Ragione d’essere

Il cammino lungo traiettorie non rettilinee

• Cambiare direzione mentre si cammina è un’attività tipica della vita quotidiana, necessaria per svolgere attività funzionali di base come per esempio girare intorno ad un tavolo o percorrere una traiettoria curva lungo un percorso pedonale. Una svolta ben fatta richiede un’efficace coordinazione tra i movimenti degli arti inferiori e quelli del tronco e del bacino. 
• Quando si cammina lungo una traiettoria curva, in particolare con raggi di curvatura limitati, si verificano cambiamenti asimmetrici nella lunghezza del passo dei due arti (il passo della gamba verso l’interno della curva è più corto in funzione dell’angolo di curvatura, mentre il passo della gamba esterna ha una lunghezza comparabile a quella di quando il cammino è lineare alla stessa velocità, si veda a pagina 7) e le forze di reazione al suolo (che controllano la direzione del cammino) sono appropriate per orientare il corpo nella nuova direzione (Courtine e Schieppati, 2003; Turcato et al., 2015). 
• Sono inoltre necessarie minime ma essenziali modifiche delle reazioni posturali (come la inclinazione medio-laterale del tronco) per adeguare la velocità di deambulazione quando viene avviata la svolta (Turcato et al., 2015). Queste sinergie portano ad una posizione critica del corpo inclinata verso l’interno della traiettoria al fine di impedire che il corpo venga ‘lanciato’ verso l’esterno del percorso desiderato dalla forza centrifuga provocata dalla esecuzione della traiettoria curva.
• Due importanti funzioni sono pertanto sollecitate: il controllo della postura e dell’equilibrio da un lato (Brinkerhoff et al., 2023) ed il controllo della asimmetria dei passi delle due gambe dall’altro. Il segmento rappresentato dal tronco e dal bacino è quello che permette la esecuzione di efficaci cambi di direzione durante la marcia. Inoltre, la rotazione (intra- ed extra-rotazione delle gambe) è possibile grazie alla articolazione coxo-femorale sulla quale insistono numerosi muscoli (Figura 1 più avanti).

La esecuzione di traiettorie curve non è banale

• È noto che il cambiamento di direzione durante il cammino è difficoltoso nei pazienti con malattia di Parkinson, che spesso si fermano o iniziano a produrre piccoli passi prima di cambiare direzione (Guglielmetti et al., 2009; Turcato et al., 2018; Godi et al., 2019) ovvero ruotano lentamente ‘en-bloc’ (Mellone et al., 2016). Nella malattia di Parkinson, l’esercizio prolungato porta ad una maggior mobilità e permette l’apprendimento delle strategie di controllo del movimento di rotazione del corpo e degli aggiustamenti posturali necessari (Godi et al., 2017), compresi quelli che interessano il tronco (Carpenter et al., 1999), controlli che progressivamente si perdono con l’avanzare della malattia. Girare lentamente comporta alterazioni simili nei movimenti oculari, nella cinematica di rotazione e nelle caratteristiche del passo nel gruppo con PD e nei controlli sani (Mancini et al., 2015). Un training che utilizzi diverse direzioni e velocità di rotazione può migliorare la coordinazione, oltre ad aumentare la fiducia e ridurre il rischio di caduta (Khobkhun et al., 2022). 
• I pazienti con ictus presentano disturbi della deambulazione dovuti a danni alle vie motorie e sensoriali. Anche i pazienti con emiparesi dovuta ad un accidente vascolare cerebrale hanno posture errate e problemi nel percorrere traiettorie curve (Godi et al., 2010; Chisholm et al., 2015; Jin et al., 2023), oltre ad avere ovvi problemi nel posizionamento del piede durante il cammino anche lineare a causa della generale andatura instabile della marcia. Questi pazienti presentano un’asimmetria degli arti inferiori dovuta alla mancanza nel controllo della attivazione muscolare e non riescono a sostenere agevolmente il loro peso sulla gamba paretica interna alla curvatura. Disturbi nel sincronismo della coordinazione tra gli arti inferiori sono indicatori del controllo della stabilità durante il cammino (Singer et al., 2013). 

