzione dei valori di plateau per l’arto patologico nell’alzata laterale
senza peso ……………………………………………………………………………….. .......... 75
Figura 3.17 - Distribuzione dei valori di plateau per l’arto sano nell’alzata laterale con
peso………………………………………………………………………………………. .......... 75
Figura 3.18 - Distribuzione dei valori di plateau per l’arto patologico nell’alzata laterale
con peso …………………………………………………………………………………. .......... 76
Indice delle Tabelle
Tabella 2.1 - Media e deviazione standard (tra parentesi) delle caratteristiche dei soggetti
analizzati per la misura con laser scanner e metodo centimetrico ............................................... 40
Tabella 2.2 - Media e deviazione standard (tra parentesi) delle caratteristiche dei soggetti
analizzati per le misure di valutazione funzionale……………………………………...... ......... 45
Tabella 2.3 - Media e deviazione standard (tra parentesi) delle caratteristiche dei soggetti
analizzati pre e post trattamenti…………………………………………………...……… ......... 54
Tabella 3.1 - Mediana e quartile range (tra parentesi) dei valori relativi al confronto dei
perimetri tra metodo centimetrico e metodo laser scanner.*= p-value < 0,05………...…. ......... 58
Tabella 3.2 - Mediana e quartile range (tra parentesi) dei valori relativi al confronto dei
volumi tra metodo centimetrico e metodo laser scanner.*= p-value < 0,05…………...… ......... 59
Tabella 3.3 - Mediana e quartile range (tra parentesi) dei valori relativi al confronto dei
perimetri tra metodo centimetrico e metodo laser scanner.*= p-value < 0,05………...…. ......... 60
Tabella 3.4 - Mediana e quartile range (tra parentesi) dei valori relativi al confronto dei
volumi tra metodo centimetrico e metodo laser scanner.*= p-value < 0,05…………...… ......... 60
Tabella 3.5 - Valori medi e deviazioni standard (tra parentesi) dei parametri di velocità e
angolari che caratterizzano il gesto di reaching per arti sani.…………………………............... 63
Tabella 3.6 - Valori medi e deviazioni standard (tra parentesi) dei parametri di velocità e
angolari che caratterizzano il gesto di reaching per arti patologici………............……… .......... 64
Tabella 3.7 - Valori medi e deviazioni standard (tra parentesi) dei parametri di velocità e
angolari che caratterizzano il gesto di alzata frontale …………………………………… ......... 65
Tabella 3.8 - Valori medi e deviazioni standard (tra parentesi) dei parametri di velocità e
angolari che caratterizzano il gesto di alzata laterale…………………………………….. ......... 65
Tabella 3.9 - Indici di correlazione di Spearman relativi al gesto di alzata frontale nell’arto
sano. *= p-value < 0.05....................................................................................................... ......... 66
Tabella 3.10 - Indici di corr. di Spearman relativi al gesto di alzata frontale nell’arto
patologico senza peso. *= p-value < 0.05………………………………………………… ........ 66
Tabella 3.11 - Indici di corr. di Spearman relativi al gesto di alzata frontale nell’arto
patologico con peso. *= p-value < 0.05…………………………………………………... ......... 66
Tabella 3.12 - Indici di correlazione di Spearman relativi al gesto di alzata laterale
nell’arto sano. *= p-value < 0.05…………………………………………………………. ......... 67
Tabella 3.13 - Indici di corr di Spearman relativi al gesto di alzata laterale nell’arto
patologico senza peso. *= p-value < 0.05………………………………………………… ........ 67
Tabella 3.14 - Indici di corr. di Spearman relativi al gesto di alzata laterale nell’arto
patologico con peso. *= p-value < 0.05…………………………………………………... ......... 67
Tabella 3.15 – mediana e quartile range (tra parentesi) dei valori volumetrici relativi alla
valutazione del metodo laser scanner per il confronto tra pre e post terapia …………….. ........ 77
Tabella3.16 – mediana e quartile range (tra parentesi) dei valori relativi alla valutazione
del metodo laser scanner per il confronto tra pre e post terapia. Mediane e quartile range
(tra parentesi) della % di variazione dell’edema.*= p-value < 0,05….... ..................................... 78
1
Sommario
Il linfedema è un edema di natura linfatica caratterizzato dall’accumulo di liquidi negli spazi
interstiziali che provoca ripercussioni di ordine funzionale, psicologico e sociale.
Ciò è dovuto sia alla limitazione funzionale della mobilità degli arti colpiti, sia alle lesioni
secondarie indotte dall’edema nelle strutture nervose, muscolari e vascolari dell’arto colpito
sia, infine, alla limitazione delle scelte che l’individuo è costretto ad operare.
Per la valutazione del grado di linfedema iniziale, la sua progressione naturale nel corso del
tempo e la variazione indotta dalle diverse terapie effettuate, è necessario utilizzare una
misurazione precisa e ripetibile del volume dell’arto edematoso.
Attualmente, nella pratica clinica della Struttura Complessa di Cure Palliative, Terapia del
dolore e Riabilitazione dell’Istituto Nazione dei Tumori di Milano, il metodo che viene
utilizzato per la misura quantitativa del linfedema è il metodo centimetrico. I valori delle
circonferenze dell’arto vengono presi ad una distanza fissata l’uno dall’altro e queste
grandezze vengono poi utilizzate per ricavare, attraverso l’uso di formule di approssimazione,
il volume totale dell’arto.
Il metodo centimetrico presenta dei punti critici pertanto ci si è posti il problema di utilizzare
una tecnologia più appropriata per la determinazione del volume dell’arto.
Una tecnologia che può essere impiegata per una misura più precisa ed accurata dell’arto
edematoso può essere quella del laser scanner. Misure fornite da tale tecnologia risultano
essere più accurate e superano le limitazioni caratterizzanti il metodo centimetrico.
Tali sistemi presentano inoltre il vantaggio di essere relativamente poco costosi, veloci, precisi
e non invasivi.
Per quanto riguarda l’aspetto motorio, dai risultati di studi in letteratura è emerso che il
linfedema può indurre alterazioni nelle funzioni motorie dell’arto affetto durante il
compimento di movimenti quali la flessoestensione frontale e l’abdo-adduzione. Attualmente a
questo aspetto si dà poca importanza nonostante sia l’elemento di limitazione funzionale che
spesso dà origine ad invalidità importanti, soprattutto quando le donne di cui ne sono affette
svolgono mansioni che prevedano l’utilizzo dell’arto superiore. Questo aspetto specifico
potrebbe essere agevolmente analizzato utilizzando dei protocolli specifici e una
strumentazione specifica presente nei laboratori di analisi del movimento.
Il presente lavoro di tesi è stato reso possibile dalla collaborazione tra Dipartimento di
Elettronica, Informazione e Bioingegneria (DEIB) del Politecnico di Milano e la Struttura
2
Complessa di Cure Palliative, Terapia del dolore e Riabilitazione dell’Istituto Nazione dei
Tumori di Milano, nell’ambito del progetto “5Xmille Polisocial Award 2012-2013”.
Il progetto è relativo alla valutazione quantitativa di arti affetti da linfedema, alla valutazione
della relativa limitazione funzionale e agli effetti associati a specifici trattamenti riabilitativi.
3
Il presente lavoro di tesi si propone di:
Effettuare una valutazione quantitativa su un gruppo di pazienti affette da linfedema
monolaterale all’arto superiore basata sulla tecnologia laser scanner 3D e confrontare i
risultati ottenuti con gli stessi parametri misurati tramite il metodo centimetrico.
Effettuare una valutazione della cinematica del movimento dell’arto superiore tramite
l’utilizzo del sistema optoelettronico. Sono stati applicati dei protocolli specifici per
studiare il movimento di reaching, alzata frontale e laterale in un gruppo di soggetti
patologici.
Valutare l’efficacia dei trattamenti per il linfedema effettuando un confronto tra le
misure acquisite con il metodo laser scanner sui soggetti, prima e dopo un ciclo di
trattamenti.
I soggetti analizzati sono:
200 soggetti patologici aventi linfedema, tutti di sesso femminile, con età media di 64
anni, che costituiscono il gruppo per il confronto tra i due metodi di misura del
volume;
12 soggetti patologici aventi linfedema, di sesso femminile, con età media di 63 anni,
che si sono sottoposte alle prove di valutazione funzionale
24 soggetti patologici aventi linfedema, tutti di sesso femminile, con età media di 62
anni, che costituiscono il gruppo per il confronto delle misure laser scanner pre e post
trattamenti;
Per la misurazione centimetrica i soggetti sono rimasti in piedi con il braccio in estensione. Le
misure sono state prese, intervallate ogni 4 cm, partendo dal punto di repere della prima piega
cutanea palmare al polso.
Per le misurazioni con il laser scanner la posizione utilizzata prevede il soggetto in piedi con
l’arto in abduzione a 90°, il gomito esteso e la mano poggiata su un supporto opaco regolabile
in base all’altezza della paziente.
Il laser scanner utilizzato per le acquisizioni è il Rodin4D O&P Scan. L’elaborazione
dell’immagine e dei parametri è stata realizzata grazie all’utilizzo di due software:
Rodin4DScan, che effettua la ricostruzione della forma dopo la scansione e Rodin4D che
4
consente la costruzione della forma finale e permette l’elaborazione dei vari parametri
(perimetri e volumi).
Per le misurazioni con il sistema optoelettronico il soggetto ha effettuato le prove seduto su
uno sgabello ad altezza regolabile con le braccia lungo il corpo; il soggetto doveva mantenere
il tronco e la testa in posizione più verticale possibile, guardare dritto in avanti ed eseguire i
movimenti più ampi possibili mantenendo il gomito esteso. Le prove sono state effettuate in
due sessioni, prima senza carico e poi con un carico di 1 kg. Queste venivano eseguite a
velocità naturale per un totale di 30 ripetizioni per ciascuna prova.
La valutazione quantitativa della funzionalità dell’arto superiore è stata effettuata presso il
Laboratorio di Analisi del Movimento “L. Divieti” del Politecnico di Milano, utilizzando il
sistema optoelettronico EL.I.TE. L’elaborazione delle prove e l’estrazione dei parametri è stata
realizzata grazie all’utilizzo di due software: TrackLab, che consente di ottenere un’immagine
tridimensionale del movimento e del percorso di ogni singolo marker e SMARTanalyzer che
consente il calcolo di tutti i parametri necessari all’utente per una completa analisi
biomeccanica del gesto motorio.
E’ stato quindi eseguito un confronto tra il metodo centimetrico e laser scanner per l’arto
superiore sulle pazienti affette da linfedema monolaterale.
Le misure effettuate con i due metodi (sia in termini di perimetri che di volumi) risultano
statisticamente diverse tra loro facendo emergere la maggior accuratezza del laser scanner e le
problematiche legate al metodo centimetrico.
In particolare si dimostra che le principali differenze vengono riscontrate considerando l’arto
patologico del soggetto, mentre per l’arto sano i due metodi sono piuttosto confrontabili.
La valutazione della funzionalità dell’arto superiore si è concentrata sullo studio
dell’articolazione gleno-omerale.
L’applicazione dei protocolli di misura sul gruppo di soggetti patologici ha portato a constatare
una diminuzione dei parametri angolari e di velocità, soprattutto con l’introduzione del carico
da 1kg.
Inoltre si è notato un precoce insorgimento del fenomeno della fatica nell’arto affetto da
linfedema. Questo ultimo aspetto viene valutato grazie all’andamento del ROM alla spalla e
alla presenza di periodi di “recovery” in corrispondenza degli angoli di minimo al fine di
riposare la muscolatura prima di effettuare la ripetizione successiva.
5
Per la valutazione dell’efficacia dei trattamenti abbiamo considerato le scansioni Laser scanner
ottenute precedentemente andando a selezione un sottogruppo di pazienti sottoposte ad un
ciclo di trattamento combinato di bendaggio e linfodrenaggio manuale.
È emersa una situazione globale di mantenimento o miglioramento, soprattutto in particolari
zone edematose dell’arto considerate critiche.
Inoltre data la particolare morfologia degli arti delle pazienti affette da linfedema, si è ritenuto
significativo confrontare i volumi, acquisiti con il laser scanner, dell’arto patologico e dell’arto
controlaterale sano di ogni singola paziente. Questo confronto è stato effettuato attraverso il
calcolo dell’indice di asimmetria Δpre che indica quali sono i distretti dell’arto maggiormente
colpiti da linfedema. Dai risultati è emerso che i distretti dove l’edema è più marcato sono
generalmente gli stessi ottenuti dalla prima analisi condotta andando a considerare le misure
volumetriche (di arto patologico) senza effettuare il calcolo di alcun indice.
In conclusione, si è dimostrata l’efficacia dell’utilizzo del laser scanner nella determinazione
delle dimensioni degli arti, si è quantificata la limitazione funzionale dei soggetti presi in
considerazione e si è determinata l’efficacia dei trattamenti tramite l’utilizzo della stessa
tecnologia utilizzata per l’analisi quantitativa volumetrica.
6
Summary
Lymphedema is an edema of the lymphatic system, characterized by the accumulation of
fluid in the intercellular spaces.
Lymphedema is a disabling impairment as it prevents the individual from expressing his
capacity because of the functional limitation of the affected limb, because of lesions
induced by secondary edema in nervous, muscular and vascular structures and because
of the limitation of operational decisions that the individual is forced to operate.
It is necessary to use an accurate and repeatable measurement for evaluating the initial
degree of lymphedema, its natural progression over time and the variations induced by
the different treatments carried out.
Currently, in clinical practice of the Complex of Palliative Care, Pain Therapy and
Rehabilitation of the National Cancer Institute of Milan , the centimetric method is used
for the quantitative measurement of lymphedema. The values of limb circumferences
are taken at a fixed distance from each other and these measures are then used to
calculate, through the use of approximation formulas, the total volume of the limb.
Since the centimetric method presents critical points, a more appropriate technology for
the determination of the limb volume should be taken into consideration.
Laser scanner could be used for a more precise and accurate measure of the edematous
limb. Measures provided by this technology are more accurate and exceed the
limitations that characterize the centimetric method.
Laser scanners have the advantage of being relatively inexpensive, fast, accurate and
non- invasive.
According to the results of studies in literature, lymphedema can induce changes in the
motor functions of the affected limb during the execution of movements such as flexion
and abdo-adduction. This can be analyzed using specific protocols and specific
instrumentation present in the motion analysis laboratories.
7
This scientific research was made possible thanks to the collaboration between the
Department of Electronics, Information and Bioengineering (DEIB) of the “Politecnico
di Milano” and the Complex Structure of Palliative Care, Pain Therapy and
Rehabilitation of the “Istituto Nazionale dei tumori di Milano” (IRCCS) in the project
"5Xmille Polisocial Award 2012-2013 ".
The project is related to the quantitative volume assessment of limbs affected by
lymphedema, the quantitative evaluation of functional limitations and the recovery after
rehabilitative treatments.
The purpose of this work is to:
• Fulfill a laser scanner 3D technology-based quantitative evaluation of a group of
patients suffering from upper limb unilateral lymphedema and compare the
results with the same parameters measured by the centimetric method;
characterize the pathological population compared to a healthy subjects sample
and identify, within the pathological population, what arm districts are mostly
affected by lymphedema;
• Investigate the upper limb functionality in terms of shoulder joint mobility using
the optoelectronic system. Specific protocols were applied to study the
movement of reaching, raised front and side in a group of pathological subjects.;
• Evaluate the effectiveness of treatments for lymphedema by comparing the
measurements of the pathological limb, acquired using the laser scanner method,
before and after treatments;
The subjects analyzed are:
• 200 pathological subjects with lymphedema, all female, with a mean age of 64
years, who constitute the group for the comparison between the two volume
measurement methods;
8
• 12 pathological subjects with lymphedema, all female, with a mean age of 63
years, who
were submitted to the functional assessment tests.
