Analisi biomeccanica della stabilità a bordo nave: prime prove sperimentali e analisi qualitativa dei risultati.

Abstract

La stabilità posturale è la capacità del sistema neuromuscolare di mantenere l’equilibrio e di adattarsi alle perturbazioni esterne. Il presente lavoro ha l’obiettivo di caratterizzare la risposta posturale in condizioni sperimentali assimilabili alle perturbazioni generate dal moto ondoso in ambiente navale. L’attività sperimentale è stata condotta su tre soggetti mediante un sistema di motion capture Vicon, una pedana dinamometrica e quattro sensori inerziali; l’analisi presentata si è concentrata sui dati Vicon e della pedana. È stato sviluppato un codice MATLAB per ricavare i principali parametri biomeccanici, tra cui centro di massa (CoM), centro di pressione (CoP), forze di reazione al suolo (GRF), angoli e velocità articolari, Range of Motion (ROM) e Root Mean Square (RMS). I risultati mostrano che l’aumento dell’ampiezza delle oscillazioni è associato a una maggiore escursione del CoM e a un diverso coinvolgimento di anca e caviglia. Nelle prove di perturbazione, ROM e velocità del CoM risultano maggiori nelle condizioni caratterizzate dalla perdita dell’equilibrio. Sono stati inoltre individuati intervalli di ROM associati al recupero e alla perdita dell’equilibrio, con una marcata variabilità individuale. Il confronto con le oscillazioni volontarie mostra tuttavia che tali intervalli non sono generalizzabili e che il solo ROM del CoM non è sufficiente a caratterizzare la stabilità posturale.

Postural stability is the ability of the neuromuscular system to maintain balance and adapt to external perturbations. This work aims to characterize postural responses in experimental conditions similar to the disturbances caused by wave motion in a naval environment. The experimental activity was carried out on three subjects using a Vicon motion capture system, a force platform, and four inertial sensors; the analysis presented focused on the Vicon and platform data. A MATLAB code was developed to extract the main biomechanical parameters, including Center of Mass (CoM), Center of Pressure (CoP), Ground Reaction Forces (GRF), joint angles and velocities, Range of Motion (ROM), and Root Mean Square (RMS). The results show that an increased amplitude of oscillations is associated with a greater excursion of the CoM and a different involvement of the hip and ankle. In perturbation tests, ROM and CoM speed were higher in conditions characterized by loss of balance. Intervals of ROM associated with balance recovery and loss were also identified, showing significant individual variability. However, comparison with voluntary sway shows that these intervals aren't generalizable and that CoM ROM alone isn't enough to characterize postural stability.