Anche giovani disabili hanno problemi nel cambiare direzione

• La strategia del cambio di direzione durante il cammino è alterata anche in bambini con paralisi cerebrale infantile (Dixon et al., 2014; Brégou-Bourgeois et al., 2014). Recentemente, sono state misurate differenze nel dispendio energetico del cammino con svolte rispetto ad un cammino lineare nei bambini (Crossley et al., 2018). Esistono indicazioni che il cammino (lineare) nei pazienti affetti da paralisi cerebrale può essere in parte migliorato se viene somministrata una terapia intensiva delle dinamiche di coordinazione per 1 o 2 anni (Schalow e Jaigma, 2005) anche per mezzo di esoscheletri (Patanè et al. 2017), ma non sono noti effetti sui cambiamenti di direzione. Per approfondimenti, si veda (Cappellini et al., 2020). Gli errati rapporti dell’anatomia ossea causano una diminuzione della potenza muscolare, perché i muscoli corrispondenti non lavorano nel piano per il quale sono stati concepiti. Questo rende il muscolo meno efficiente e fa sì che il paziente spenda più energia per camminare (Novacheck e Gage, 2007; Böhm e Döderlein, 2012) e complica la coordinazione tra le sinergie motorie. Analogamente, esercizi di stepping (salire e scendere da un gradino) sono stati consigliati a ragazzi con disturbi della coordinazione motoria (Inacio et al., 2023), ma questi esercizi sembrano essere assai poveri per favorire la coordinazione di movimenti più comuni e più complessi. Invece, esercizi focalizzati sul tronco sembra abbiano un effetto migliore (Pierret et al., 2023; van Dellen et al., 2023). È stato recentemente dimostrato che la stabilità posturale dinamica non matura completamente fino all’età di 10 anni o più (Mani et al., 2021), suggerendo che un intervento come quello descritto più avanti (la piattaforma rotante sulla quale si marcia sul posto, si veda la Figura 2) possa validamente operare anche in bambini con paralisi cerebrale infantile.

Il problema della sanità pubblica

• I passi che si verificano durante la svolta rappresentano circa il 35-40% di tutti i passi in una giornata tipica di un soggetto normale adulto; il numero giornaliero di passi in curva aumenta quando ci si trova in spazi ristretti come in un appartamento. Le persone che invecchiano cambiano direzione in modo meno efficiente, come evidenziato dal degrado della cinematica e della modulazione neuro-muscolare (Baird e Van Emmerik, 2009; Robinovitch et al., 2013; Asmidawati et al., 2014). Negli anziani, revisioni sistematiche della letteratura hanno stabilito che l’esercizio fisico riduce le cadute, ma non si conoscono i tipi di esercizio più efficaci (Lord e Close, 2018; Sibley et al., 2021). La frequenza delle cadute aumenta negli anziani con deficit di rotazione. La sedentarietà, purtroppo estremamente comune negli anziani ed ancor più nei fragili (che possono presentare patologie multiple, multipli trattamenti con diversi farmaci contemporaneamente, allettamento) produce sarcopenia (Cruz-Jentoft & Sayer, 2019). Le cadute durante la rotazione sono responsabili di fratture dell’anca otto volte di più rispetto a quanto si verifica durante la deambulazione lungo una traiettoria rettilinea (Cumming e Klineberg, 1994; Thigpen et al., 2000; Almajid et al., 2020). È stato suggerito che misure di efficacia di produzione di cammino in curva predìcano (e possano prevenire) le cadute ricorrenti in anziani ricoverati in comunità (Leach et al., 2018). È il caso di ricordare l’enorme costo sociale ed economico delle fratture da caduta (Veronese e Maggi, 2018). Esistono un documento recente su ‘Fragilità in Italia’ (Vetrano, 2022) ed un altro altrettanto recente della Organizzazione Mondiale della Sanità che vertono sulla necessità della riabilitazione in Europa e mettono in luce i problemi legati a questi bisogni (Health Workforce and Service Delivery, 2022).