• 24 pathological subjects with lymphedema, all female, with a mean age of 62
years, who constitute the group for the comparison between the laser scanner
measurements taken before and after treatment;
The centimetric method measurements were carried out on standing subjects with their
arms extended. The measures were taken at regular intervals every 4 cm starting from
the wrist.
To take measurements using laser scanner, the subjects must stand with the limb in
abduction to 90°, the elbow extended and the hand resting on an opaque, adjustable,
support.
The laser scanner used for acquisitions is the Rodin4D O & P Scan. The image and
parameters processing has been realized thanks to the use of two softwares:
Rodin4DScan, that makes the reconstruction of shape after scanning and Rodin4D that
realizes the final shape and allows the processing of various parameters (perimeters and
volumes).
The optoelectronic system measurements required that the subject conducting the test
has to sit on an adjustable height stool (without backrest and armrests), arms along the
body and both feet parallel (bare) resting on the floor in a comfortable position; the
subject has to keep the trunk and head as vertical as possible, look straight ahead and
perform the movements widest, keeping the elbow extended .
Tests were carried out in two sessions, the first without the load and the second with a 1
kg load, and were performed at natural speed for 30 repetitions.
The quantitative evaluation of the upper limb functionality was performed at the
Movement Analysis Laboratory "L. Divieti" of the “Politecnico di Milano”, using the
optoelectronic system EL.I.TE. The data processing and parameter extraction was
9
realized using two software: SmartTracker, which allows to obtain a three-dimensional
view of each marker movements and SmartAnalyzer that extracts all the parameters
required for a complete biomechanical analysis of the motor gesture .
A comparison between the upper limb measures taken using the centimetric
measurement method and the laser scanner method was carried out. The measurements
taken using the two methods are different, confirming the greater accuracy of the laser
scanner and the problems related to the centimetric measurement method.
The assessment of the functionality of the upper limb focused on the study of the
glenohumeral joint.
The application of the measurement protocols on the group of pathological subjects has
led to see a decrease of the angle and speed parameters , especially with the introduction
of the 1 kg load.
It was also noticed an early arising of fatigue in the arm affected by lymphedema. This
last aspect is evaluated thanks to the ROM shoulder trend and the presence of periods of
" recovery " in correspondence with the minimum angles, in order to rest the muscles
before the next repetition.
The laser scanner technology has also been applied to compare the volume measures
before and after a treatment cycle to determine the treatment effectiveness, selecting a
subset of patients subjected to a combined treatment of banding and manual lymph
drainage.
It emerged a global maintenance or improvement situation , especially in certain areas
considered critical for lymphedema .
However, given the particular morphology of the limbs of patients with lymphedema, it
was considered meaningful to compare the pathologic arm volume, detected with laser
scanner, with the contralateral healthy arm volume of each individual patient. This
comparison was made through the calculation of the asymmetry index Δpre that
indicates which districts are most affected by lymphedema.
10
The results showed that the districts where the edema is more pronounced are generally
the same obtained from the first analysis made considering volumetric measures (of
pathological limb) without performing the calculation of any index.
With this work we were able to demonstrate the effectiveness of laser scanner to
measure limb dimensions, to quantify the functional limitation of the subjects taken into
account and to determine the effectiveness of treatments through the use of the same
technology applied for the volumetric quantitative analysis.
11
CAPITOLO 1 – Il linfedema secondario come complicanza del
controllo della malattia neoplastica
Il carcinoma mammario rappresenta la terza neoplasia in ordine di frequenza e la prima nella
popolazione femminile (19% del totale)[1].
Le complicanze conseguenti al carcinoma mammario sono numerose; tra le più frequenti e,
purtroppo ancora scarsamente conosciute e riconosciute, annoveriamo il linfedema.
Il linfedema è una patologia caratterizzata da un eccessivo ristagno di linfa nei tessuti, causato
da anomalie nel funzionamento del sistema linfatico. Infatti, insorge spesso in seguito a
linfectomia, ovvero la rimozione dei linfonodi ascellari, successiva a un intervento di
mastectomia per cancro al seno.
Tale patologia si manifesta con rigonfiamento dell’arto superiore interessato dalla procedura
chirurgica e porta alla limitazione della mobilità funzionale di quest’ultimo, con conseguente
riduzione delle capacità lavorative del soggetto coinvolto
La comparsa del linfedema costituisce sempre un evento di grande importanza, non solo a
causa della sua frequenza, ma soprattutto per le ripercussioni di ordine funzionale, psicologico
e sociale che esso comporta.
1.1 Il sistema circolatorio linfatico
Il sistema linfatico è un complesso di capillari, vasi linfatici ed organi che all’interno
dell’organismo sono preposti a garantire la circolazione della linfa; questa è un fluido che
riempie gli interstizi presenti fra le cellule corporee ed ha composizione diversa a seconda
della regione da cui è drenata.[2]
La linfa deriva direttamente dal sangue ed ha una composizione molto simile ad esso
nonostante sia più ricca di globuli bianchi e più povera di globuli rossi. Circolando negli
spazi interstiziali, tra una cellula e l’altra, la linfa ha lo scopo di riassorbire il plasma.
I capillari linfatici hanno una parete assai sottile di tipo endoteliale e dalla loro confluenza
si formano i collettori linfatici, vasi di diametro maggiore che ostacolano il reflusso della
linfa in direzione contraria a quella della circolazione. I collettori linfatici sono
caratterizzati dal susseguirsi di dilatazioni e restringimenti e, a loro volta, confluiscono in
12
vasi di calibro maggiore: i tronchi o dotti; tutti i vasi linfatici confluiscono in due dotti, il
dotto toracico ed il dotto linfatico destro (figura1.1)
Figura1.1 – Circolazione linfatica
Lungo il decorso delle vie linfatiche sono disposti, in maniera isolata o riuniti in gruppi,
numerosi piccoli organi: i linfonodi. Essi sono organi di forma sferica od ovoidale,
costituiti da tessuto linfoide, hanno il compito di ricevere la linfa circolante nei vasi,
svolgere la funzione di filtro e di temporaneo deposito; inoltre hanno anche un ruolo nella
risposta immunitaria.
Il sistema linfatico ha le seguenti funzioni:
drena i tessuti da liquidi e sostanze di scarto in eccesso;
produce e trasporta le cellule del sistema immunitario;
riporta in circolo il liquido e le proteine filtrati dai capillari sanguigni;
ha un ruolo importante nel metabolismo dei grassi.
A differenza della circolazione sanguigna, quella della linfa non avviene sulla spinta di una
apposita pompa, come il cuore per il sangue, ma è messa in moto dall’azione meccanica
dei muscoli; è infatti per merito della contrazione e decontrazione dei muscoli e della
particolare struttura dei capillari che, in un soggetto sano, può avvenire il passaggio di 18
13
diverse sostanze sia dal sangue ai tessuti che viceversa. I fluidi in eccesso vengono messi
in movimento defluendo dai tessuti verso i vasi linfatici evitando cosi il ristagno.
Lo scambio di fluidi, attraverso la membrana dei capillari, si svolge secondo i principi
enunciati da Starling (1896), secondo cui il gradiente di pressione idrostatica del sangue
spinge il fluido fuori dai capillari verso i tessuti, mentre il gradiente di pressione osmotica
induce un passaggio nel verso opposto ovvero dal sangue all'interno dei capillari (figura
1.2)
Figura 1.2 – Scambio di fluidi attraverso la membrana dei capillari
L'equilibrio di questi scambi, in condizioni normali, si traduce in un flusso netto di fluido
nei tessuti che viene successivamente drenato dal sistema linfatico.
Quando la funzione di drenaggio viene meno, a causa di lesioni o disfunzioni del sistema
linfatico, la linfa tende a ristagnare accumulandosi nei tessuti a causa del gradiente
osmotico sfavorevole.
Questa condizione è definita linfedema, un edema di natura linfatica.
1.2 Il linfedema
Il linfedema [3] si può definire come un riconoscibile aumento dei liquidi, normalmente
patologico, che si localizza prevalentemente nel tessuto connettivo sottocutaneo e
interstiziale; si forma pertanto nello spazio intercellulare al di fuori del sistema linfatico.
L’edema altera i profili corporei ed ha una notevole deformabilità determinando inoltre un
elevato turgore dei tessuti (gonfiore, tensione).
14
Si può manifestare in modo unilaterale o simmetrico, localizzato o generalizzato, cioè può
colpire un solo distretto anatomico o tutto il corpo.
Può manifestarsi una diminuzione funzionale o meccanica della capacità di trasporto
linfatico dando origine ai cosiddetti “edemi linfostatici” o “linfedemi”. In tal caso si tratta
di una patologia vera e propria dei vasi linfatici.
In alternativa i vasi linfatici possono essere integri, con una normale capacità di trasporto
ma non essere in grado di smaltire un’iperproduzione di liquido, determinando una
“insufficienza linfodinamica”, caratteristica di tutte le altre forme di edema. In tal caso
sono patologici i vasi venosi o la composizione stessa del sangue oppure sono alterati i
rapporti della pressione sanguigna in relazione alla pressione extra-capillare.
Il linfedema di un arto costituisce inoltre la complicanza più frequente dei trattamenti
messi in atto per il controllo della malattia neoplastica.
In un intervento per carcinoma mammario viene spesso eseguita una linfectomia ascellare
che consiste nell'eliminazione chirurgica di alcune stazioni linfatiche (figura 1.3). Tale
ablazione dei linfonodi e l'interruzione delle vie linfatiche costituiscono un fattore
predisponente alla stasi della linfa e la causa principale di insorgenza dell'edema (figura
1.4).
Figura 1.3 - Linfonodi ascellari da rimuovere a causa di carcinoma mammario
Ci sono comunque altri fattori associati al trattamento, quali la radioterapia o la
progressione del carcinoma, che possono essere responsabili dell'insorgenza o del
peggioramento del linfedema.
15
Sul piano fisiopatologico le conseguenze della chirurgia e della radioterapia si traducono in
un sovraccarico funzionale del circolo linfatico dovuto ad uno squilibrio tra produzione
della linfa e la ridotta capacità di drenaggio da parte del sistema linfatico alterato. Il
ristagno di queste macromolecole richiama, per effetto osmotico, altro liquido
nell'interstizio e induce una reazione infiammatoria. Il risultato è una produzione eccessiva
di tessuto connettivo e adiposo, un ispessimento fibrotico e un indurimento con
conseguente perdita di elasticità. Questo processo porta quindi ad un ulteriore
aggravamento del linfedema in quanto diventa meno efficace la rimozione meccanica dei
tessuti accumulati.
Il linfedema si suddivide in:
Linfedema congenito, ereditario (primario): appare fin dalla nascita ed è
caratterizzato da un mal funzionamento dei vasi linfatici, che causa una dilatazione
anomala e un’insufficienza valvolare. Con la persistenza del linfedema si instaura
una fibrosi nello spazio interstiziale, normalmente a livello sub-cutaneo. In questo
tipo di linfedema appare la linfagiectasia, che è un fattore caratteristico del
linfedema congenito, causante l’insufficienza valvolare e in seguito l’ulteriore
peggioramento nella circolazione linfatica. Il linfedema congenito-ereditario degli
arti inferiori è il più comune e si può presentare con le stesse caratteristiche del
linfedema precoce, vale a dire con l'aumento considerevole del volume dell'arto. La
pelle, a livello dell’edema, è soggetta a lesioni traumatiche e infezioni.
Linfedema secondario: può essere causato da fattori esterni, come l’intervento
chirurgico alla mammella, da una linfangite, dalla tubercolosi, da filaria o da eventi
traumatici. In questo caso possiamo dire che il linfedema è un sintomo e non una
patologia; esso si manifesta con un aumento di volume visibile e con un tessuto
alquanto spesso.
Analizzando i dati in letteratura emerge che l'incidenza del linfedema secondario rimane
elevata: circa il 20-30% dei pazienti [4], immediatamente o a distanza di qualche anno. Tale
percentuale può raggiungere il 60-80% quando all'intervento chirurgico faccia seguito un
trattamento radiante sulle stazioni linfatiche satelliti.
Il linfedema si manifesta quindi con un aumento del volume dell'arto, che appare gonfio.
16
La consistenza della cute dell'arto edematoso può essere morbida all'inizio, ma con il
passare del tempo, se il linfedema non è adeguatamente curato, può aumentare fino a
diventare dura. In genere il linfedema non dà dolore, anche se, in molti casi, il paziente può
riferire una sensazione di pesantezza, indolenzimento, tensione e fastidio. L'edema può
interessare tutto l'arto e, successivamente, per coinvolgimento articolare, si può andare
incontro ad una limitazione dei movimenti e nei casi più gravi rendere l'arto deforme.
Qualsiasi movimento diventa una limitazione sia per azioni macroscopiche come
deambulare, vestirsi, guidare, che per le azioni più fini come allacciarsi una collana o
scrivere. Inoltre il movimento e il portare carichi sono fattori che possono aumentare
l'entità del linfedema.
In funzione della gravità e delle caratteristiche cliniche, il linfedema viene classificato in
quattro stadi evolutivi secondo il Consensus Document della International Society of
Lymphedema [5]:
stadio 0:
a) assenza di edema in presenza di alterazioni delle vie linfatiche;
b) lieve edema reversibile con la posizione declive ed il riposo notturno;
stadio 1: edema persistente che regredisce solo in parte con la posizione declive e il
riposo notturno ed è presente il segno della fovea;
stadio 2: è rappresentato dagli edemi persistenti che non regrediscono o
regrediscono solo parzialmente con la posizione declive, la fovea è presente e
tardivamente possono sopravvenire fenomeni fibrotici;
stadio 3: elefantiasi con grave deformazione dell’arto, impotenza funzionale e
alterazioni del trofismo cutaneo (micosi, ulcere), fovea assente.
All’interno di ciascuno stadio si definisce in base alla severità:
edema minimo: se la differenza volumetrica (tra arto sano e patologico) è del 20%;
edema moderato: se la differenza è compresa tra 20-40%;
edema severo: se la differenza è maggiore del 40%.
E’ possibile, inoltre, distinguere i gradi di impegno funzionale in funzione della disabilità
complessiva presentata dal paziente, affetto da linfedema, secondo la scala ICF1 [6]:
grado 0: assenza di disabilità;
grado 1: disabilità lieve;
17
grado 2: disabilità moderata;
grado 3: disabilità grave;
grado 4: disabilità completa.
Figura 1.4 - Esempio di paziente affetta da linfedema, arto superiore sinistro
18
1.2.1 I trattamenti del linfedema
I trattamenti che vengono eseguiti nella terapia del linfedema sono:
ultrasuoni (USS);
linfodrenaggio manuale (LDM);
supporto elastico (SE);
terapia motoria pressoria (TMP);
bendaggio (BE);
terapia motoria (TM).
Di seguito verranno presentate le caratteristiche, il meccanismo e l’effetto che ciascun
metodo produce sul linfedema.
Ultrasuoni (USS)
li ultrasuoni sono il risultato della trasmissione di vibrazioni meccaniche attraverso il
mezzo. Queste vibrazioni non sono casuali, ma sono delle vibrazioni oscillatorie ordinate e
generate da una sorgente esterna. Ciò che avviene è l'interazione tra la sorgente generante
il fascio ultrasonico e le particelle poste sulla superficie del mezzo che vengono così poste
in vibrazione. Queste particelle, a loro volta, fanno vibrare le particelle vicine e quindi le
vibrazioni meccaniche vengono velocemente trasmesse entro il materiale. La trasmissione
dell'energia ultrasonica ai tessuti biologici è indolore e determina variazioni di pressione
che comportano, a seconda della modalità di emissione (continua o pulsata), del dosaggio,
della durata dell'applicazione, effetti meccanici e termici.
