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Laboratorio Sperimentale Ricerche Riabilitazione Neuromotoria - Rehalab

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Laboratorio Sperimentale Ricerche Riabilitazione Neuromotoria - Rehalab

Direttore: Prof. Luigi Tesio

EQUIPÉ

  • Ing. Valeria Cerina
  • Dr. Antonio Caronni
  • Ing. Chiara Diletta Malloggi
  • Dr.ssa Angela Rossetti
  • Ing. Viviana Rota
  • Dr. Stefano Scarano
  • Dr.ssa Anna Simone

Segreteria:

  • Francesca Bianchi
  • Jessica Bellotti
  • Valentina Papa
  • Manjola Prenga

ATTIVITÀ DI RICERCA

Dalla sua istituzione nel 2004 il Laboratorio svolge ricerca traslazionale, alla interfaccia fra scienze di base, bioingegneria, neurofisiologia e riabilitazione clinica. Esso si occupa di costruire e applicare misure di qualità ed efficacia del comportamento umano in condizioni di patologia dei sistemi nervoso e muscolo-scheletrico e di sviluppare nuove tecniche di esercizio terapeutico. Le linee di ricerca indagano quindi aspetti di anatomia, fisiologia e patologia  di questi sistemi, nonché l’efficacia di nuovi strumenti di misura e di interventi clinici.

Le linee di ricerca principali sono tre.

Analisi del cammino (Gait Analysis) (REHALAB-GAITLAB)

Il cammino umano viene studiato sia dal punto di vista dei movimenti articolari segmentari sia al punto di vista sistemico, ovvero del movimento del centro di massa corporeo.  La strumentazione comprende tradizionali sistemi di Gait Analysis, costituiti principalmente da registrazione di forze applicate al terreno attraverso sensori dinamometrici 3D, sistemi di misura di spostamenti di punti di rèpere corporei attraverso sistemi optoelettronici a raggi infrarossi, elettromiografia di superficie “senza fili” da diversi muscoli. Tuttavia il Laboratorio è fra i pochi al mondo a disporre di un sistema GAFT (Gait Analysis of Force Treadmill, acronimo creato dal Laboratorio): i sensori di forza sono posti al di sotto di un nastro trasportatore (treadmill), così che il soggetto può percorrere lunghe distanze a velocità media nota e costante nel mentre le reazioni del terreno vengono registrate continuamente. In aggiunta va rimarcato che  il treadmill è del tipo split-belt (lett. “ a nastri separati”), ovvero è costituito da due nastri che possono scorrere a velocità diverse sotto ciascuno dei due piedi consentendo in questo modo modelli sperimentali di claudicazione.

Il Laboratorio svolge ricerca su soggetti sani adulti e in età pediatrica, e su varie condizioni patologiche: in particolare emiparesi e interventi di amputazione e ricostruzione dell’arto inferiore.

Analisi neurofisiologica e meccanica del movimento volontario segmentario (REHALAB-NEUROLAB)

Il Laboratorio è dotato di un’ avanzata strumentazione neurofisiologica che consente non soltanto elettromiografia tradizionale ma anche stimolazione cerebrale non invasiva (non invasive brain stimulation-NIBS) attraverso stimolazione corticale con corrente continua (tDCS) o con stimolazione magnetica corticale transcranica (TMS) mono-emisferica, con stimoli singoli o ripetitivi (r-TMS).  tDCS e TMS hanno ormai ampie indicazioni sia diagnostiche sia terapeutiche.

Il sistema consente studi di connettività cerebrale, attraverso TMS con “doppio stimolo” (condizionante e condizionato) applicati per consentire l’analisi delle capacità eccitatorie e inibitorie dei circuiti corticali intra- e inter-emisferici. L’efficacia eccitatoria dello stimolo corticale può anche essere potenziata attraverso la convergenza di stimolo magnetico transcranico e nervoso periferico (peripheral assisted stimulation-PAS).

Gli studi attuali vertono sulla definizione di protocolli prognostici di responsività a diverse tecniche di stimolazione ripetitiva o PAS in soggetti con emiparesi post-ictale o con dolore cronico, in particolare da lesione cerebrale. Lo scopo è quello di disegnare protocolli di stimolazione terapeutica personalizzati.