La fisiologia della rotazione

• I muscoli responsabili della rotazione della gamba lungo l’asse longitudinale sono i muscoli del bacino, che ruotano il femore nella sua articolazione coxo-femorale (Figura 1, A e B). Questi muscoli sono numerosi e richiedono un coordinamento particolare (Ventura et al., 2015). Il bacino a sua volta ruota sulla gamba di appoggio ed il tronco ruota su bacino, provocando l’adatto orientamento del corpo, inclusi collo e testa, alla traiettoria da eseguire.
• Il coordinamento tra i comandi nervosi diretti ai muscoli del bacino (attivi in maniera asimmetrica durante il cammino tra la gamba destra e sinistra) ed a quelli inseriti sulla colonna vertebrale è critico per la corretta esecuzione della traiettoria curva.
• Il peso del corpo, il cui centro di massa si trova circa sulla verticale della traiettoria del piede interno (o addirittura verso il centro della curva, fuori della distanza tra gli appoggi dei piedi) richiede che i muscoli del bacino e della colonna siano in grado di produrre forze adeguate a mantenere l’equilibrio dinamico durante l’esecuzione del percorso lungo una traiettoria curva.

Prevenzione e Riabilitazione

• Appare pertanto appropriato progettare un trattamento fisico capace di esercitare i muscoli intra- ed extra-rotatori della gamba sul bacino in modo coerente con la loro funzione durante il cammino curvo. 
• Questa attività è indirizzata a sollecitare il coordinamento neuro-muscolare ed al tempo stesso lo sviluppo forza nei muscoli citati. È noto infatti che la informazione sensoriale relativa al movimento in corso, proveniente dai recettori intramuscolari, fornisce un input importante per imparare e rinforzare la esecuzione di un certo movimento (Ziemann et al., 2001; Rosenkranz e Rothwell, 2012). La capacità di ‘apprendere’ l’appropriato coordinamento per mezzo dell’uso della piattaforma rotante è testimoniata dalla persistenza della rotazione su se stessi durante la marcia sul posto ad occhi chiusi (cioè senza riferimento spaziale visivo) dopo che la piattaforma rotante si è fermata (Sozzi e Schieppati, 2016). 
• È necessario affrontare il problema del rinforzo e del coordinamento dei muscoli responsabili della intra- ed extra-rotazione degli arti inferiori, sia a scopo a) preventivo ovvero per ridurre la probabilità di cadute per insufficiente sviluppo di forza in soggetti anziani sedentari ed in soggetti fragili (Álvarez-Millán et al., 2023), sia a scopo b) riabilitativo (riabilitazione del cammino alterato o lento per problemi legati a malattie neurodegenerative) o ancora c) terapeutico (ristoro delle funzione locomotoria lungo percorsi non lineari dopo fratture del femore o del bacino (Fox et al., 1998; Damm et al., 2018). Incidentalmente, il rinforzo muscolare e della coordinazione è opportuno anche prima di un intervento di protesi d’anca (Fairhall et al., 2022). 