Sono tre i fattori che caratterizzano l’ultrasuono:
l’intensità irradiata: l’energia assorbita da ciascuno degli strati cellulari è
direttamente proporzionale all’intensità erogata: più alta è l’intensità e più alta
l’energia che ciascuno dei tre strati riesce ad assorbire.
la consistenza e la struttura del mezzo: In questo caso invece, più è consistente il
mezzo, minore sarà la capacità di assorbimento e quindi di penetrazione
la frequenza d’emissione: La profondità di azione degli ultrasuoni è inversamente
proporzionale alla frequenza a cui vengono emessi. Quindi le profondità maggiori
vengono raggiunte dagli ultrasuoni con minore frequenza.
19
La presenza di una zona d’aria rende impraticabile la corretta trasmissione e penetrazione
dell’energia ultrasonica nel corpo umano, in quanto le onde ultrasonore emesse non
trovano un mezzo in grado di determinare continuità nella trasmissione.
Affinché siano evitate le zone d’aria, tra il trasduttore ed il tessuto corporeo, è opportuno
realizzare un buon accoppiamento che si realizza con l’interposizione di una sostanza
conduttiva (gel, olio).
Sulla base delle leggi fisiche e dei concetti sopra esposti, la frequenza base selezionata nel
trattamento dello strato superficiale è di 3 MHz. L’ultrasuono a tale frequenza è
particolarmente indicato per gli edemi e gli edemi cronici (figura1.5).
Figura 1.5 - Paziente che sta effettuando il trattamento degli ultrasuoni
Linfodrenaggio manuale (LDM)
Il linfodrenaggio è una particolare tecnica di massaggio (figura 1.6) che favorisce il
drenaggio dei liquidi linfatici dai tessuti: l'azione meccanica manuale viene esercitata a
livello delle aree che interessano il sistema linfatico allo scopo di facilitare il deflusso dei
liquidi organici ristagnanti. Modificando la pressione dei tessuti permette alla linfa una
migliore circolazione.
La tecnica del massaggio comprende dei movimenti simili alla compressione ritmica del
tessuto che attivano la funzione della pompa capillare linfatica; tale tecnica, per essere
efficace, deve eseguita correttamente rispettando la direzione del flusso della linfa verso le
stazioni linfonodali.
20
Il linfodrenaggio manuale è la terapia cardine nel trattamento dell’edema e la sua efficacia
può essere potenziata dall’abbinamento ad altre terapie: bendaggio, supporto elastico e
pressoterapia.
Figura 1.6 Linfodrenaggio manuale al braccio effettuato dalla fisioterapista
Supporto elastico (SE)
Il supporto elastico ha lo scopo di eseguire un massaggio sistematico durante il giorno
facilitando, con la pressione differenziata esterna, il ritorno del circolo linfatico dell'arto
superiore verso il cuore. Inoltre tale trattamento previene l'accumulo della linfa, riduce la
filtrazione capillare, incrementa la pressione interstiziale e migliora il drenaggio linfatico.
L'effetto è efficace sia per la riduzione della fibrosi sia per stimolare l'attività del
microcircolo linfatico quotidiano.
Il supporto elastico consiste quindi in un indumento compressivo (tutore) (figura 1.7) che
deve aderire bene all’arto senza creare ostacolo alla circolazione sanguigna e linfatica.
La tipologia di supporto elastico scelto ed il livello di compressione prescritto dipendono
da molti fattori tra cui l’estensione, la distribuzione, la gravità dell’edema e la capacità del
paziente di tollerare la compressione.
21
Figura 1.7 - Paziente con supporto elastico per arto superiore
Terapia motoria pressoria (TMP)
La pressoterapia pneumatica si basa sull'applicazione di una pressione esercitata da
elementi pneumo-distensibili sui tessuti edematosi (figura 1.8). Lo strumento è composto
da un manicotto con delle camere parzialmente sovrapposte in modo tale che la pressione
di insufflazione venga mantenuta stabile nelle singole camere per evitare ristagni locali e
per mantenere il gradiente pressorio in una unica direzione.
Lo scopo è di ottenere una riduzione del volume dell'arto tramite un incremento del
drenaggio emolinfatico. L'obiettivo del trattamento è rappresentato dal tentativo di
rimuovere quanto più possibile il fluido in eccesso presente nell'interstizio. L’effetto
drenante si ottiene se la pressione viene applicata in modo da determinare un gradiente
pressorio in senso disto-prossimale e se si alternano fasi di compressione e fasi di
rilasciamento.
E’ molto importante regolare la compressione nelle camere prossimali in modo da non
ostacolare in nessuna fase il reflusso della linfa proveniente dalle zone distali.
La pressione presente all’interno degli elementi gonfiabili si trasmette alla superficie
cutanea in maniera uguale in tutti i punti e in tutte le direzioni, in accordo con la legge di
Pascal. L’unica limitazione da rispettare è quella di non superare la pressione arteriosa
minima in modo da non ostacolare l’arrivo del sangue ossigenato ai tessuti; non viene
quindi mai superata la pressione di 60 mmHg.
22
Figura 1.8 - Manicotti per la pressoterapia degli arti superiori
Bendaggio (BE)
Il bendaggio consiste nell'applicare diverse tipologie di bende (figura 1.9) in sequenza con
direzione disto-prossimale terminando alla radice dell'arto. La pressione deve essere
maggiore a livello distale riducendosi progressivamente. La compressione del BE può
avvenire in duplice maniera: attiva e passiva. La prima è la compressione diretta svolta
dalle bende stesse, l’ azione passiva consiste, invece, nel riassorbimento del liquido
interstiziale durante la contrazione muscolare contro la parete rigida delle bende.
L'aumento della compressione è ottenuto dal numero di strati di sovrapposizione delle
bende e non dalla loro applicazione più stretta.
Figura 1.9- Operatrice mentre effettua il bendaggio
23
Terapia motoria (TM)
La terapia motoria ha lo scopo di favorire la circolazione linfatica attraverso il potenziamento
del lavoro muscolare, di tonificare la muscolatura dell'arto edematoso e di migliorare l'azione
degli altri trattamenti. Viene impiegata allo scopo di svuotare le stazioni linfatiche a monte
della stasi e di favorire il flusso linfatico attraverso la contrazione muscolare.
24
1.3 Tecniche per la quantificazione di volume dell’arto superiore
1.3.1 Dai metodi di misura di volume tradizionali al Laser Scanner
In questo paragrafo vengono descritti i principali metodi antecedenti all’introduzione del
Laser Scanner per la determinazione del volume dell’arto.
E’ infatti necessario utilizzare una misurazione precisa e ripetibile delle dimensioni dell’arto
affetto da linfedema, sia per definire il grado del linfedema stesso, che per monitorarne
l’evoluzione nel tempo.
Volumetria ad acqua
La volumetria ad acqua (water displacement, WD) (figura 1.10) misura direttamente il
volume dell’arto tramite immersione in acqua [7]. Questo metodo di misura è considerato il
gold-standard per la misurazione del volume degli arti.
Esso si basa sul principio di Archimede per cui il volume di acqua mosso da un oggetto è
uguale al volume dell’oggetto stesso.
L’arto viene immerso fino ad un determinato livello (fino all’ascella, come specificato
nell’articolo di Gjorup [8]) all’interno di un contenitore riempito di acqua e viene misurato
il volume dell’acqua spostata dall’arto stesso [9]; la misurazione avviene calcolando
l’innalzamento del livello dell’acqua all’interno del contenitore o raccogliendo e
misurando l’acqua uscita al di fuori dello stesso dopo l’immersione dell’arto.
La temperatura dell’acqua influenza in maniera modesta la misurazione: nella volumetria
della mano è stata riscontrata una variazione dell’1,4% utilizzando acqua a temperature di
5°C e 45°C, mentre per temperature tra 20 e 30°C non sono state rilevate grandi differenze.
L’accuratezza dipende dalla grandezza del serbatoio di acqua; un arto piccolo in un grande
recipiente ha un maggior margine di errore. Piccoli cambiamenti nel posizionamento
(angolazione) dell’arto possono introdurre degli errori [10].
Tale tecnica ha mostrato una buona riproducibilità [7-8-11-12-13] ed una elevata accuratezza [7-
12-13].
Infatti da studi condotti in letteratura si evidenzia l'elevata affidabilità intra e inter
operatore (Interclass Correlation Coefficient [ICC] per entrambi è nel range 0,98-0,99) [14].
25
Questa metodica possiede però alcuni difetti: una misurazione precisa richiede molto
tempo, spazi adeguati e un’attrezzatura abbastanza costosa; è necessaria, inoltre, una
notevole collaborazione da parte del paziente (soprattutto nel mantenere fermo l’arto) e una
buona motilità per posizionare l’arto all’interno del contenitore.
Necessita di un’accurata igiene dei materiali con disinfezione del contenitore tra un
paziente e l’altro.
Fornisce una stima del volume dell’intero segmento di un arto immerso, senza però fornire
indicazioni sulla distribuzione spaziale dell’edema.
In definitiva tali difficoltà rendono la volumetria ad acqua poco utilizzabile per un uso di
routine nella pratica clinica, sebbene sia considerato il gold-standard [11,15].
Figura 1.10 - Metodo per la misurazione del volume mediante water displacement (WD)
Misurazione con metro a nastro
Il volume dell'arto può essere calcolato in maniera indiretta partendo da una misurazione
precisa delle circonferenze dell'arto a vari livelli utilizzando un metro a nastro (figura
1.11).
26
Figura 1.11 - Misurazione circonferenze dell'arto con metro a nastro
Tale misurazione presenta il vantaggio di essere rapida, poco costosa e realizzata con
mezzi facilmente reperibili. Ha inoltre il vantaggio di evidenziare la distribuzione parziale
di edema, comparando le misure di diversi segmenti dell'arto.
Con questa tecnica il volume viene calcolato applicando formule per il calcolo di volumi di
solidi geometrici, ai quali i vari segmenti di arto sono assimilati; ovviamente, quanto più la
forma dei diversi segmenti di arto si discosta da quella del braccio teorico su cui si basa la
formula, tanto maggiore sarà l'errore.
La scelta di intervalli di misurazione ristretti si basa sul concetto che l'accuratezza del
calcolo dipende dalla distanza e dal numero totale di punti di misurazione.
In generale la misurazione delle circonferenze dell’arto viene fatta ad intervalli di 4, 8 o 10
cm, oppure si prendono dei punti di riferimento anatomici [7, 9,11,16,17].
Le tipologie di solidi geometrici a cui assimilare i segmenti di arto per il calcolo del
volume (figura 1.13), partendo dalla misurazione delle circonferenze, sono [7,9,18,19,20]:
Tronco di cono:
(h è la lunghezza del segmento considerato; X è la circonferenza nel punto più
distale del segmento di arto misurato e Y è un punto posto a 4 cm al di sopra del
punto X) (figura 1.12)
27
Figura 1.12 - Approssimazione del braccio ad un tronco di cono. X è la circonferenza nel punto più
distale, Y è la circonferenza a distanza h da X.
Cilindro: =
(dove X è la circonferenza misurata ogni 4 cm, partendo dal polso).
Figura 1.13 - Volume geometrico del braccio calcolato con la forma del cilindro o del tronco di cono
(frustrum)
Il metro a nastro deve essere flessibile e di altezza ridotta per rimanere ben aderente alla
cute. Non deve essere effettuata nessuna trazione per evitare la minima compressione dei
tessuti; la tensione con cui l'operatore tende il metro può modificare sensibilmente il
risultato, soprattutto quando la misurazione avviene su arti edematosi.
I punti di misurazione, una volta individuati, devono essere segnati sulla cute con un
pennarello. Nell'esecuzione della misura, il bordo del metro deve essere posizionato al di
28
sotto o al di sopra del segno. L'accuratezza dell'operatore nella lettura della misura è
essenziale: deve essere evitato l'arrotondamento.
Per garantire la riproducibilità della misurazione è necessario individuare in maniera certa
e ripetibile tutti i punti; poiché i diversi punti vengono individuati a partire dal primo punto
(collocato al polso per l'arto superiore), è fondamentale che tale punto sia assolutamente e
precisamente individuabile. In arti fortemente edematosi è più conveniente utilizzare come
primo punto di rifermento una piega cutanea (prima piega cutanea palmare al polso).
Numerosi articoli reperibili in letteratura presentano il confronto tra le misure
centimetriche e volumetriche per le misurazioni degli arti affetti da linfedema [7-8-16-22-23].
Si è evidenziato che il volume calcolato con il metodo del metro a nastro risulta maggiore
del 5% rispetto al volume calcolato con il metodo della volumetria ad acqua. Inoltre si
sono rilevate minori differenze di volume tra volume calcolato con lo spostamento
dell'acqua [21] e volume calcolato con punti di riferimento anatomici (differenza del 2%)
rispetto al volume calcolato con distanze prestabilite partendo dalle punta delle dita [21].
La misura del volume tramite lo spostamento dell'acqua ha una maggiore validità rispetto
alla misura del volume tramite circonferenza perché l'ultimo metodo assume che i segmenti
siano dei coni troncati quando nella realtà non è cosi (approssimazione) [8]. Tuttavia
nessuna delle due metodologie è in grado di fornire informazioni riguardo alla
composizione dei tessuto dell'arto e quindi distinguere cambiamenti di volume relativi alla
componente muscolare, adiposa o liquida extracellulare, ne identificare aree di gonfiore
localizzato.
1.3.2 Tecniche per la quantificazione di volume dell’arto superiore con nuovi metodi
di misura: il Laser Scanner
La misurazione centimetrica è il metodo di misura più utilizzato in clinica e in
particolare nell’Istituto Tumori.
Dalla letteratura emerge che questo metodo presenta alcune problematiche tra cui:
• posizionamento corretto del nastro nel punto della misura e quanto viene stretto
attorno al braccio per misurare la circonferenza;
• il posizionamento diverso del braccio (più o meno piegato) può influenzare la
misura e provocare degli errori;
29
• riproducibilità migliore dell’arto sano rispetto a quello con linfedema dal
momento che l’arto con linfedema risponde in maniera diversa alla forza fisica
applicata (fibrosi e fovea);
• la misura centimetrica non è in grado di fornire informazioni circa la morfologia
dell’arto misurato e quindi la distribuzione e la localizzazione del linfedema nei
vari distretti.
La problematica sostanziale del metodo è legata al fatto che vengono misurate
solamente le circonferenze degli arti e per il calcolo del volume è necessario
approssimare l’arto ad un tronco di cono e utilizzare la formula del frustum.
Dall’analisi del metodo centimetrico è emerso che la misurazione risulta molto soggettiva.
Per questo motivo ci si è chiesti se esiste un metodo migliore per la valutazione del
linfedema.
I progressi tecnologici degli ultimi anni hanno permesso di sviluppare nuovi strumenti in
grado di rilevare informazioni più dettagliate sella struttura del corpo umano; in particolar
modo prenderemo in considerazione la scansione laser.
Tali scanner creano un'immagine tridimensionale dell'intera superficie corporea o delle
singole parti del corpo da un'unica scansione. Consistono tipicamente in un raggio laser
che si muove rispetto all'oggetto da rilevare. Il raggio laser è visto da una videocamera e le
coordinate tridimensionali della superficie dell'oggetto sono calcolate per triangolazione.
Una scansione del corpo produce una nuvola di punti, da cui un computer ricostruisce la
superficie [24].
I risultati di McKinnon et al. [11] e Cau N. et al [25], indicano che la scansione laser è un
metodo accurato e ripetibile per determinare il volume di un oggetto o di un arto. La
misura dei volumi effettuata tramite laser scanner, a confronto con il water displacement, si
è rivelata estremamente accurata per misurare oggetti di volume noto.
Presentano il vantaggio di essere relativamente poco costosi, veloci, precisi, non invasivi,
non hanno alcun contatto con il paziente e non erogano radiazioni. Queste caratteristiche li
rendono interessanti per molte applicazioni cliniche e per indagini epidemiologiche su
larga scala.