Sul versante dello studio meccanico del movimento il Laboratorio adotta un’avanzato ergometro isocinetico. Lo  strumento consente misure di forza durante movimenti articolari a velocità nota e costante (da qui il termine “isocinetico”) ed è corredato di un particolare metodo  di stimolazione elettrica muscolare (“scossa sovrapposta” o interpolated twitch technique-ITT) che consente di misurare la “attivazione” volontaria, ovvero la percentuale di forza effettivamente prodotta rispetto alla forza massima possibile, questa consente di stimare la quota di forza non espressa per insufficienza del comando volontario. Gli studi attuali vertono sulla definizione di protocolli di misura dell’ attivazione durante movimenti (flesso estensione di ginocchio e di caviglia; ab-adduzione di anca)  eseguiti con forza soggettivamente massimale a diverse velocità di rotazione articolare. Lo scopo clinico è quello di poter disegnare protocolli di esercizio di potenziamento personalizzati.

Psicometria e metodologia della ricerca  riabilitativa  (REHALAB-PSYMLAB)

Comportamenti umani di complessità elevata superiore a quella di comportamenti già citati (per esempio: cammino, forza volontaria segmentaria) sono misurabili soltanto attraverso giudizi espressi dal soggetto stesso o da un esaminatore esterno: si possono citare per esempio, l’autosufficienza nella vita quotidiana, l’abilità manuale, le percezioni soggettive (faticabilità, dolore, disequilibrio) ecc. Lo strumento di misura  insostituibile è il questionario che, attraverso diverse “voci” rappresentative del comportamento o percezione in esame, produce punteggi cumulativi (la “scala” di misura). Gli aspetti tecnici e in particolare statistici dei questionari sono molto più complessi di quanto si creda comunemente e la ricerca statistica in questo settore è molto avanzata, benché essa sia poco praticata all’interno del mondo medico. Il Laboratorio applica estensivamente i modelli statistici di Georg Rasch (ovvero la cosiddetta “analisi di Rasch”)  che consentono di produrre questionari con particolare validità metrica e consentono di analizzare quantitativamente la coerenza interna delle risposte estraendo moltissime informazioni anche sui comportamenti individuali in risposta al questionario.

Con l’ausilio dell’analisi di Rasch e con tecniche statistiche convenzionali il Laboratorio ha prodotto nuove scale di misura applicabili alla riabilitazione ovvero a variabili che spaziano dall’abilità manuale al ritardo mentale, alla qualità dei progetti di ricerca. Si collega a questo filone di ricerca un’importante attività speculativa di tipo filosofico-epistemologico mirata all’ approfondimento conoscitivo sui metodi (statistica e disegno sperimentale) e sulla specificità scientifica delle discipline mediche mirate “alla persona nel suo complesso” (fisiatria, psichiatria  ecc.), il cui modello principale è proprio la Medicina Fisica e Riabilitativa.

Ricadute cliniche: personalizzazione e traslazionalità

Pressoché tutte le metodiche di diagnostica funzionale e di misura utilizzate sono applicabili alla risposta a domande cliniche, poiché il laboratorio è dotato di operatori clinici (medici e neurpsicologi) in grado di interpretare anche gli esiti dei test più complessi. Si noti che la personalizzazione è, insieme con la traslazionalità, uno dei princìpi-guida unificanti delle diverse attività di ricerca descritte.

La gait analysis fornisce informazioni attraverso tecnologie che consentono misure di tipo tradizionale (escursioni e potenze articolari, sequenze di attivazione elettromiografica) con l’aggiunta però di informazioni sull’efficienza complessiva del movimento del sistema corporeo (in pratica, del suo centro di massa o baricentro): questo consente di discernere il ruolo primitivamente patologico invece che adattativo-compensatorio di molte alterazioni delle quali è altrimenti difficile dire se, nel singolo individuo, esse  debbano essere corrette o meno.

Lo studio di connettività corticale con TMS offre un quadro utile prognosticamente e soprattutto fornisce indicazioni utili a personalizzare le nuove tecniche di stimolazione elettrica a corrente continua o magnetica ripetitiva.

Le misure di “attivazione volontaria” consentono di capire se un deficit di forza sia dovuto a un deficit locale di potenza muscolare invece che a un deficit di produzione “psicologica” di “volontà”: deficit , questo ultimo, molto frequente in caso di auto-inibizione da dolore, da ridotta capacità di coordinazione e stabilizzazione intracorporea o anche in caso di disturbi di area psichiatrica.

Dal punto di vista terapeutico l’esercizio “isocinetico” è poi particolarmente efficace nel produrre  potenziamento muscolare dopo perdita di forza per qualsiasi motivo, tipicamente dopo interventi ortopedici ma anche dopo lesioni nervose,  ed è molto personalizzabile sulle velocità di movimento ove si registrano deficit superiori.

