Vulnerabilità fisica e recupero funzionale: uno studio biomeccanico che utilizza sensori indossabili.

Vulnerability refers to a state of physical, emotional, and cognitive stability that is in danger of being disturbed or destroyed due to being susceptible to destabilizing influences. In this thesis, the focus will be on the physical vulnerability of the human body, which will be categorized as frailty, postural instability, and muscle weakness, and therefore as biomechanical and perceptual vulnerability. The focus was on developing a framework to assess and monitor human physical vulnerability through wearable sensors to integrate into innovative technological solutions. The aspects of vulnerability studied are frailty in the elderly, functional recovery in orthopaedic patients who have undergone surgery, and people being subjected to stresses that are known to cause motion sickness. Another common factor in all studies was the choice of instrumentation used and subsequent data processing: wearable sensors (Inertial Measurement Unit, IMU, and probes for surface electromyography, sEMG) were chosen. The results demonstrated that the use of wearable sensors allows the collection of objective and quantitative data, which is essential compared to the use of instruments that only allow qualitative assessments. Furthermore, biomechanical features obtained through the processing of collected data emerged as being related to stability, which could help predict weakness, but can also facilitate the evaluation of functional recovery. Lastly, the preliminary study of motion sickness has shown a transient but significant vulnerability of the sensorimotor system, demonstrated by the muscle activity of the neck muscles, which were activated at critical moments during the car ride. In conclusion, it is clear from these studies that physical vulnerability is a physiological and multi-factorial dimension; it is an indicator of the complexity of the body system, which can continuously modulate its responses according to environmental, sensory, and mechanical stimuli.

La vulnerabilità si riferisce a uno stato di stabilità fisica, emotiva e cognitiva che rischia di essere compromesso o alterato a causa della suscettibilità a influenze destabilizzanti. In questa tesi, l'attenzione sarà focalizzata sulla vulnerabilità fisica del corpo umano, che sarà classificata come fragilità, instabilità posturale e debolezza muscolare, e vulnerabilità biomeccanica e percettiva. L'attenzione si è concentrata sullo sviluppo di un framework per valutare e monitorare la vulnerabilità fisica umana attraverso sensori indossabili da integrare in soluzioni tecnologiche innovative. Gli aspetti della vulnerabilità studiati sono la fragilità negli anziani, il recupero funzionale nei pazienti ortopedici che hanno subito un intervento chirurgico e persone soggette a stress noti per causare cinetosi, ossia mal d’auto. Un altro fattore comune a tutti gli studi è stato la scelta della strumentazione utilizzata e la successiva elaborazione dei dati: sono stati scelti sensori indossabili (unità di misura inerziale, IMU, e sonde per l'elettromiografia di superficie, sEMG). I risultati hanno dimostrato che l'uso di sensori indossabili consente la raccolta di dati oggettivi e quantitativi, essenziali rispetto all'uso di strumenti che consentono solo valutazioni qualitative, come scale cliniche e questionari. Inoltre, le caratteristiche biomeccaniche ottenute attraverso l'elaborazione dei dati raccolti sono risultate correlate alla stabilità, il che potrebbe aiutare a prevedere la debolezza, ma anche facilitare la valutazione del recupero funzionale. Infine, lo studio preliminare sulla cinetosi ha mostrato una vulnerabilità transitoria ma significativa del sistema sensomotorio, dimostrata dall'attività muscolare dei muscoli del collo, che sono stati attivati in momenti critici durante il percorso in auto. In conclusione, da questi studi emerge chiaramente che la vulnerabilità fisica è una dimensione fisiologica e multifattoriale; è un indicatore della complessità del sistema corporeo, che può modulare continuamente le sue risposte in base agli stimoli ambientali, sensoriali e meccanici.