30
CAPITOLO 2 - Materiali e metodi
2.1 Obiettivi del lavoro
Questo studio è l’evoluzione di alcuni lavori di tesi precedenti, svolti in collaborazione con la
Struttura Complessa di Cure Palliative, Terapia del Dolore e Riabilitazione dell’Istituto
Nazionale dei Tumori di Milano e si colloca nel’ambito del progetto “5Xmille Polisocial
Award 2012-2013”.
Da tali studi è emerso che la misurazione dei parametri mediante laser scanner è molto
accurata e ripetibile e non dipende dall’operatore che la esegue. Inoltre è stato anche analizzato
un primo soggetto patologico dal punto di vista della valutazione funzionale, ma è stato
necessario ampliare il campione di soggetti per ottenere maggiori evidenze cliniche.
Il primo obiettivo del lavoro è stato quello di confrontare misure di perimetri e volumi di
soggetti affetti da linfedema mediante il metodo centimetrico e laser scanner, considerando un
campione più esteso rispetto al precedente (130 pazienti per un totale di 400 scansioni laser
scanner). Tale confronto è stato effettuato sia sull’arto patologico che sull’arto contro laterale,
andando a sottolineare quali sono i distretti dell’arto maggiormente colpiti da linfedema.
Il secondo obiettivo è stato quello di effettuare una valutazione quantitativa della cinematica
del movimento dell’arto superiore tramite sistema optoelettronico ed implementando due
protocolli specifici: il primo per l’analisi del movimento di reaching, il secondo per studiare
due gesti ampi e molto comuni nella vita quotidiana in un gruppo di 12 soggetti patologici.
Tale analisi si è svolta presso il Laboratorio di Analisi del Movimento “L. Divieti” del
Politecnico di Milano utilizzando un sistema optoelettronico.
Il terzo obiettivo è stato quello di applicare ad un sottogruppo del campione precedente il
protocollo per la valutazione dell’efficacia dei trattamenti effettuando un confronto tra le
misure dell’arto patologico acquisite con il metodo laser scanner ed il metodo centimetrico sui
soggetti, prima e dopo diversi cicli di terapia (trattamento combinato bendaggio –
linfodrenaggio) .
31
In figura 2.1 è schematizzato i passi principali del lavoro.
Figura 2.1 – schema del progetto
2.2 Materiali e metodi
Verranno qui presentati tutti gli strumenti utilizzati nel nostro lavoro.
Il capitolo si suddivide in quattro parti:
nella prima parte viene descritta la procedura seguita per la presentazione
del progetto di ricerca al Comitato Etico dell’Istituto Nazionale dei
Tumori, il laser scanner ed i software utilizzati;
nella seconda viene descritto il campione di soggetti patologici analizzato
per il confronto tra le misure rilevate tramite laser scanner e metodo
centimetrico;
nella terza parte vengono descritti il sistema optoelettronico ed i software
utilizzati;
Linfedema
Valutazione quantitativa del volume
dell'arto
Confronto metodo centimetrico e laser
scanner 3D
Valutazione cinematica del movimento dell'arto
superiore mediante sistema optoelettronico
Caratterizzazione dell'arto superiore nel
gruppo di soggetti patologici
Valutazione dell'efficacia dei
trattamenti
Confronto pre-post trattamento mediante metodo laser scanner
32
nella quarta viene descritto il gruppo di soggetti patologici utilizzato per
l’analisi funzionale, il setup sperimentale utilizzato per la caratterizzazione
dell’arto superiore su tali soggetti ed il metodo di elaborazione delle
acquisizioni sui software.
Nella quinta viene descritto il sottogruppo di soggetti su cui è stata
valutata l’efficacia dei trattamenti e vengono definiti gli indici per la
valutazione dell’edema;
2.2.1 Il Comitato Etico e l’approvazione degli studi clinici sperimentali
Il comitato Etico è un organismo che esamina i protocolli di ricerca ed ha il compito di
valutare la liceità e l’eticità di tutte le attività di ricerca e sperimentazione per evitare che
possano essere lesive o dannose per i pazienti e valutare altresì gli aspetti etici inerenti la
ricerca clinica sperimentale.
La valutazione etica scientifica e metodologica degli studi clinici da parte del Comitato
Etico ha come riferimento quanto previsto dal decreto legislativo 24 giugno 2003, n. 211,
dalla dichiarazione di Helsinki nella sua versione più aggiornata, dalla convezione di
Oviedo, dalle norme di buona pratica clinica, dalle linee guida aggiornate dell’Agenzia
Europea. Nel processo di valutazione i diritti, la sicurezza e il benessere delle persone
coinvolte nello studio prevalgono sugli interessi della scienza e della società.
La Fondazione IRCCS Istituto Nazionale dei Tumori (INT) è stata antesignana in tema di
Comitato Etico (CE). Il “Comitato per la Sperimentazione dei Nuovi Metodi Diagnostici e
Terapeutici” venne costituito in INT il 17 ottobre 1973.
Il Comitato Etico è composto da membri interni ed esterni all’azienda e comprende un
nucleo di esperti interni ed esterni all’INT, costituito da almeno:
due clinici;
un medico di medicina generale territoriale e/o un pediatra di libera scelta;
un biostatistico;
un farmacologo;
un esperto in materia giuridica e assicurativa o un medico legale;
un esperto di bioetica;
un rappresentante del settore infermieristico;
33
un rappresentante del volontariato per l’assistenza e/o associazionismo di tutela dei
pazienti.
Nel nostro caso (figura 2.2) si è dovuta richiedere l’approvazione di due comitati etici:
Il primo per l’analisi ed il confronto della metodica centimetrica attualmente in uso
e la metodica volumetrica 3D nella valutazione del linfedema secondario di arto
superiore. Tale studio è stato utilizzato per la valutazione dell’entità e
dell’andamento temporale di tale patologia e per valutazione dei risultati ottenuti
dai trattamenti effettuati.
Il secondo per la valutazione biomeccanica dell’arto superiore mediante analisi
multifattoriale del movimento.
Il parere favorevole è stato ottenuto in seguito alla presentazione di un documento formale
che riporta in dettaglio il piano di svolgimento di tale studio.
Tale protocollo, dopo aver specificato il titolo della ricerca, viene suddiviso in:
Premessa: sinossi che riassuma le principali caratteristiche dello studio, in questo
caso associate al linfedema di arto superiore secondario a dissezione ascellare per
cancro alla mammella.
Obiettivi : deve essere specificato in maniera esaustiva l’obiettivo primario della
sperimentazione.
Razionale: si riportano sinteticamente lo stato dell’arto dell’arte e le ragioni che
hanno portato a voler verificare sperimentalmente l’ipotesi formulata.
Piano dello studio: vengono descritte le diverse modalità di prova e la relativa
strumentazione impiegata
Popolazione: nel protocollo devono essere esplicitati i criteri di inclusione ed
esclusione dei pazienti, i quali devono essere chiari e non ambigui. I criteri di
inclusione più sono restrittivi, più i gruppi di pazienti saranno omogenei a scapito
della generalizzabilità dei risultati.
Valutazione statistica: in questa sezione si devono riportare le informazioni sulle
modalità di calcolo del campione, l’elenco delle variabili da analizzare, la
definizione delle popolazioni di riferimento e i metodi statistici da utilizzare.
34
Finanziamento: viene specificato l’ente o il programma che provvede al
finanziamento del progetto. In particolare è possibile che venga attivata una
procedura di comodato per strumentazioni e tecnologie; nel nostro caso è stato
stipulato tale contratto tra Politecnico di Milano e l’Istituto Nazionale dei Tumori
per il sistema Laser Scanner 3D.
Bibliografia: devono essere riportate le voci bibliografiche complete di tutte le
ricerche precedenti.
Una volta presentata tale documentazione si procede alla valutazione, da parte del CE, del
razionale del progetto di sperimentazione, dell’adeguatezza del protocollo, nonché della
competenza e idoneità dei ricercatori e di tutte le persone coinvolte nella sperimentazione.
Il CE ha verificato, inoltre, i criteri di inclusione e di esclusione dei soggetti, la fattibilità
della sperimentazione, con riferimento alla possibilità di arruolare un numero adeguato di
soggetti per la durata dello studio, agli spazi, alle risorse di personale e alle risorse
strutturali e tecnologiche.[26]
Figura 2.2 - Sequenza temporale degli eventi
2014 Approvazione
primo Comitato etico
2016 Approvazione
secondo comitato
etico
Settembre 2015 Inizio
tesi
Febbraio 2016 Inizio acquisizioni valutazione funzionale
35
Il comitato etico è anche responsabile di effettuare la revisione del materiale da impiegare
per ottenere il consenso informato dei partecipanti allo studio clinico.
Il consenso informato è una procedura con la quale lo sperimentatore informa il soggetto
che intende partecipare al progetto di tutti gli aspetti pertinenti alla sua decisione, in modo
che la sua accettazione sia consapevole.
Il contenuto deve essere succinto, chiaro e non deve contenere termini medici di difficile
interpretazione.
Il consenso viene rilasciato datando e firmando in calce un documento di accettazione nel
quale devono essere specificati:
Tipo e scopo dello studio;
Modalità di esecuzione della prova sperimentale
2.2.2 La strumentazione per la misura dell’entità del linfedema: Il Laser
Scanner
Il laser scanner utilizzato è il Rodin4D O&P Scan (figura 2.3). Gli elementi che lo
costituiscono sono:
il Wand (digitalizzatore, figura 2.4, a sinistra);
il Transmitter (antenna, figura 2.4, a destra) che emette un campo magnetico che consente di conoscere la posizione del Wand nello spazio;
il software sul computer costituito da:
Rodin4DScan, per effettuare la ricostruzione della forma dopo la scansione;
Rodin4D, per effettuare la costruzione della forma finale.
36
Figura 2.3 - Strumentazione Laser Scanner: con la freccia rossa è indicato il sensore laser con cui
effettuare la scansione; in blu il sistema di elaborazione dei dati e in verde l' interfaccia con cui
visualizzare i dati nel software
Figura 2.4 - Wand (digitalizzatore) a sinistra e antenna a destra
Il laser scanner è di tipo portatile così da consentire l’acquisizione delle immagini
anche in spazi relativamente ridotti e non necessita di una zona dedicata alla sua
installazione.
È un dispositivo capace di emettere un impulso elettromagnetico (laser) e di
ricevere il segnale riflesso, misurando il tempo trascorso e quindi la distanza tra lo
strumento e il punto rilevato. La tecnologia è indolore e non comporta rischi per il
paziente.
Per una scansione ottimale è necessario fissare l’antenna che emette il campo
magnetico (ha un raggio di 70 cm) sull’oggetto o la persona. Per la ricostruzione
tridimensionale verrà definito un sistema di coordinate assolute; questo sistema di
37
riferimento verrà individuato a partire dalla posizione dell’antenna posta in
prossimità dell’area da analizzare o reso solidale con il soggetto stesso.
Dopo aver iniziato la scansione, l’antenna non deve muoversi rispetto alla
superficie. Il Wand deve rimanere in permanenza nel campo magnetico emesso
dall’antenna durante l’acquisizione e l’oggetto o la persona da digitalizzare deve
essere immobile.
La distanza tra la superficie da digitalizzare e il Wand durante l’acquisizione deve
essere uguale a 15 cm circa: essa corrisponde all’intersezione della linea di mira
del laser con quella della fotocamera.
La risoluzione e l’accuratezza di tale strumento è dell’ordine di 0,5 mm. La
velocità di acquisizione è stimabile intorno ai 20000 punti al secondo così da
ridurre i tempi di scansione. La durata delle acquisizioni non è elevata e non
prevede il contatto dello strumento con la superficie corporea del soggetto
sottoposto alla scansione.
Nello specifico la digitalizzazione si ottiene scannerizzando fascia per fascia
l’oggetto o la persona. Per ottenere una forma omogenea, bisogna effettuare un
passaggio fluido mantenendo la distanza appropriata. La direzione del laser e
della fotocamera deve essere costantemente di fronte alla superficie da
digitalizzare.
La fase di acquisizione può essere divisa in tre sottofasi:
• la scansione (effettuata con il laser scanner);
• la ricostruzione della forma (elaborata tramite il software Rodin4DScan);
• la costruzione della forma (elaborata tramite il software Rodin4D).
Con lo scanner si possono manipolare due tipi di forme 3D: le forme “grezze”
derivanti dalla digitalizzazione e le forme di tipo cilindrico “rettificabili”.
L’obiettivo è rendere la forma “rettificabile”.
Vediamo quali sono le fasi che caratterizzano il processo di acquisizione fino alla
creazione dell’immagine elaborata dal software.
Scansione e acquisizione dell'immagine. L'operazione di scansione
consiste nel passaggio del laser scanner sulla superficie di interesse.
38
Questa fase è resa più agevole dalla possibilità di monitorare le zone di
scansione in tempo reale tramite l'interfaccia grafica del software di
gestione dello scanner.
Ricostruzione della forma su Rodin4DScan.
o Creazione della nuvola di punti. Dopo la fase di scansione il dato in
uscita dal sistema scanner 3D nel software, è una nuvola di punti come
mostrato nella figura 2.4 (al centro)
o Elaborazione della forma "grezza". La nuvola di punti viene
elaborata in modo da eliminare artefatti, raddrizzare l'immagine,
eliminare eventuali passate del Wand sulla superficie effettuate in
maniera non ottimale (figura 2.5).
o Generazione della forma chiusa "rettificabile". A questo punto
bisogna elaborare correttamente i dati acquisiti attraverso un processo
di interpolazione in cui viene generata una superficie chiusa
rappresentativa dell'arto analizzato.
Esportazione in Rodin4D e calcolo dei parametri di interesse. Una
volta creata la superficie chiusa, il file contenente la ricostruzione 3D
verrà elaborato per il calcolo dei parametri geometrici di interesse (figura
2.6)
Figura 2.5 - Successione di passi per l'elaborazione della forma scansionata. L'immagine a sinistra è
l'arto alla fine della scansione che risulta composta da una nuvola di punti (immagine al centro),
l'immagine a destra rappresenta la forma chiusa
39
È possibile calcolare molteplici parametri, tra cui perimetri, volumi, distanza di un
punto da un piano, distanza di un punto da una linea .
Le misure (nel nostro caso, morfologiche dell'arto) possono poi essere inserite in
un report dedicato.
Il report fornito automaticamente dal programma appariva poco chiaro e le
informazioni venivano presentate in modo parziale e confuso (figura 2.7);
pertanto abbiamo sviluppato una macro su Excel di modo tale da avere una lettura
dei parametri di più facile interpretazione.
Figura 2.6 - Elaborazione in Rodin 4D con calcolo dei perimetri (a sinistra) e dei volumi sia parziali che totali (a
destra)
40
Figura 2.7- Esempio di report fornito automaticamente dal programma Rodin4D
2.2.3 Confronto tra metodo centimetrico e metodo laser scanner su soggetti
patologici e caratterizzazione del gruppo di pazienti analizzato
Le prove di confronto tra metodo centimetrico e metodo laser scanner sono state
effettuate su 200 pazienti (400 scansioni) affette da linfedema monolaterale, e
sono stati valutati i volumi di entrambi gli arti.
In tabella 2.1 sono riportate le caratteristiche dei soggetti analizzati.
Numero pazienti Età media (sd)
[anni]
Peso medio (sd)
[Kg]
Altezza media (sd)
[cm]
200 63,77 (8,63) 64,27 (9,58) 161,05 (5,89)
Tabella 2.1 - Media e deviazione standard (tra parentesi) delle caratteristiche dei soggetti analizzati per
la misura con laser scanner e metodo centimetrico
Per la misurazione centimetrica le operatrici non hanno avuto bisogno di nessun
supporto, i soggetti sono rimasti in piedi con il braccio in estensione.
41
Le misure sono state prese, intervallate ogni 4 cm, partendo dal punto di repere
del polso (figura 2.8).