• Nonostante il bagaglio di esercizi fisioterapeutici noti e l’utilizzo delle relative attrezzature, che vengono proposti in ambiente ospedaliero od in comunità od a casa propria (in modo autonomo o guidato), non è presente sul mercato uno strumento di uso semplice che a) possa sollecitare le attività normalmente trascurate durante il trattamento riabilitativo convenzionale, b) essere utilizzato da parte del soggetto sano od anziano o fragile con la facilità e la sicurezza con la quale usa una cyclette od un semplice treadmill. 
• Fino ad ora, un dispositivo usato con frequenza è stato il normale treadmill lineare. Una evoluzione del normale treadmill è il cosiddetto ‘split-belt’ treadmill, in cui le bande si muovono a velocità differente, producendo un cammino asimmetrico – ma sempre in linea retta. Per esempio, nella malattia di Parkinson, lo ‘split-belt’ treadmill è stato usato ma non ha prodotto risultati apprezzabili nel cammino post-trattamento (Hulzinga et al., 2023). 
• Esistono anche complessi esoscheletri, indossabili e motorizzati, rappresentati da dispositivi innovativi che possono aiutare le attività della vita quotidiana – ma la produzione di cammino curvo non è prevista (Wright et al., 2023). Inoltre, essi non sono ampiamente adottati in ambito clinico a causa dello ‘scollamento’ tra le esigenze degli utenti degli esoscheletri e quelle degli ingegneri che progettano i dispositivi (Morris et al., 2023), oltre a comportare una serie di rischi non sempre valutati (Massardi et al., 2023). Essi possono essere considerati ausili piuttosto che dispositivi ri-abilitanti, ma non centrano comunque il problema del coordinamento dei movimenti per favorire o produrre la rotazione del cammino in curva (Ivanenko al., 2023), problema che è invece affrontato in maniera specifica dal dispositivo qui proposto. Diversi esoscheletri fissano il bacino e limitano i movimenti mediolaterali. Tuttavia, gli spostamenti mediolaterali del centro di massa verso la gamba di appoggio sono una componente cruciale dell’andatura normale. Nell’andatura fisiologica, ciò si ottiene con una traiettoria sinusoidale del bacino, mentre il torace viene mantenuto relativamente stabile al di sopra di esso.
• In nessuno dei casi precedenti è possibile intervenire sulla intra- ed extra-rotazione delle gambe, e tantomeno sul complesso controllo della postura e dell’equilibrio che necessariamente accompagnano la produzione di svolte o di cammini su traiettorie curve. La marcia sul posto ruotando su se stessi lungo l’asse verticale del corpo rappresenta una specifica condizione che favorisce il controllo dinamico della postura e la coordinazione tra le gambe ed il tronco. Inoltre, essa rappresenta un modo per favorire la coordinazione tra pelvi e tronco nel modo più naturale possibile (van Dellen et al., 2023). La piattaforma rotante sulla quale si marcia sul posto con il centro di massa posto approssimativamente lungo la verticale del corpo ed i piedi marcianti intorno al centro di curvatura permette la intra- ed extra-rotazione delle gambe evitando qualunque rotazione del capo e stimolazione vestibolare che provoca disorientamento, vertigini, disequilibrio e cadute.

