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Modellistica e controllo LQ per la riabilitazione motoria mediante stimolazione FES nell’esercizio di "arm-free standing"

Informazioni tesi

  Autore: Alessandra Ricci
  Tipo: Laurea liv.II (specialistica)
  Anno: 2006-07
  Università: Università degli Studi del Sannio
  Facoltà: Ingegneria
  Corso: Ingegneria dell'automazione
  Relatore: Giovanni Fiengo
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 106

La Stimolazione Elettrica Funzionale, detta anche FES, dall’inglese Functional Electrical Stimulation, è una tecnica di riabilitazione motoria per il recupero della mobilità, nel caso di paraplegici col blocco delle gambe. Consiste nell’applicazione di stimolazione elettrica a muscoli o a nervi periferici, con lo scopo di generare movimenti funzionali utili alle attività di vita quotidiana.
I benefici che la stimolazione elettrica funzionale porta sulla salute e sulla forma fisica di soggetti con lesione spinale hanno portato alla scelta della realizzazione di questo lavoro di Tesi.
L’obiettivo è, infatti, la realizzazione di uno schema di controllo mediante tecniche di ottimizzazione LQ (lineari-quadratiche) che permetta il mantenimento della posizione verticale di pazienti disabili mediante la stimolazione elettrica funzionale di specifici muscoli. Il lavoro di Tesi si articola nel seguente modo. Si parte da una descrizione dell’apparato muscolo-scheletrico e del meccanismo che genera la contrazione muscolare (capitolo 1) per poi presentare i principi e i meccanismi su cui si basa la stimolazione elettrica funzionale (capitolo 2). Successivamente sono descritte le tecniche di controllo per FES presenti in letteratura (capitolo 3) fino ad arrivare alla descrizione del sistema in esame e della realizzazione del controllore LQ (capitolo 4). In ultima analisi sono presentati i risultati ottenuti in fase di simulazione (capitolo 5).

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INTRODUZIONE Il rilievo sociale della paraplegia è considerevole e la sua incidenza in continuo aumento. Le lesioni traumatiche del midollo spinale provocano una paralisi di tutte le funzioni nervose che hanno il loro neurone periferico al di sotto della lesione stessa: se sono paralizzati solo gli arti inferiori si parla di paraplegia, se tutti e quattro gli arti, di tetraplegia. Queste paralisi attualmente non hanno alcuna possibilità di guarigione. Un trauma della colonna vertebrale con lesione midollare è un trauma molto grave, spesso mortale. Dei pazienti che sopravvivono a tale trauma, il 75% rimane paraplegico, il 25% tetraplegico. La paraplegia e la tetraplegia colpiscono soprattutto pazienti giovani al di sotto dei 30 anni. Da una statistica rilevata dalla collaborazione dei piø importanti centri di riabilitazione (europei e mondiali) risulta che il 40% è in età compresa tra i 20 e i 30 anni, il 35% ha meno di 20 anni. Queste lesioni sono dovute ad incidenti stradali nel 50% dei casi e ad attività ludiche o sportive nel 20%, mentre nel 30% si tratta di infortuni sul lavoro. Il dato piø allarmante è l’incidenza della para e tetraplegia in Italia, si stima ci siano almeno 70.000 plegici e ogni anno se ne aggiungono una cifra pari a 30 per milione di abitanti. Questo dato è analogo a quelli di altri paesi della Comunità europea ed è sovrapponibile al dato relativo all’incidenza calcolata sull’Europa intera, sugli Stati Uniti e l’Australia, presi a confronto per le analogie ambientali e di civiltà. Appare evidente l’importanza e la necessità della riabilitazione motoria. Attualmente il recupero della mobilità, nel caso di paraplegici col blocco delle gambe, può essere effettuato utilizzando una delle tre soluzioni seguenti:  Sedie a rotelle.  Stimolazione elettrica funzionale.  Ortesi. La Stimolazione Elettrica Funzionale, detta anche FES, dall’inglese Functional Electrical 5

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corpo umano modellato con pendolo inverso
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mantenimento posizione verticale disabili
modellazione muscoli
riabilitazione motoria
riabilitazione motoria mediante fes
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sistema singolo giunto
stimolazione elettrica funzionale

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