Tutti i dati sono stati riportati su un supporto cartaceo e poi inseriti in un database
dove sono stati calcolati i volumi parziali e il volume totale dell’arto,
implementando la formula
del frustum.
Figura 2.8 – Misura centimetrica con i segni ogni 4 cm (a sinistra), operatrice che sta effettuando la
misura con il metro a nastro (a destra)
Per le misurazioni con il laser scanner è stato necessario definire un set up
sperimentale adatto per rendere le misure il più agevoli e corrette possibili.
La posizione utilizzata prevede il soggetto in piedi con l’arto in abduzione a 90°,
il gomito esteso e la mano poggiata su un supporto opaco regolabile in base
all’altezza della paziente (figura 2.9)
L’antenna è posizionata sull’epicondilo laterale dell’omero.
Per ogni scansione sono state fatte, mediamente, 8-9 passate.
Il setup sperimentale è stato stabilito in base ad alcuni criteri:
• scelta di una posizione comoda per la disposizione dell’arto del soggetto, in
modo da evitare innanzitutto artefatti da movimento e dolore ed affaticamento;
• scelta di una posizione per la disposizione dell’arto del soggetti che sia pratica
anche per l’operatore che effettua la scansione e che gli permetta di effettuare con
il wand delle passate fluide e veloci;
42
• scelta del supporto fisso di un’altezza tale da permettere al soggetto di tenere
l’arto a 90° rispetto al tronco, ben disteso e immobile.
Una volta effettuata la scansione, l’operatore attiva il puntatore presente sul Wand
al fine di registrare i punti precedentemente segnati sulla cute, definiti ogni 4 cm
partendo dalla piega del polso.
A questo punto, utilizzando il software Rodin4D, sulla figura vengono calcolati i
perimetri in corrispondenza di ciascun punto registrato (P1, P2, P3, P4, P5, P6,
P7, P8, P9, P10, P11) e i corrispondenti volumi parziali compresi tra due
perimetri successivi (V1, V2, V3, V4, V5, V6, V7, V8, V9, V10). Inoltre vengono
anche rilevati i volumi di avambraccio (V av) e braccio (V br) ( definiti in base
alla posizione dell’epicondilo ) ed infine il volume totale (V tot) (figura 2.6).
Figura 2.9 - Setup sperimentale. Paziente in posizione per l'acquisizione e operatrice che esegue la
scansione
2.2.4 La strumentazione per la misura della limitazione funzionale: il sistema
optoelettronico
La valutazione quantitativa della funzionalità dell’arto superiore su un gruppo di controllo e su
un primo paziente patologico è stata effettuata presso il Laboratorio di Analisi del Movimento
“L. Divieti” del Politecnico di Milano, utilizzando un sistema optoelettronico.
Il sistema optoelettronico utilizzato è il sistema ELITE ed i principali componenti che lo
costituiscono sono:
i marcatori passivi
telecamere ad infrarossi (telecamere BTS) (figura 2.10)
43
il software dedicato all’ elaborazione dei dati acquisiti: pacchetto SMART-SUITE,
costituito da 3 programmi:
- SMARTcapture,
- SMARTtracker,
- SMARTanalyzer
I marcatori passivi sono costituiti da supporti in materiale plastico ricoperti da una
pellicola catarifrangente, in polvere di alluminio; hanno una forma sferica con un diametro
che varia dai 3 ai 20 mm; sono posizionati sulla superficie corporea del soggetto mediante
biadesivo ipoallergenico e riflettono i raggi nel vicino infrarosso emessi dagli illuminatori
delle telecamere.
Grazie ai marcatori, si determinano l’orientamento e la posizione dei segmenti corporei e
degli angoli da essi determinati. Di solito i marcatori vengono posizionati sul soggetto in
corrispondenza di punti di repere anatomico, i quali sono individuabili tramite palpazione.
E’ da notare, però, che i marker passivi richiedono un sistema di preelaborazione per poter
essere identificati e classificati (procedura di tracking).
Le telecamere BTS sono dotate di un sensore CCD e di un opportuno filtro ottico che rende
riconoscibili i marcatori rispetto alla scena.
Figura 2.10 -Telecamera BTS
Esse registrano sia segnali infrarossi superiori ad una certa intensità che un’immagine
bidimensionale del marcatore. E’ sufficiente, quindi, che almeno due telecamere abbiamo
44
nel loro campo visivo il marcatore perché ne sia determinata la posizione tridimensionale
x, y, z.
La frequenza di acquisizione delle immagini è di 50-60 Hz; questa frequenza è utilizzata
per movimenti lenti (come ad esempio il cammino) mentre per movimenti più rapidi si usa
una frequenza più alta, fino a 1000 immagini al secondo.
Lavorando le telecamere nell’ambito dell’infrarosso il sistema è assolutamente non
invasivo. Note le coordinate tridimensionali dei marker è possibile quindi calcolare
traiettorie, grandezze angolari (e quindi determinare angoli di flesso-estensione, abdo-
adduzione e extra-intra rotazione delle principali articolazioni), velocità, accelerazioni e
conoscere quindi in dettaglio la cinematica del movimento del segmento corporeo sul quale
sono stati posizionati i marker.
All’interno del laboratorio di analisi del movimento “L.Divieti” le otto telecamere sono
disposte in una configurazione tale da ottimizzare la visione dei marcatori all’interno del
volume di lavoro, compatibilmente con le esigenze di analisi dei movimenti che vi
vengono svolte. Prima di procedere con l’acquisizione è necessario effettuare la
calibrazione del sistema usando il programma SMARTcapture.
Dopo tale procedura, si passa alla fase di acquisizione la quale può essere suddivisa in:
preparazione dei soggetti,
posizionamento dei marker,
acquisizione delle prove.
45
2.2.5 Valutazione della funzionalità dell’arto superiore: scelta dei movimenti da
indagare, caratterizzazione del gruppo di pazienti analizzato e descrizione della
procedura di acquisizione
La valutazione della funzionalità dell’arto superiore è stata effettuata analizzando 12
soggetti patologici e si è scelto di prendere in considerazione i movimenti di reaching,
flesso-estensione e abdo-adduzione.
In tabella 2.3 sono riportate le caratteristiche dei soggetti analizzati.
Numero pazienti Età media (sd)
[anni]
Peso media (sd)
[Kg]
Altezza media (sd)
[cm]
12 63, 08(11,8) 62,75 (10,35) 162,25 (7,11)
Tabella 2.2 - Media e deviazione standard (tra parentesi) delle caratteristiche dei soggetti analizzati per
la valutazione funzionale
Movimento di reaching
Il primo movimento da analizzare è stato quello di reaching, un movimento semplice che
ricalca un gesto tipico della vita quotidiana che può essere il raggiungimento di un oggetto.
Misure antropometriche
Prima di posizionare i marker è fondamentale prendere le seguenti misure antropometriche
bilateralmente (figura 2.11):
Distanza misurata lungo l’asse verticale del tronco tra l’acromion e la fossa
giugulare sternale (mm)
Distanza tra gli epicondili mediale e laterale del gomito (mm)
Larghezza del polso (mm)
Spessore della mano (mm)
Distanza tra l’acromion e la punta del dito indice (mm)
46
Figura 2.11 - Rappresentazione grafica delle misure antropometriche effettuate sui soggetti
Posizionamento dei marker
I marker vengono posizionati sul soggetto sui seguenti repere anatomici:
acromion (bilateralmente)
C7
Epicondilo mediale e laterale dell’omero (bilateralmente)
processo stiloideo di ulna e radio (bilateralmente)
testa del secondo osso metacarpale (bilateralmente)
dito indice (bilateralmente)
Vengono poi posizionati 3 marker sul tavolo per identificare il target da raggiungere.
Inoltre, solo per la prova statica, viene posizionato un marker sul target da raggiungere, che
poi viene rimosso per le prove di reaching.
Acquisizione delle prove
Il soggetto è seduto davanti ad un tavolo ad altezza regolabile con gli arti superiori flessi
sul piano di appoggio in modo che il gomito sia flesso a circa 90°. Si è posizionato un
riferimento (con del nastro adesivo) sul tavolo in corrispondenza della punte delle dita
delle mani in modo che sia fissata la posizione iniziale delle mani sul tavolo.
Il foglio con il target da raggiungere viene posizionato sul tavolo, di fronte al soggetto, in
modo che il centro del target sia ad una distanza pari all’80% della lunghezza dell’arto
superiore (prendere come riferimento l’arto superiore più compromesso).
47
Vengono eseguite due tipi di prove:
Prova statica (con 4 marker sul foglio dove è posizionato il target): al soggetto viene
chiesto di mantenere la posizione iniziale per 5 secondi. Acquisita la prova statica viene
rimosso il marker sul target.
Prove dinamiche: al soggetto viene chiesto di raggiungere il target sul tavolo, prima con
l’arto destro e poi con il sinistro. Nello specifico si richiede al soggetto di svolgere 30
ripetizioni continue del movimento a velocità naturale. Si richiede una prova con l’arto
destro e una prova con l’arto sinistro.
Movimenti di flesso-estensione e abdo-adduzione
La valutazione della funzionalità dell’arto superiore si è poi concentrata sullo studio
dell’articolazione glenoomerale; questa è l’articolazione dotata di maggiore mobilità nel
corpo umano ed articola la testa dell’omero con la fossa glenoidea della scapola.
Un numero ragguardevole di muscoli attraversa questa articolazione e, grazie ai punti di
inserzione e alle linee d’azione che li caratterizzano, alcuni di essi contribuiscono
simultaneamente a differenti movimenti dell’omero.
La flessione dell’articolazione glenoomerale è legata principalmente al deltoide anteriore
ed alla porzione clavicolare del grande pettorale. In assenza di carico l’estensione
dell’articolazione è prodotta dall’azione della forza di gravità senza richiesta di azione
muscolare; nel caso sia necessario attuare questo movimento contro una resistenza
intervengono i muscoli che sono situati sulla parte posteriore dell’articolazione.
L’abduzione dell’articolazione glenoomerale è legata principalmente al deltoide e al
sopraspinato. Come per l’estensione, l’adduzione dell’arto a gomito esteso avviene per
mezzo della forza di gravità, con i muscoli abduttori che controllano la velocità del
movimento; se è presente una resistenza da vincere intervengono anche i muscoli
adduttori.
La scelta dei gesti da analizzare è ricaduta appunto su un movimento di flesso-estensione
(alzata frontale) e un movimento di abdo – adduzione (alzata laterale), in quanto si tratta di
movimenti ampi e molto frequenti nella vita quotidiana che potrebbero essere inficiati sia
dalla presenza di un aumentato volume dell’arto che dalle aderenze relative alla cicatrice
48
chirurgica e dall’indebolimento o la mancanza di alcuni gruppi muscolari asportati durante
la mastectomia.
Misure antropometriche
Le misure antrometriche effettuate sono le stesse relative al movimento di reaching (vedi
figura 2.11)
Posizionamento dei marker
I marker passivi sono posizionati in corrispondenza dei seguenti punti di repere anatomici:
acromion (bilateralmente)
C7
Epicondilo mediale e laterale dell’omero (bilateralmente)
processo stiloideo di ulna e radio (bilateralmente)
testa del secondo osso metacarpale (bilateralmente)
unghia dell’indice (bilateralmente)
sacro
RAsis, LAsis
I marker usati hanno un diametro di 15 mm e sono posizionati su un pin con l’eccezione
del marker posizionato sull’ unghia dell’ indice (marker emisferico).
La figura 2.12 mostra il posizionamento dei marker su un soggetto.
49
Figura 2.12 - Marker posizionati sul soggetto
Acquisizione delle prove
Di seguito è riportata la descrizione dettagliata dei due movimenti che i soggetti devono
eseguire. Il soggetto è posizionato al centro del volume di lavoro calibrato in modo da
garantire una visuale ottimale dei marker durante il movimento da parte del maggior
numero di telecamere possibili.
Ciascun movimento è ripetuto consecutivamente 30 volte per ciascuna prova e il soggetto
viene lasciato libero di eseguire i movimenti a velocità naturale.
Le prove vengono eseguite separatamente per l’arto destro e per l’arto sinistro in questo
ordine. Per ciascun braccio vengono acquisite quattro prove, due senza carico e due con un
carico da 1 kg.
Movimento di flesso-estensione (alzata frontale)
Il paziente è comodamente seduto su uno sgabello ad altezza regolabile (senza schienale e
braccioli) con le braccia lungo il corpo ed entrambi i piedi paralleli poggiati sul pavimento
in una posizione comoda; il paziente deve mantenere il tronco e la testa in posizione più
verticale possibile, guardare dritto in avanti ed eseguire la massima elevazione dell’ arto
superiore e ritornare alla posizione iniziale, per 30 volte consecutive, mantenendo il gomito
50
il più possibile esteso; il movimento deve essere eseguito in maniera comoda e ad una
velocità naturale (figura 2.13).
Figura 2.13 - Soggetto che esegue il movimento di elevazione frontale
Movimento di abdo-adduzione (alzata laterale)
Il paziente è comodamente seduto su uno sgabello ad altezza regolabile (senza schienale e
braccioli) con le braccia lungo il corpo ed entrambi i piedi paralleli poggiati sul pavimento
in una posizione comoda; il paziente deve mantenere il tronco e la testa in posizione più
verticale possibile, guardare dritto in avanti ed eseguire i movimenti di adbo-adduzione più
ampi possibili, per 30 volte consecutive, mantenendo il gomito il più possibile esteso; il
movimento deve essere eseguito in maniera comoda e ad una velocità naturale (figura
2.14).
51
Figura 2.14 - Soggetto che esegue il movimento di abdo-adduzione
Eseguite le 4 prove di alzata frontale e laterale (con arto patologico e arto contro laterale),
vengono ripetute le medesime mediante l’utilizzo di un carico pari a 1 Kg per verificare
un’eventuale insorgenza precoce del fenomeno della fatica nell’arto patologico in rapporto
al contro laterale sano.
La visualizzazione immediata dei dati acquisiti favorisce l’individuazione in tempo reale di
una eventuale prova difettosa offrendo cosi la possibilità di ripeterla.
Elaborazione delle prove
Dopo la procedura di acquisizione del movimento, inizia la fase di elaborazione.
Per la ricostruzioni 3D dei dati viene utilizzato il programma TrackLab; si tratta di un
ambiente grafico interattivo che permette di ricostruire i dati bidimensionali acquisiti dalle
telecamere e quelli provenienti dalla calibrazione, al fine di ottenere un’immagine
tridimensionale del movimento e del percorso di ogni singolo marker.
Permette, inoltre, di assegnare un nome ad ogni marker, stabilito mediante la creazione di
un modello opportuno. Dopo aver creato il modello, possiamo accoppiare i singoli punti di
tale schema ai marker rappresentati nel file di acquisizione.
52
L’operazione di tracking è la prima fase di elaborazione dei dati: rappresenta il
collegamento logico di due frame successivi, in modo da individuare l’andamento
temporale di ogni singolo marker che costituisce la stick figure.
Successivamente i dati vengono analizzati tramite l’utilizzo del programma
SMARTanalyzer.
Tale programma consente di sviluppare diverse operazioni, quali:
il calcolo di tutti i parametri necessari all’utente per una completa analisi
biomeccanica del gesto motorio;
la creazione di protocolli di analisi, grazie ad un’interfaccia grafica a blocchi;
l’importazione e l’esportazione dei dati acquisiti con altri sistemi o di elaborati
eseguiti con altri software;
la visualizzazione degli spostamenti di ciascun marker lungo le tre dimensioni del
sistema di riferimento del laboratorio;
la creazione di report clinici, in cui si schematizzano, con grafici e tabelle, tutti i
dati di maggior interesse elaborati.