Il dispositivo proposto

• È pertanto appropriato mettere a disposizione una macchina in grado di sollecitare la rotazione delle gambe rispetto al bacino. Il dispositivo consiste in un disco orizzontale rotante sul quale il soggetto ‘marcia sul posto’ con testa e tronco stabilizzati nello spazio dalla presa di un corrimano fisso. Questo dispositivo è in grado di allenare i movimenti di rotazione degli arti inferiori che normalmente si verificano durante il percorso di traiettorie curve e di permettere l’apprendimento (o il ri-apprendimento) della coordinazione neuromuscolare sottostante (Figura 2). È stata depositata la richiesta di brevettazione Europea (in data 26 apr 2023 al n. 23169980.2 per: DISPOSITIVO PER TRATTAMENTI FISIOTERAPICI).
• 
• In sintesi, l’azione del dispositivo si può descrivere così. Quando il piede destro si appoggia sul disco rotante in senso orario, il piede e la gamba destri vengono passivamente extra-ruotati (la rotazione della tibia sul piede e quella del femore sul ginocchio sono di minima ampiezza mentre massima è quella a livello dell’anca). Durante la fase successiva di sollevamento dell’arto ruotato (poiché il soggetto continua a marciare sul posto), mentre l’altro arto è a terra (in appoggio sulla piattafforma), il soggetto riporta attivamente e naturalmente l’arto inferiore in posizione ‘diritta’ per poi ri-appoggiarlo sul disco rotante e così via. Analoga sequenza si verifica per l’arto sinistro, che sarà invece intra-ruotato dal disco rotante. Si verificherà allora una sequenza di intra- ed extra-rotazione per rotazioni in senso orario. La stessa sequenza di rotazioni delle gambe si verifica in senso opposto quando la piattaforma rotante ruota in senso anti-orario. Altre movimentazioni sono previste, come brevi e rapide rotazioni impulsivi della piattaforma (vedi sotto). Nonostante l’uso di perturbazioni posturali abbia dato risultati positivi in diversi ambiti della riabilitazione della postura e del cammino (Ribeiro de Souza et al., 2023), non esiste ad oggi un sistema dedicato alle perturbazioni dei muscoli rotatori.
• È sufficiente che il disco rotante abbia un diametro di 50 cm per poter agevolmente svolgere la sua funzione. Il soggetto sarà appoggiato con gli arti superiori ad un sostegno che permetta il mantenimento della posizione primaria (guardare in avanti senza rotazione capo-collo) della parte alta dl tronco e del capo. La posizione primaria della parte superiore del corpo, con il capo virtualmente fisso nello spazio, evita qualunque stimolazione rotatoria vestibolare che potrebbe provocare episodi vertiginosi e cadute (come quando il soggetto ruota su se stesso per qualche secondo su suolo fisso). Il soggetto marcia sul posto con il proprio asse verticale passante per il centro di massa del corpo che si proietta su un punto sulla piattaforma che costituisce il perno della rotazione.
• Nel caso di un uso clinico in pazienti critici è prevista una imbragatura leggera (Figura 2). Essa è fissata  ad sostegno sulla verticale del soggetto, e la piattaforma non si muove se la ‘cintura di sicurezza’ non è allacciata (come nelle vetture). Questa funzione è opzionale se il training è supervisionato. È appena il caso di ricordare che essendo il soggetto appoggiato e con i piedi intorno al centro della piattaforma, la verticale del corpo corrisponde al centro di rotazione. Pertanto, il suo centro di massa non essendo sollecitato da perturbazioni trasversali, il rischio di cadute è trascurabile. Sono previsti gli accorgimenti di sicurezza necessari. L’appoggio al corrimano sarà obbligatorio, pena il fermo della piattaforma. Anche una eventuale cedimento delle gambe produrrà un arresto della rotazione. Un pulsante di blocco sarà disponibile.