Lo sviluppo di questionari validi offre una importante possibilità di misura dei risultati riabilitativi dal punto di vista della “persona”, poiché esplorano comportamenti di alta complessità e percezioni soggettive che sono spesso un effetto (outcome) primario ma difficilmente quantificabile del progetto riabilitativo. Inoltre l’applicazione di tecniche statistiche avanzate consente una rigorosa valutazione di efficacia ed efficienza di percorsi riabilitativi complessi, come quelli costituiti dal ricovero riabilitativo o da programmi ambulatoriali complessi per la varietà e la elevata integrazione fra diverse tecniche e competenze professionali. In particolare il Laboratorio è leader nell’utilizzo gestionale della scala internazionale FIM-Functional Independence  Measure per la misura di autosufficienza nelle attività della vita quotidiana: il più valido indicatore internazionale di appropriatezza, efficacia ed efficienza del ricovero riabilitativo in degenza specialistica intensiva.

MALATTIE OGGETTO DI RICERCA

  • Ictus/Emiplegia; 
  • Lesioni post-chirurgiche del sistema nervoso centrale; 
  • Sclerosi Multipla;
  • Atassia;
  • Mielolesioni; 
  • Dolore lombosciatico; 
  • Protesizzazioni articolari;
  • Dolore da lesione del sistema nervoso centrale.

RISULTATI DI PARTICOLARE IMPORTANZA RAGGIUNTI

Protocolli diagnostici di misura del movimento e dell’outcome sulla persona. Tecniche avanzate di trattamento riabilitativo strumentale, meccanico ed elettromagnetico.

PUBBLICAZIONI INDICIZZATE (recenti)

  • Malloggi C, Zago M, Galli M, Sforza C, Scarano S, Tesio L. Kinematic patterns during walking in children: Application of principal component analysis. Hum Mov Sci. 2021;80:102892.
  • Malloggi C, Scarano S, Cerina V, Catino L, Rota V, Tesio L. The curvature peaks of the trajectory of the body centre of mass during walking: A new index of dynamic balance. J Biomech. 2021;123:110486.
  • Tesio L, Scarano S, Cerina V, Malloggi C, Catino L. Velocity of the Body Center of Mass During Walking on Split-Belt Treadmill. Am J Phys Med Rehabil. 2021;100(6):620-624.
  • Robecchi Majnardi A, Malfitano C, Tesio L. COVID-19 pandemic: why time-dependent rehabilitation is forgotten. Int J Rehabil Res. 2021;44(1):1-2.
  • Tesio L, Buzzoni M. The illness-disease dichotomy and the biological-clinical splitting of medicine. Med Humanit. 2020 Sep 29:medhum-2020-011873.
  • Tesio L, Scarano S. Ground Walking in Chronic Complete Spinal Cord Injury: Does Epidural Stimulation Allow "Awakening" of Corticospinal Circuits? A Wide-Ranging Epistemic Criticism. Am J Phys Med Rehabil. 2021;100(4):e43-e47.
  • Tesio L. Physical and rehabilitation medicine targets relational organs. Int J Rehabil Res. 2020;43(3):193-194.
  • Tesio L, Rota V. The Motion of Body Center of Mass During Walking: A Review Oriented to Clinical Applications. Front Neurol. 2019;10:999.
  • Malloggi C, Rota V, Catino L, Malfitano C, Scarano S, Soranna D, Zambon A, Tesio L. Three-dimensional path of the body centre of mass during walking in children: an index of neural maturation. Int J Rehabil Res. 2019;42(2):112-119.
  • Malfitano C, Banco E, Rossetti A, Casati C, Malloggi C, Scarano S, Tesio L. rTMS can improve post-stroke apraxia of speech. A case study. Brain Stimul. 2019;12(2):380-382.
  • Tesio L, Malloggi C, Malfitano C, Coccetta CA, Catino L, Rota V. Limping on split-belt treadmills implies opposite kinematic and dynamic lower limb asymmetries. Int J Rehabil Res. 2018;41(4):304-315.
  • Rossetti A, Malfitano C, Malloggi C, Banco E, Rota V, Tesio L. Phonemic fluency improved after inhibitory transcranial magnetic stimulation in a case of chronic aphasia. Int J Rehabil Res. 2019;42(1):92-95.

PRINCIPALI COLLABORAZIONI A NETWORK DI RICERCA

Studi multicentrici su Sclerosi Multipla, Mielolesioni lesioni del ginocchio.

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