Il protocollo utilizzato per il movimento di reaching permette di ricavare i seguenti
parametri:
Parametri di velocità
Velocità media di andata [m/s]: velocità massima raggiunta durante la fase di
andata mediata sulle trenta ripetizioni
Parametri lineari
ROM: differenza tra l’angolo massimo e l’angolo minimo, considerando
l’articolazione del gomito
Essendo entrambi i movimenti sviluppati principalmente su un unico piano nello spazio
(rispettivamente piano frontale e sagittale), si è sviluppato un protocollo in grado di
calcolare gli angoli piani tra il versore j relativo alla terna solidale al movimento del
braccio e l’asse Y della terna assoluta del laboratorio, entrambi proiettati sulla spalla
(figura 2.15).
53
α
Figura 2.15- Posizionamento dell’asse Y della terna assoluta di laboratorio (blu), dell’asse y della terna mobile
(rosso) e angolo calcolato alla spalla α .
Il protocollo sviluppato per i movimenti di flesso estensione e abdo-adduzione permette di
ricavare i seguenti parametri:
Parametri temporali:
Durata prova [s]: intervallo di tempo che intercorre tra la prima ed ultima
ripetizione
Durata cicli [s]: intervallo di tempo che intercorre tra l’inizio e la fine di una
singola ripetizione
Durata Going phase [s]: intervallo di tempo che intercorre tra la quota minima, che
coincide con l’inizio della ripetizione, e la quota massima raggiunta
Durata Returning phase [s]: intervallo di tempo che intercorre tra la quota massima
raggiunta e la quota minima, che coincide con la fine della ripetizione.
Plateau [s]: tempo che intercorre tra la fine di una ripetizione e l’inizio di una
successiva
Parametri di velocità:
Velocità [m/s]: velocità di esecuzione del gesto
Velocità di picco durante la Going phase [m/s]: velocità massima raggiunta durante
la fase di andata, che coincide con il raggiungimento della quota massima
Velocità di picco durante la Returning phase [m/s]: velocità massima raggiunta
durante la fase di ritorno, che coincide con il raggiungimento della quota minima
Parametri lineari relativi all’articolazione della spalla:
angoli PIANI massimi [°]:valore angolare massimo raggiunto durante una
ripetizione
54
angoli PIANI minimi [°]: valore angolare minimo raggiunto durante una ripetizione
ROM PIANI [°]: differenza tra l’angolo PIANO massimo e l’ angolo PIANO
minimo
2.2.6 Valutazione dell’effetto dei trattamenti e caratterizzazione del gruppo di
pazienti analizzato
Dal gruppo dei 200 soggetti esaminati sin dall’inizio di questo lavoro è stato possibile definire
un sottogruppo di pazienti che si sottopongono periodicamente a cicli di trattamenti per la
riduzione del linfedema. Il duplice scopo di questa ulteriore indagine è sia quello di valutare la
sensibilità dello strumento alle variazioni del linfedema, che valutare l’eventuale
miglioramento della patologia e quindi l’efficacia dei trattamenti stessi.
Le prove sono state effettuate su 24 pazienti sottoposte ad un trattamento combinato di
linfodrenaggio manuale e bendaggio.
In tabella 2.3 sono riportate le caratteristiche dei soggetti analizzati e la durata dei
trattamenti.
Numero pazienti Età media (sd)
[anni]
Peso media (sd)
[Kg]
Altezza media (sd)
[cm]
24 62,1(10,79) 61(9,22) 159,5(6,14)
Tabella 2.3 - Media e deviazione standard (tra parentesi) delle caratteristiche dei soggetti analizzati per
la misura pre e post trattamenti
2.2.7 Indici per la valutazione dell’efficacia del trattamento
Lo studio della distribuzione del linfedema nei vari distretti dell’arto superiore e la sua
variazione in seguito ai trattamenti è stato effettuato utilizzando determinati indici scelti
dalla letteratura [27]:
l’entità di variazione iniziale di edema
55
l’entità di variazione finale di edema:
la percentuale di variazione dell’edema:
(dove, Pi e Pf sono il volume iniziale e finale dell’arto patologico, Si e Sf sono il volume
iniziale e finale dell’arto sano).
Δpre e Δpost sono gli indici di asimmetria tra arto sano e arto patologico e valutano l’entità
della variazione in termini di volume dell’arto con edema rispetto all’arto sano.
L’ indice Δ% invece definisce la variazione dell’edema nel pre-post trattamento e viene
utilizzato per caratterizzare l’efficacia del trattamento.
In letteratura è presente una scala definita dal “Consensus document of the International
Society of Lymphology” (Ottobre 2013) [5] che, definendo delle soglie, suddivide le
pazienti in gruppi in base al grado di linfedema.
L’indice valutato è il Δpre e le soglie di significatività sono:
Δpre < 20% edema MINIMO
Δpre > 20% e Δpre <= 40% edema MODERATO
Δpre > 40% edema SEVERO
L’indice per valutare l’efficacia del trattamento è il Δ% e la soglia di significatività è stata
impostata al 20%. Si è ipotizzato che una variazione maggiore del 20% sia significativa.
Per identificare un miglioramento l’indice deve avere un valore minore del -20% tra pre e
post trattamento, per il peggioramento una variazione maggiore del 20% mentre il
mantenimento costante del linfedema è considerato con una variazione compresa entro il
20%.
56
2.3 Analisi statistica
Per l’analisi statistica è stato utilizzato il software SPSS Statistics.
Verificato tramite il test di Shapiro-Wilk che i dati ottenuti non seguono una distribuzione
di probabilità normale, per l’analisi sono stati utilizzati i test non parametrici (non
implicano la stima di parametri statistici come media, deviazione standard, varianza, ecc.).
In particolare per il confronto tra i due metodi di misura e per l’efficacia dei trattamenti si è
utilizzato il Wilcoxon test (test che effettua il confronto delle medie tra due gruppi di
campioni appaiati). In entrambi i test si è calcolato per ogni variabile la mediana e IQR (o
Inter Quartile Range), riportati poi nel capitolo relativo ai risultati.
Per stabilire la positività del test si è utilizzato un livello di significatività (p-value) pari a
0.05, che indica la possibilità di rilevare una differenza statisticamente significativa tra i
due gruppi analizzati.
Nella sezione relativa alla valutazione della funzionalità dell’arto superiore per valutare la
relazione tra i volumi ed i parametri caratteristici del movimento è stato utilizzato lo
Spearman Rank order Correlation che fornisce una misura statistica non parametrica di
correlazione.
57
CAPITOLO 3 – Risultati e discussione
In questo capitolo verranno presentati i risultati ottenuti.
La prima parte del capitolo è relativa al confronto tra i metodi centimetrico e laser scanner
per la valutazione del volume dell’arto superiore in un gruppo di pazienti affette da
linfedema monolaterale, sia considerando l’arto sano che non.
La seconda parte è relativa alla valutazione dei parametri scelti per l’analisi della
funzionalità di arto superiore in un gruppo di soggetti patologici effettuata con il sistema
optoelettronico.
Inoltre viene valutata una eventuale insorgenza precoce del fenomeno della fatica nell’arto
patologico (in rapporto al contro laterale sano).
La terza parte del capitolo indaga l’efficacia dei trattamenti effettuando un confronto tra le
misure volumetriche dell’arto patologico acquisite prima e dopo un ciclo di terapia
(trattamento combinato linfodrenaggio + bendaggio. Inoltre, data la morfologia dell’arto
edematoso, viene studiata la differenza in termini di asimmetria tra arto patologico e sano
al fine di valutare i distretti maggiormente colpiti da linfedema.
58
3.1 Confronto tra i due metodi di valutazione per l’arto superiore:
centimetrico e laser scanner
Di seguito proponiamo le tabelle 3.1 e 3.2 relative al confronto tra metodo centimetrico e
metodo laser scanner considerando l’arto non patologico.
Per l’analisi statistica è stato utilizzato il Wilcoxon test con una soglia di significatività pari
a 0,05.
Unit Met. Centimetrico Met. LS3D
P_1 mm 160 (19) 170 (16)*
P_2 mm 165 (25.5) 170.5 (23)*
P_3 mm 181.5 (30) 190 (30.7)*
P_4 mm 210 (35) 215.5 (34.8)*
P_5 mm 230 (35.5) 237 (35)*
P_6 mm 240 (30) 249 (32)*
P_7 mm 245.5 (30.5) 253 (33.2)*
P_8 mm 250 (40) 263.5 (41.5)*
P_9 mm 267.5 (45) 279 (48.5)*
P_10 mm 280 (50.5) 294 (53)*
P_11 mm 290 (55) 299 (57.3)*
Tabella 3.1 –Mediana e quartile range (tra parentesi) dei valori relativi al confronto dei perimetri tra metodo
centimetrico e metodo laser scanner.*= p-value < 0,05
59
Unit Met. Centimetrico Met. LS3D
V_1 dm3 0.085 (0.01) 0.07 (0.02)*
V_2 dm3 0.1 (0.04) 0.09 (0.03)*
V_3 dm3 0.12 (0.04) 0.13 (0.04)
V_4 dm3 0.15 (0.05) 0.16 (0.05)*
V_5 dm3 0.22 (0.06) 0.18 (0.05)*
V_6 dm3 0.19 (0.05) 0.19 (0.05)
V_7 dm3 0.2 (0.06) 0.2 (0.05)
V_8 dm3 0.22 (0.07) 0.22 (0.08)*
V_9 dm3 0.24 (0.08) 0.24 (0.08)
V_10 dm3 0.25 (0.09) 0.24 (0.11)
V_TOT dm3 1.59 (0.043) 1.59 (0.44)
Tabella 3.2 –Mediana e quartile range (tra parentesi) dei valori relativi al confronto dei volumi tra metodo
centimetrico e metodo laser scanner.*= p-value < 0,05
Per quanto riguarda i perimetri abbiamo ottenuto 11 su 11 variazioni statisticamente
significative mentre per quanto riguarda i volumi le variazioni statisticamente significative
sono state 5 su 11.
60
Di seguito riproponiamo le tabelle 3.3 e 3.4 relative al confronto tra metodo centimetrico e
metodo laser scanner considerando l’arto patologico.
Unit Met. Centimetrico Met. LS3D
P_1 mm 170 (20) 181 (23)*
P_2 mm 185 (38.8) 192 (40.7)*
P_3 mm 211 (40) 218.5 (41.8)*
P_4 mm 240 (40) 250 (44.7)*
P_5 mm 260 (40.5) 270.5 (41.7)*
P_6 mm 270 (40) 284 (38.8)*
P_7 mm 270 (39.5) 282 (33.8)*
P_8 mm 280 (40) 292 (40.7)*
P_9 mm 290 (40) 302.5 (47)*
P_10 mm 300 (50) 313 (55)*
P_11 mm 300 (45) 315 (52.5)*
Tabella 3.3 –Mediana e quartile range (tra parentesi) dei valori relativi al confronto dei perimetri tra metodo
centimetrico e metodo laser scanner.*= p-value < 0,05
Unit Met.
Centimetrico Met. LS3D
V_1 dm3 0.1 (0.03) 0.09 (0.03)*
V_2 dm3 0.12 (0.05) 0.13 (0.03)*
V_3 dm3 0.16 (0.07) 0.17 (0.07)*
V_4 dm3 0.2 (0.07) 0.21 (0.08)*
V_5 dm3 0.18 (0.05) 0.24 (0.08)*
V_6 dm3 0.23 (0.05) 0.24 (0.06)*
V_7 dm3 0.24 (0.06) 0.24 (0.07)
V_8 dm3 0.25 (0.08) 0.27 (0.09)*
V_9 dm3 0.27 (0.09) 0.28 (0.09)*
V_10 dm3 0.28 (0.08) 0.265 (0.09)
V_TOT dm3 1.91 (0.56) 2.005 (0.59)*
Tabella 3.4 –Mediana e quartile range (tra parentesi) dei valori relativi al confronto dei volumi tra metodo
centimetrico e metodo laser scanner.*= p-value < 0,05
61
La maggior parte dei risultati sono statisticamente significativi, in particolar modo per
quanto riguarda i perimetri abbiamo ottenuto 11 su 11 variazioni statisticamente
significative mentre per quanto riguarda i volumi le variazioni statisticamente significative
sono state 9 su 11.
Questi dati riflettono, di primo impatto, la problematica del metodo centimetrico di avere i
valori di volume che contengono errori di approssimazione dovuti all’implementazione
della formula del frustum. Al contrario il metodo laser scanner possiede una maggior
accuratezza nella ricostruzione reale dell’oggetto in esame, in particolar modo quando
abbiamo a che fare con morfologie irregolari tipiche dall’arto edematoso.
Nonostante finora si sia svolta un’analisi finalizzata a cogliere le differenze tra il metodo
centimetrico e il metodo laser scanner abbiamo voluto verificare che i due metodi fossero
globalmente confrontabili. A tale proposito abbiamo scelto di rappresentare graficamente i
risultati di volume totale ottenuti sia con un metodo che con l’altro, distinguendo tra arti
sani e patologici. Per queste rappresentazioni abbiamo utilizzato lo scatter-plot e il Bland-
Altman plot. Quest’ultimo grafico in particolare serve appositamente per confrontare se
due misure sono della stessa natura.
Di seguito proponiamo le figure 3.1 e 3.2 contenenti i grafici relativi al confronto tra
metodo centimetrico e metodo laser scanner considerando l’arto patologico e non
patologico.
Figura 3.1 – Scatter-plot (sinistra) e Bland-Altman plot (destra) per arti patologici
62
Figura 3.2 – Scatter-plot (sinistra) e Bland-Altman plot (destra) per arti non patologici
Per quanto riguarda gli scatter-plot abbiamo ottenuto rette interpolanti con pendenza di
0,61 sia per i patologici che per i sani ( 0,5 caso ideale) e valori di moderatamente alti.
In particolare 0,738 per gli arti patologici e 0,762 per gli arti sani. Tali risultati affermano
quindi una confrontabilità dei risultati ottenuti con i due metodi. Possiamo inoltre avere
conferma di ciò analizzando i Bland-Altman plot. In tali grafici infatti le linee orizzontali
rappresentano la media delle differenze, e la media delle differenze ± 1,96 SD. La media
delle differenze permette di stimare se una delle due metodiche sottostima o sovrastima il
valore rispetto all’altra, mentre le altre due righe costituiscono l’intervallo di confidenza.
Nel nostro caso la maggior parte dei punti, sia per i patologici (91,5% ) che per i sani
(90%) , si trova all’interno delle due linee di confidenza confermando che le due
metodiche forniscono risultati congruenti, nonostante il laser scanner risulti più accurato e
preciso.
63
3.2 Valutazione della funzionalità di arto superiore effettuata con sistema
optoelettronico
Un sottogruppo di 12 soggetti patologici è stato esaminato anche dal punto di vista
funzionale utilizzando il sistema optoelettronico.
La valutazione della funzionalità dell’arto superiore si è concentrata sul movimento di
reaching e su due gesti ampi e che ben rispecchiano le attività della vita quotidiana ovvero
l’alzata frontale e l’alzata laterale.
Reaching
Abbiamo inizialmente considerato il movimento di reaching, valutato su un sottocampione
di 4 soggetti appartenenti al gruppo dei 12 esaminati per la valutazione funzionale.
Su tale sottocampione, scelto a titolo esemplificativo, abbiamo effettuato sia dei confronti
qualitativi sulla traccia della coordinata del dito, sia dei confronti sui due gruppi (arto sano
e arto patologico), analizzando i due parametri descritti in materiali e metodi.
Nelle tabelle 3.5 e 3.6 si riportano i valori medi e di deviazione standard di tutti i parametri
presi in esame che caratterizzano il movimento di reaching durante 30 ripetizioni.
SANI ROM gomito (sd) [°] Vel media andata (sd) [m/s]
Soggetto 1 54,78 (2,48) 0,392 (0,039)
Soggetto 2 46,2 (2,94) 0,56 (0,097)
Soggetto 3 51,52 (1,25) 0,451 (0,039)
Soggetto 4 51,75 (1,97) 0,384 (0,031)
Tabella 3.5 - Valori medi e deviazioni standard (tra parentesi) dei parametri di velocità e angolari che
caratterizzano il gesto di reaching per arti sani.