• La velocità angolare del disco rotante può variare per adattare la velocità di rotazione del corpo durante la marcia sul posto alle capacità del soggetto (da velocità lenta a progressivamente maggiore sia durante un trattamento che in ripetute sessioni di trattamento). La velocità e la durate della rotazione potranno essere pre-impostate dal soggetto a casa, od in ambiente clinico dal fisioterapista. Il periodo di rotazione può durare diversi minuti. La rotazione può avere velocità angolare costante o variable. Può essere continua in senso orario o continua in senso antiorario ovvero presentare periodi con velocità angolari crescenti e decrescenti e con inversione del senso di rotazione. Diversi pattern di rotazione sono pre-impostati e recuperabili dal soggetto (o dal fisioterapista) attraverso l’interazione con un tablet accessibile. Altri patterns possono essere facilmente implementati off-line ed incorporati poi nelle opzioni pre-impostate. Un altra modalità di rotazione consiste in rotazioni di pochi gradi (< 5°) molto rapide (rotazioni impulsive con successivo ritorno lento della piattaforma alla posizione iniziale). Questo stimolo produce riflessi nei muscoli intra- ed extra-rotatori (rispettivamente a destra e a sinistra con rotazioni in senso orario o viceversa), simulando lo stiramento muscolare ed i suoi effetti che si verificano durante una improvvisa rotazione del tronco sulle gambe. Altri patterns possono essere facilmente implementati. La durata della rotazione della piattaforma può essere anche molto prolungata, configurando un allenamento del tipo ‘gait endurance’ (Petrini, 2023).
• [la rotazione del disco potrebbe anche essere prodotta da un esercizio di ‘arm cycling’ o ’arm cranking’ laddove il sostegno per gli arti superiori sia trasformato in una pedaliera connessa al disco di base con una catena di trasmissione ed un ingranaggio conico]. 
• Il ‘sistema’ rotante (piattaforma rotante e soggetto marciante) è attrezzato con un semplice accelerometro che registra la cadenza dell’appoggio dei piedi e con un cardio-frequenzimetro. 
• Un tablet raccoglie i dati della rotazione della piattaforma e la cadenza degli appoggi e crea una tabella excel di queste variabili, accessibile e scaricabile su PC per una analisi off-line successiva. Dal tablet si può impostare il ritmo di un metronomo acustico e/o visivo, in modo da poter confrontare il ritmo ‘imposto’ con quello effettivo.
• In questa prima fase dello sviluppo del dispositivo, non sono previste implementazioni di altre funzioni, come la vibrazione dei muscoli del tronco, che è stata dimostrata essere capace da sola di provocare deviazioni della traiettoria della locomozione (Bove et al., 2001; Courtine et al., 2007) e di provocare rotazioni del corpo durante il cammino sul posto (Sozzi et al., 2019).
• La facilità d’uso è sicura: la persona semplicemente marcia sul posto (con o senza imbragatura a seconda delle condizioni), al ritmo che preferisce (o al ritmo impostato da un metronomo) tenendosi ad un corrimano. La impostazione della velocità angolare della piattaforma avviene attraverso l’uso di tasti sul tablet (che limita le scelte a rotazioni non pericolose). 
• L’accettazione da parte degli utenti finali dell’adozione e dell’uso di un prototipo del nuovo sistema è stata valutata e si è dimostrata positiva. Sebbene possa essere necessario un certo minimo sforzo per utilizzare il sistema durante un trattamento prolungato, lo sforzo è percepito come utile in quanto gli utenti si aspettano che il dispositivo migliorerà le loro prestazioni di deambulazione ed avrà influenza sulla loro vita sociale.
• Il dispositivo è spostabile e trasportabile, perché ha un peso relativamente modesto (≈ 40 kg) e si può nel caso smontare in pochi pezzi con un ingombro trascurabile. Esso occupa, montato, una superficie inferiore ad un metro quadrato, permettendo di sistemarlo anche in ambienti di dimensioni ridotte ovvero di localizzarne diversi nello stesso ambiente. È sicuro, sia da un punto di vista meccanico che elettrico. Il costo per la struttura sanitaria o per il privato che se ne doterà sarà contenuto (dipendentemente dalle caratteristiche della produzione in serie). 