64
PATOLOGICI ROM gomito (sd) [°] Vel media andata (sd) [m/s]
Soggetto 1 53,33 (2,8) 0,373 (0,032)
Soggetto 2 43,68 (2,75) 0,552 (0,084)
Soggetto 3 49,38 (3,21) 0,434 (0,03)
Soggetto 4 50,12 (1,75) 0,375 (0,07)
Tabella 3.6 - Valori medi e deviazioni standard (tra parentesi) dei parametri di velocità e angolari che
caratterizzano il gesto di reaching per arti patologici
Si è rilevato che i valori rappresentanti l’arto sano e l’arto patologico non mostrano alcuna
differenza sostanziale, dimostrando che tale movimento non permette di descrivere la
limitazione funzionale tipica dei soggetti con arto edematoso.
A titolo di esempio in figura 3.3 riportiamo l’andamento del ROM al gomito di un soggetto
per evidenziare la ripetibilità del risultato tra arto sano e patologico.
Figura 3.3 – ROM al gomito durante movimento di reaching per arto sano (sinistra) e patologico (destra)
65
Alzata frontale e alzata laterale
In tabella 3.7 e 3.8 si riportano i valori medi e di deviazione standard di tutti i parametri
presi in esame che caratterizzano il movimento di alzata frontale e laterale. Tali valori
rappresentano l’articolarità del movimento e vengono dunque estratti considerando solo le
prime sei ripetizioni del gesto.
Alzata frontale Arto sano Arto patologico
No peso 1 Kg No peso 1 Kg
Angolo Max [°] 137,44 (2,26) 131,15 (2,97) 127,45 (2,62) 122,24 (2,3)
Angolo Min [°] 11,95 (1,44) 13,86 (2,32) 14,12 (1,97) 14,62 ( 1,81)
ROM [°] 125,48 (2,53) 117,29 (3,46) 113,39 (2,53) 107,79 (2,7)
Velocità [m/s] 0,81 (0,053) 0,77 (0,038) 0,79 (0,03) 0,69 (0,039)
Vel Picco Going [m/s] 1,46 (0,037) 1,33 (0,051) 1,42 (0,66) 1,255 (0,046)
Vel Picco Returning [m/s] 1,26 (0,041) 1,16 (0,048) 1,31 (0,050) 1,13 (0,081)
Tabella 3.7 - Valori medi e deviazioni standard (tra parentesi) dei parametri di velocità e angolari che
caratterizzano il gesto di alzata frontale
Alzata laterale Arto sano Arto patologico
No peso 1 Kg No peso 1 Kg
Angolo Max [°] 133,64 (2,25) 125,05 (2,43) 120,9 (2,46) 114,05 (3,5)
Angolo Min [°] 10,38 (1,62) 11,01 (1,63) 13,78 (1,22) 13,2 (1,5)
ROM [°] 123,23 (2,82) 114,05 (2,78) 107,03 (2,66) 100,85 (3,67)
Velocità [m/s] 0,77 (0,045) 0,7 (0,027) 0,71 (0,03) 0,64 (0,03)
Vel Picco Going[m/s] 1,33 (0,063) 1,21 (0,032) 1,25 (0,059) 1,09 (0,035)
Vel Picco Returning [m/s] 1,17 (0,039) 1,06 (0,052) 1,13 (0,067) 0,95 (0,068)
Tabella 3.8 - Valori medi e deviazioni standard (tra parentesi) dei parametri di velocità e angolari che
caratterizzano il gesto di alzata laterale
Confrontando i valori relativi al ROM dell’arto sano con i valori dell’arto patologico
(tabella 3.7) si può notare che, per entrambi i movimenti, ci sono differenze sostanziali
soprattutto con l’introduzione del peso.
Lo stesso confronto effettuato per l’arto patologico senza peso mette in luce che
quest’ultimo presenta un ROM minore dell’11% per il movimento di alzata frontale e del
14% per il movimento di alzata laterale rispetto ai soggetti sani.
66
Considerando invece l’arto patologico con peso quest’ultimo presenta un ROM minore del
9% per il movimento di alzata frontale e 12% per il movimento di alzata laterale rispetto
ai soggetti sani.
I parametri ottenuti dall’elaborazione delle prove sono stati messi in relazione con i volumi
totali, volumi del braccio e volumi dell’avambraccio misurati negli stessi soggetti nella
fase precedente dello studio al fine di trovare eventuali correlazioni significative.
Nelle tabelle 3.9, 3.10, 3.11 si riportano gli indici di correlazione di Spearman relativi al
gesto dell’alzata frontale mentre nelle tabelle 3.12, 3.13, 3.14 si riportano gli stessi dati
relativi all’alzata laterale.
SANO Velocità Vel Picco Going
Vel Picco Returning
Angolo max
Angolo min ROM
Volume Tot. 0,105 0,021 -0,035 -0,224 0,211 -0,462
Volume Br. 0,210 -0,063 -0,095 -0,256 0,381 -0,410
Volume Av. -0,172 0,312 0,042 -0,252 0,420 -0,490
Tabella 3.9 - Indici di correlazione di Spearman relativi al gesto di alzata frontale nell’arto sano. *= p-value < 0.05
PATOLOGICO Velocità Vel Picco Going
Vel Picco Returning
Angolo max
Angolo min ROM
Volume Tot. -0,235 -0,042 -0,105 -0,277 0,420 -0,308
Volume Br. -0,039 -0,077 0,154 -0,275 0,102 -0,249
Volume Av. -0,427 -0,154 -0,315 -0,469 0,133 -0,434
Tabella 3.10 - Indici di corr. di Spearman relativi al gesto di alzata frontale nell’arto patologico senza peso. *= p-
value < 0.05
PATOLOGICO CON PESO
Velocità Vel Picco Going
Vel Picco Returning
Angolo max
Angolo min ROM
Volume Tot. -0,168 -0,011 0,207 -0,473 0,06 -0,511*
Volume Br. 0,112 -0,067 0,361 -0,420 0,193 -0,347
Volume Av. -0,126 -0,238 -0,133 -0,622* -0,224 -0,657*
Tabella 3.11 - Indici di corr. di Spearman relativi al gesto di alzata frontale nell’arto patologico con peso. *= p-
value < 0.05
67
SANO Velocità Vel Picco Going
Vel Picco Returning
Angolo max
Angolo min ROM
Volume Tot. 0,084 0,063 0,210 -0,042 -0,035 -0,042
Volume Br. -0,021 0,028 0,228 -0,168 -0,333 -0,151
Volume Av. -0,021 0,028 0,228 -0,168 -0,324 -0,168
Tabella 3.12 - Indici di correlazione di Spearman relativi al gesto di alzata laterale nell’arto sano. *= p-value <
0.05
PATOLOGICO Velocità Vel Picco Going
Vel Picco Returning
Angolo max
Angolo min ROM
Volume Tot. 0,213 0,217 0,144 -0,361 -0,046 -0,207
Volume Br. 0,151 0,047 0,215 -0,343 0,014 -0,231
Volume Av. -0,168 -0,014 -0,168 -0,559* -0,056 -0,434
Tabella 3.13 - Indici di corr di Spearman relativi al gesto di alzata laterale nell’arto patologico senza peso. *= p-
value < 0.05
PATOLOGICO CON PESO
Velocità Vel Picco Going
Vel Picco Returning
Angolo max
Angolo min
ROM
Volume Tot. 0,112 0,046 0,116 -0,389 0,168 -0,256
Volume Br. 0,308 0,147 0,256 -0,387 -0,053 -0,284
Volume Av. -0,182 -0,301 -0,231 -0,497 0,133 -0,420
Tabella 3.14 - Indici di corr. di Spearman relativi al gesto di alzata laterale nell’arto patologico con peso. *= p-
value < 0.05
Valori di correlazione negativi indicano che i parametri analizzati diminuiscono
all’aumentare dei volumi presi in considerazione, mentre correlazioni positive indicano un
trend opposto.
In particolar modo mettiamo in evidenza che, per l’alzata frontale dell’arto patologico con
peso, abbiamo una correlazione significativa per quanto riguarda gli angoli massimi ed il
ROM in relazione al volume dell’avambraccio e per quanto riguarda il ROM in relazione
al volume totale.
Considerando invece l’alzata laterale dell’arto patologico senza peso abbiamo una
correlazione significativa tra gli angoli massimi e il volume dell’avambraccio.
68
A titolo di esempio, in figura 3.4, 3.5, 3.6 riportiamo i grafici della correlazione tra i
volumi di braccio, avambraccio e totale ed il ROM nel movimento di alzata frontale
eseguito dall’arto patologico con peso di 1 kg.
Figura 3.4 - Correlazione tra il volume dell’avambraccio ed il ROM nel movimento di alzata frontale
Figura 3.5 - Correlazione tra il volume del braccio ed il ROM nel movimento di alzata frontale
R² = 0,5388
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
0 0,5 1 1,5 2
RO
M
[°]
Volume avambraccio [dm3]
Correlazione: Volume avambraccio vs ROM
R² = 0,0172
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
0 0,5 1 1,5 2
RO
M [
°]
Volume braccio [dm3]
Correlazione: Volume braccio vs ROM
69
Figura 3.6 - Correlazione tra il volume totale ed il ROM nel movimento di alzata frontale
Come si può notare vi è una chiara diminuzione del ROM all’aumentare del volume totale
e ancor più all’aumentare del volume dell’avambraccio. Al contrario tale comportamento
non si riscontra con il volume del braccio.
Un ulteriore obbiettivo di questo lavoro è di indagare un eventuale insorgenza precoce del
fenomeno della fatica nell’arto patologico (in rapporto al controlaterale sano).
Al fine di valutare eventuali fenomeni di fatica si è fissato un numero maggiore di
ripetizioni rispetto a quelle scelte per la valutazione della articolarità. In accordo con i
clinici è stato scelto un numero di 30 ripetizioni per ciascun movimento, dapprima con
l’arto scarico (sano e patologico) e successivamente sollevando un carico pari a 1 Kg.
In figura 3.7 e 3.8 si riportano la distribuzione dei valori di ROM per l’arto sano e
patologico nell’alzata frontale senza e con peso.
R² = 0,3139
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5
RO
M [
°]
Volume totale [dm3]
Correlazione: Volume totale vs ROM
70
Figura 3.7 - Distribuzione dei valori di ROM per l’arto sano e patologico nell’alzata frontale senza peso.
Figura 3.8 - Distribuzione dei valori di ROM per l’arto sano e patologico nell’alzata frontale con peso.
R² = 0,115
R² = 0,7725
95
100
105
110
115
120
125
130
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
RO
M (
°)
Numero ripetizioni
ROM ALZATA FRONTALE
SANO PAT
R² = 0,8654
R² = 0,8326
70
80
90
100
110
120
130
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
RO
M (
°)
Numero ripetizioni
ROM ALZATA FRONTALE PESO
SANO PAT
71
In figura 3.9 e 3.10 si riportano la distribuzione dei valori di ROM per l’arto sano e
patologico nell’alzata laterale senza e con peso.
Figura 3.9 - Distribuzione dei valori di ROM per l’arto sano e patologico nell’alzata laterale senza peso.
Figura 3.10 - Distribuzione dei valori di ROM per l’arto sano e patologico nell’alzata laterale senza peso.
A seguito della presa in visione dell’andamento di tali distribuzioni, sia per l’alzata frontale
che per l’alzata laterale, se si effettua un confronto tra arto patologico e arto sano in
condizioni scariche possiamo notare che l’arto patologico presenta una diminuzione del
R² = 0,0007
R² = 0,8608
90
100
110
120
130
140
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
RO
M (
°)
Numero ripetizioni
ROM ALZATA LATERALE
SANO PAT
R² = 0,7666
R² = 0,9201
60
70
80
90
100
110
120
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
RO
M (
°)
Numero ripetizioni
ROM ALZATA LATERALE PESO
SANO PAT
72
ROM, fenomeno che non si riscontra nell’arto sano che presenza dei valori piuttosto
costanti sulle 30 ripetizioni.
Con l’aggiunta del carico da 1 kg si riscontra nuovamente una decrescita netta del ROM
considerando l’arto patologico, tale fenomeno è anche riscontrabile nell’arto sano seppur in
maniera meno marcata.
L’effetto della fatica può però risultare mascherato da altri fenomeni. Si riscontra infatti
che durante l’esecuzione dei movimenti eseguiti con l’arto patologico in presenza del peso
vengono effettuate importanti pause di “recovery” (plateau) tra un’alzata e l’altra in
corrispondenza dell’angolo di minimo.
In figura 3.11, 3.12, 3.13, 3.14, si riportano la distribuzione dei valori di plateau per l’arto
sano e patologico nell’alzata frontale senza e con peso.
Figura 3.11 - Distribuzione dei valori di plateau per l’arto sano nell’alzata frontale senza peso.
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
1,40
1,60
1,80
2,00
0 5 10 15 20 25 30
Pla
teau
(s)
Numero ripetizioni
PLATEAU ALZATA FRONTALE SANO
73
Figura 3.12 - Distribuzione dei valori di plateau per l’arto patologico nell’alzata frontale senza peso.
Figura 3.13 - Distribuzione dei valori di plateau per l’arto sano nell’alzata frontale sano con peso.
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
1,8
2
0 5 10 15 20 25 30
Pla
teau
(s)
Numero ripetizioni
PLATEAU ALZATA FRONTALE PATOLOGICO
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
1,40
1,60
1,80
2,00
0 5 10 15 20 25 30
Pla
teau
(s)
Numero ripetizioni
PLATEAU ALZATA FRONTALE SANO PESO
74
Figura 3.14- Distribuzione dei valori di plateau per l’arto patologico nell’alzata frontale con peso.
In figura 3.15, 3.16, 3.17, 3.18 si riportano la distribuzione dei valori di plateau per l’arto
sano e patologico nell’alzata laterale senza e con peso.
Figura 3.15 - Distribuzione dei valori di plateau per l’arto sano nell’alzata laterale senza peso.
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
1,8
2
0 5 10 15 20 25 30
Pla
teau
(s)
Numero ripetizioni
PLATEAU ALZATA FRONTALE PATOLOGICO PESO
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
0 5 10 15 20 25 30
Pla
teau
(s)
Numero ripetizioni
PLATEU ALZATA LATERALE SANO
75
Figura 3.16 - Distribuzione dei valori di plateau per l’arto patologico nell’alzata laterale senza peso.
Figura 3.17 - Distribuzione dei valori di plateau per l’arto sano nell’alzata laterale con peso
0
0,5
1
1,5
2
0 5 10 15 20 25 30
Pla
teau
(s)
Numero ripetizioni
PLATEAU ALZATA LATERALE PATOLOGICO
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
0 5 10 15 20 25 30 35
Pla
teau
(s)
Numero ripetizioni
PLATEU ALZATA LATERALE SANO PESO
76
Figura 3.18 - Distribuzione dei valori di plateau per l’arto patologico nell’alzata laterale con peso
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
0 5 10 15 20 25 30 35
Pla
teau
(s)
Numero ripetizioni
PLATEU ALZATA LATERALE PATOLOGICO PESO
77
3.3 Valutazione metodo laser scanner pre e post terapia (efficacia
trattamenti) e valutazione dell’indice di asimmetria
Le prove sono state effettuate su 24 pazienti sottoposte ad un trattamento combinato di
linfodrenaggio manuale e bendaggio compressivo.
Tali pazienti sono state sottoposte ad un solo ciclo di terapia e le misure sono state eseguite
mediante il laser scanner.
L’analisi statistica è stata effettuata mediante il test di Wilcoxon con una soglia di
significatività pari a 0,05.
La tabella 3.14 riporta il confronto delle misure volumetriche pre e post terapia.
Unit Pre Post
V_1 dm3 0.0958 (0.02) 0.0957 (0.02)
V_2 dm3 0.135 (0.03) 0.13 (0.029)
V_3 dm3 0.181 (0.03) 0.177 (0.03)
V_4 dm3 0.212 (0.05) 0.2 (0.04)*
V_5 dm3 0.245 (0.05) 0.231 (0.05)*
V_6 dm3 0.243 (0.05) 0.231 (0.04)
V_7 dm3 0.238 (0.04) 0.231 (0.05)*
V_8 dm3 0.267 (0.06) 0.26 (0.6)
V_9 dm3 0.284 (0.07) 0.272 (0.05)
V_10 dm3 0.245 (0.04) 0.245 (0.03)
V_AV dm3 1.21 (0.29) 1.07 (0.19)*
V_BR dm3 0.897 (0.17) 0.836 (0.16)*
V_TOT dm3 1.97 (0.41) 1.86 (0.35)*
Tabella 3.15 – mediana e quartile range (tra parentesi) dei valori volumetrici relativi alla valutazione del metodo
laser scanner per il confronto tra pre e post terapia.
Abbiamo ottenuto una diminuzione volumetrica in tutti distretti a seguito del ciclo di
trattamenti, in particolar modo risultano 6/11 variazioni statisticamente significative.
78
Le maggiori differenze sono riscontrabili a livello dei sottovolumi 4,5,7 e nei volumi di
avambraccio, braccio e totale.
Si è poi voluto approfondire l’analisi sull’efficacia dei trattamenti mediante l’utilizzo degli
indici di asimmetria (definiti nel precedente capitolo di materiali e metodi) che mettono in
relazione il volume dell’arto patologico rispetto a quello sano normalizzando il rapporto
rispetto all’arto sano. Tale indice assume un valore crescente all’aumentare della gravità
dell’edema e consente di studiare la distribuzione del linfedema nei vari distretti dell’arto
superiore.
Inoltre da tali indici si è poi calcolata la variazione percentuale dell’edema .
L’analisi statistica è stata effettuata mediante il test di Wilcoxon con una soglia di
significatività pari a 0,05.
La tabella 3.15 riporta il confronto delle misure degli indici di asimmetria pre e post terapia
e la variazione percentuale dell’edema utilizzando il metodo laser scanner.
Unit ∆pre ∆post ∆%
V_1 dm3 16.67 (50) 16.4 (20.83) -25.8 (38.6)
V_2 dm3 25 (55.56) 25 (42.05) -9.13 (39.43)
V_3 dm3 35.45 (32.73) 28.57 (35.71) -1.31 (32.6)
V_4 dm3 28.57 (44.61) 20 (30.11)* -40.48 (42.7)
V_5 dm3 28.57 (38.96) 23.08 (28.41)* -31.08 (35.08)
V_6 dm3 23.81 (32.91) 21.05 (32.58) -10.66 (31.56)
V_7 dm3 22.73 (22.61) 20 (30.09) -2.56 (45.32)
V_8 dm3 23.08 (36.23) 15.38 (30.29) -7.67 (38.8)
V_9 dm3 20 (43.2) 15.23 (26.25) -26.83 (23.65)
V_10 dm3 6.67 (30.14) 5.2 (21.01) -24.32 (25.11)
V_TOT dm3 22.16 (25.96) 16.32 (15.62) -16.07 (19.03)
Tabella3.16 – mediana e quartile range (tra parentesi) dei valori relativi alla valutazione del metodo laser scanner
per il confronto tra pre e post terapia. Mediane e quartile range (tra parentesi) della % di variazione
dell’edema.*= p-value < 0,05
79
Dai dati si evince che la variazione dell’indice di asimmetria tra pre e post trattamento è
statisticamente significativa per quanto riguarda il volumi 4 e 5. Tali volumi, appartenenti
alla sezione dell’avambraccio, rappresentano infatti una zona particolarmente critica per
l’accumulo di linfa nell’arto.
In particolar modo l’indice Δ% è pari al -40.48%, -31.08% rispettivamente.
Questo risultato è concorde con le soglie per la variazione percentuale dell’edema che
indicavano che tale indice dovesse avere un valore negativo e minore del 20% tra pre e
post trattamento per identificare un miglioramento, un valore compreso entro il 20% per
indicare un mantenimento costante del linfedema ed un valore positivo e superiore al 20%
per indicare un peggioramento.
In tutti gli altri sottovolumi si nota comunque una variazione di Δ% negativa, ma compresa
entro il 20% che indica il mantenimento costante del linfedema, in nessun sottovolume si
registrano variazioni positive quindi in nessuno di essi si riscontrano peggioramenti post
terapia.
80
CAPITOLO 4 - Conclusioni e sviluppi futuri
Il primo nostro obiettivo è stato quello di effettuare una valutazione quantitativa su un
gruppo di pazienti affette da linfedema monolaterale all’arto superiore basata sulla
tecnologia laser scanner 3D e confrontare i risultati ottenuti con gli stessi parametri
misurati tramite il metodo centimetrico.
All’interno della struttura come l’Istituto Nazionale dei Tumori viene tutt’ora utilizzato
il metodo centimetrico per la misurazione del volume dell’arto superiore e per
monitorare l’evolversi della patologia nei soggetti affetti da linfedema, con tutte le
problematiche legate a tale metodo che sono state descritte nei capitoli precedenti.
L’introduzione del nuovo metodo di misura portatile laser scanner, che consente di
ottenere in tempi brevi una ricostruzione tridimensionale dell’arto in esame, rappresenta
senza dubbio una grande innovazione. Questo metodo inoltre, permette di rilevare con
precisione eventuali gibbosità e deformità localizzate e consente di ottenere una
reportistica completa contenente tutti i parametri, espressi in maniera chiara ed ordinata,
necessari per monitorare le condizioni dei pazienti nel tempo.
Dal confronto tra questi due metodi di misura del volume, effettuato su 200 pazienti
affette da linfedema monolaterale, è emerso che quasi tutti i parametri misurati sono
risultati statisticamente significativi. In particolare si è potuto notare come le differenze
di misura tra i due metodi fossero numericamente maggiori per quanto riguarda l’arto
patologico. Questo conferma, come già emerso in letteratura, che il metodo laser
scanner garantisce innanzitutto una misura più accurata e ripetibile, permettendo una
ricostruzione reale dell'oggetto in esame; in secondo luogo ci suggerisce come tale
strumento sia più adatto nel riscostruire superfici irregolari contenenti gibbosità tipiche
dell’arto patologico.
Il secondo obiettivo che ci eravamo posti è stato quello di valutare la cinematica del
movimento dell’arto superiore tramite l’utilizzo del sistema optoelettronico. Sono stati
applicati dei protocolli specifici per studiare il movimento di reaching, alzata frontale e
laterale in un gruppo di soggetti patologici.
81
L’aspetto della valutazione funzionale dell’arto superiore in soggetti affetti da linfedema
risulta particolarmente importante per estendere il quadro clinico relativo a questi
pazienti, in quanto vengono comunemente trattati per la riduzione e/o il contenimento
dell’edema ma poco viene fatto per determinare quali possano essere le limitazioni nei
movimenti a cui devono far fronte quotidianamente.
Nel presente studio infatti si sono analizzati, tramite l’utilizzo del sistema
optoelettronico presso il laboratorio “L.Divieti” del Politecnico di Milano, tre gesti
ritenuti comuni nella vita quotidiana in un gruppo di 12 soggetti patologici. Il primo è il
movimento di reaching (raggiungimento di un bersaglio posto sul tavolo con l’indice),
mentre i secondi due sono stati un movimento di flesso-estensione (alzata frontale) e un
movimento di abdo-adduzione (alzata laterale). Per quanto riguarda i movimenti di
alzata frontale e laterale è stata anche prevista l’esecuzione di tali gesti con l’aggiunta di
un carico di 1 kg per verificare eventuali variazioni dei parametri e l’eventuale
insorgenza della fatica.
La creazione di due protocolli di analisi appositi per lo studio di questi movimenti ha
consentito di estrarre dalle prove effettuate sui soggetti numerosi parametri; tra questi,
parametri angolari (angoli massimi, angoli minimi, ROM alla spalla, ROM al gomito),
parametri di velocità (velocità media, velocità picco going, velocità picco returning,
velocità media andata reaching).
L’applicazione dei protocolli di misura su tali soggetti ha portato a constatare che per il
movimento di reaching non esistono sostanziali differenze tra arto sano e patologico
portando a concludere che tale movimento non risulta discriminante per la patologia. Non
è invece così per i movimenti di alzata laterale e frontale. Si registra infatti non solo un
minore range of motion alla spalla (ROM minore dell’11% per il movimento di alzata
frontale e del 14% per il movimento di alzata laterale rispetto ai soggetti sani) ma,
soprattutto, un precoce insorgimento del fenomeno della fatica nell’arto affetto da
linfedema sia per l’alzata frontale che per l’alzata laterale. Se si effettua un confronto tra
arto patologico e arto sano in condizioni scariche possiamo notare che l’arto patologico
82
presenta una diminuzione del ROM, fenomeno che non si riscontra nell’arto sano che
presenza dei valori piuttosto costanti sulle 30 ripetizioni.
Con l’aggiunta del carico da 1 kg si riscontra nuovamente una decrescita netta del ROM
considerando l’arto patologico, tale fenomeno è anche riscontrabile nell’arto sano seppur
in maniera meno marcata.
L’effetto della fatica può essere descritto anche da altri fenomeni. Si può notare infatti che
durante l’esecuzione dei movimenti eseguiti con l’arto patologico in presenza del peso
vengono effettuate importanti pause di “recovery” (plateau) tra un’alzata e l’altra in
corrispondenza dell’angolo di minimo.
L’evidenza così netta del fenomeno della fatica è giustificabile con il fatto che tali
movimenti hanno bisogno di una perfetta coordinazione muscolare ed una sufficiente
cedevolezza dei tessuti molli, fattori che in presenza di una cicatrice chirurgica (spesso
caratterizzata da una componente fibrotica molto marcata) e dell’asportazione parziale
di alcune masse muscolari, risultano particolarmente critici specie in condizioni di
carico
Inoltre essendo disponibili sia le grandezze volumetriche che i parametri derivanti dalla
valutazione funzionale si sono ricercate correlazioni tra una diminuita mobilità
articolare alla spalla e l’accumulo di liquido in specifici distretti dell’arto.
Da questa analisi sono emersi valori di correlazione generalmente negativi,
confermando dunque un peggioramento dei parametri articolari e di velocità al crescere
dei volumi di braccio, avambraccio e totale. In particolare le correlazioni più
significative sono risultate tra i volumi dell’avambraccio e il ROM per l’alzata laterale
senza l’aggiunta del carico. Mentre tra il ROM e i volumi totali e di avambraccio per
l’alzata frontale in condizioni scariche.
Tali risultati sottolineano un ruolo importante svolto dalla regione dell’avambraccio, che
se particolarmente edematoso impatta pesantemente sulla corretta riuscita di tali
movimenti. Questo aspetto andrebbe preso in considerazione soprattutto per quanto
riguarda i trattamenti, i quali volti a ridurre il gonfiore, dovrebbero soffermarsi
innanzitutto sulle zone più critiche; come è risultata essere la regione dell’avambraccio.
83
Si potrebbe inoltre pensare a dei trattamenti riabilitativi volti a rinforzare la muscolatura
dell’arto superiore come ad esempio il capo laterale e anteriore del deltoide.
Una tale valutazione quantitativa ed oggettiva di una ridotta capacità nel compiere gesti
della vita quotidiana potrebbe essere utile ai soggetti patologici anche al fine di un
riconoscimento di un certo grado di disabilità che ad oggi non viene riconosciuta ed,
eventualmente, l’ottenimento di benefici economici e sociali.
Sarebbe importante effettuare questo tipo di valutazione studiando nel dettaglio anche
l’articolazione del gomito e indagare la cinematica del movimento anche in presenza dei
supporti (quali bendaggi e supporti elastici) che spesso le pazienti si trovano a portare
durante i trattamenti riabilitativi e vedere se, ed in che misura, questi precludano
ulteriormente il corretto svolgimento dei movimenti.
Come ultimo obiettivo ci eravamo prefissati di analizzare l’efficacia dei trattamenti per il
linfedema effettuando un confronto tra le misure acquisite con il metodo laser scanner sui
soggetti, prima e dopo un ciclo di trattamenti.
Il laser scanner può essere utilizzato, inoltre, per monitorare nel tempo gli effetti indotti
dai trattamenti sul linfedema. Questo studio ha preso in esame un gruppo di pazienti che
ha effettuato le scansioni laser scanner sia prima che dopo un ciclo di trattamenti In
particolare sono state scelte 24 pazienti sottoposte ad un ciclo di bendaggio e
linfodrenaggio manuale.
Si sono dunque confrontati i volumi degli arti patologici con i volumi degli arti sani di
ciascun soggetto. Dal confronto è emersa una diminuzione pre-post trattamento in tutti i
distretti volumetrici, ma sono risultati statisticamente significativi solo alcuni di essi tra
cui il volume 4 e 5 situati proprio nell’avambraccio. Regione che era risultata
particolarmente importante per quanto riguarda le limitazioni funzionali. Ciò significa
che nonostante l’avambraccio abbia un forte impatto nella diminuzione dei parametri
articolari, sono proprio i sottovolumi contenuti in tale regione ad ottenere i principali
miglioramenti pre-post trattamento. Sarebbe perciò utile verificare in futuro le variazioni
84
di funzionalità dell’arto patologico prima e dopo un ciclo di trattamento di bendaggio e
linfodrenaggio manuale.
In seguito per valutare le differenze tra arto patologico e sano di ciascun soggetto è stato
possibile calcolare l’indice di asimmetria che consente di determinare quali distretti del
braccio risultano maggiormente colpiti dalla patologia e permette di ottenere delle
grandezze normalizzate sull’arto sano. I risultati mostrano che l’edema si concentra
principalmente nella parte centrale dell’avambraccio (Volumi 3 e 4) ed in
corrispondenza dell’articolazione del gomito (Volumi 5 e 6).
Dall’analisi dell’indice di variazione percentuale dell’edema (derivante dagl’indici di
asimmetria) è emerso che i trattamenti mostrano un’efficacia particolarmente
significativa per la regione dell’avambraccio in corrispondenza del gomito. Per i sotto
volumi 4 e 5 si registra rispettivamente una diminuzione del 40,48% e del 31,08%.
Anche se non statisticamente significativo è evidente comunque anche un
miglioramento di carattere globale, ovvero relativa ad una diminuzione generalizzata del
volume totale dell’arto patologico che si aggira intorno al 16,07%. Questo trattamento
dapprima favorisce il drenaggio dei liquidi linfatici dai tessuti tramite l'azione
meccanica manuale esercitata durante il massaggio e, successivamente, tramite
l’applicazione del bendaggio, si ottiene un azione compressiva decrescente dal polso
verso il braccio.
Si potrebbe proseguire il confronto tra le misure pre e post terapia analizzando un
campione di soggetti più ampio, in modo da ottenere dei risultati che possano
caratterizzarsi con una maggiore significatività statistica e che soprattutto prendano in
esame pazienti che siano stati sottoposti a diversi tipi di trattamenti, sia singoli che
combinati, in modo da individuare quali di questi risultano più o meno efficaci nel breve
e nel lungo periodo.
Il laser scanner, inoltre, rilevando con precisione le deformità della superficie, potrebbe
anche essere impiegato per studiare e creare dei nuovi tipi supporti che soddisfino le
specifiche esigenze di ogni paziente, come ad esempio delle guaine che applichino delle
pressioni differenziate in corrispondenza dei punti di maggior accumulo di liquido.
85
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Linfedema (http://www.chirurgiadeilinfatici.it/it/linfedema)
Linfedema e trattamenti (http://www.istitutotumori.mi.it)
Rodin4D, Laser scanner (http://rodin4d.com/it)
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