Le caratteristiche del training

• Questo tipo di esercizio libera il sistema nervoso centrale dallo ‘sforzo’ di mantenere l’equilibrio, attività critica durante il cammino nomale in pazienti con problemi della locomozione di diversa natura, grazie al fatto che la parte superiore del corpo dei soggetti (il capo, il cinto scapolare ed il tronco) è praticamente ferma (o meglio poco mobile) perché essi si tengono con le mani ad un sostegno mentre marciano sul posto. 
• Questo permette di eseguire con ‘tranquillità’ e per lungo tempo i movimenti imposti dalla piattaforma. La rotazione lungo l’asse maggiore dell’arto inferiore durante la marcia sul posto è sia passiva, durante l’appoggio del piede, che attiva durante il sollevamento; in entrambi i casi non comporta alcun movimento insolito o ‘strano’ o l’apprendimento deliberato di una sequenza motoria inusuale. Può rilevare la osservazione che un cueing acustico dato dal metronomo, e un cammino di lunga durata aiutano i pazienti con PD a mantenere un ritmo di marcia costante nonostante la curvatura ‘virtuale’ della traiettoria del cammino, aiutandoli a superare le condizioni che normalmente conducono a destabilizzazione, alterazioni del ritmo e freezing della marcia (Spildooren et al., 2010; Rutz e Benninger, 2020). 
• Per quanto attiene alle citate rotazioni rapide e di piccola ampiezza, è noto che esercizi basati su perturbazioni posturali sono in grado di prevenire cadute nell’anziano. Il ‘perturbation-based balance training’ (PBT) può avere diverse caratteristiche (Brüll et al., 2023). Il movimenti di questa piattaforma sono in grado di proporre una attività che compendia gli aspetti salienti del PBT e provoca al contempo sollecitazione della postura e dei muscoli che generano le rotazioni degli arti inferiori. I vantaggi di questa procedura sono stati per ora descritti solo nel cammino lineare (Castano, 2023).
• Le molteplici caratteristiche offerte da questo training sono in linea con recenti indicazioni relative a programmi di reablement o di restorative treatments in anziani ricoverati in comunità (si veda il recente articolo di rassegna di Lewis et al., 2021). In particolare, si fa riferimento qui ai trattamenti function-focused che hanno lo scopo di migliorare funzioni motorie degradate (per ridotte capacità di coordinazione o sarcopenia od altre condizioni comuni legate alla ipo-mobilità negli anziani) e quindi di prevenire gravi problemi come le cadute. L’esercizio proposto configura peraltro un tipico esercizio ‘propriocettivo’ (Sherrington et al., 2019) adatto a prevenire le cadute negli anziani.
• È importante notare che le articolate opzioni del controllo della movimentazione della pedana offrono al fisioterapista la libertà di agire sia sulla durata che sulla velocità della rotazione della piattaforma in funzione della sua esperienza durante il trattamento di un particolare paziente o soggetto anziano e fragile.
• È il caso di citare che la marcia sul posto sulla piattaforma rotante non causa elevato impatto sulla base d’appoggio dei piedi (come avviene con il treadmill ‘normale’) poiché manca la ‘spinta in avanti’ imposta dal treadmill, e tantomeno produce pressione eccessiva sulle articolazioni di gamba e bacino, annullando pertanto ogni rischio di lesioni da impatto. 
• Nella prima parte di questo testo sono state riassunte alcune caratteristiche del cammino lungo traiettorie curve. È evidente che la marcia sul posto simula la intra- ed extra-rotazione degli arti inferiori rispetto al bacino, ma non la inclinazione del corpo verso il centro della curvatura della traiettoria per generare la forza centripeta. 
• D’altra parte, la marcia sul posto ha il vantaggio di minimizzare i movimenti del capo, rendendo trascurabile la stimolazione vestibolare e gli effetti della stimolazione opto-cinetica. Anche il centro di massa del corpo, che durante il cammino si sposta con notevole energia cinetica rimane praticamente in situ, così come la base di appoggio non richiede la generazione dello spostamento dei piedi di diverse decine di centimetri nel piano sagittale come avviene nel cammino (diritto e su treadmill lineare).
• Rileva che sulla piattaforma rotante manchi il carico sull’anca prodotto dalla camminata ‘normale’ su treadmill lineare dovuto all’appoggio del piede (heel strike) (per referenze si veda Palmowski et al., 2021). Essendo il corpo sempre allineato sulla verticale, come già detto, l’appoggio del piede durante la marcia sul posto configura un carico trascurabile (Kuster 2002). In questo modo, il training può durare anche per lunghi periodi in assenza della attivazione dei muscoli che fine di frenano la caduta del corpo durante il passo (Honeine et al., 2013).
• Si nota qui che questo tipo di esercizio può essere eseguito anche indossando una ortesi caviglia-piede (AFO) o ginocchio, caviglia, piede (KAFO) (Zancan et al., 2004), che potrebbero essere regolarmente indossate anche da pazienti con paresi spastica (o nei giovani con CP) (Bayón et al., 2023). Peraltro, sono a disposizione diverse prove valutative della capacità di ruotare (si veda subito sotto). Il test del Percorso ad 8 (Zancan et al., 2021) citato sotto (Figura 3) può essere usato insieme alla piattaforma a scopo preventivo, valutativo o riabilitativo quando si vogliono sollecitare i meccanismi di produzione di aggiustamenti anticipatori e compensatori durante il cammino lungo traiettorie curvilinee (diversamente dal cammino sul posto) e misurare gli effetti del trattamento.

Fitness, allenamento, riabilitazione nello sport

• In ambito sportivo, è rilevante considerare che l’esercizio imposto dalla piattaforma rotante può durare un tempo indefinito deciso dall’allenatore o dall’atleta stesso, portando ad un ottimale sviluppo della muscolatura interessata e ad una ottimale capacità di coordinazione della muscolatura del bacino con la muscolatura del tronco e degli arti inferiori. Uno strumento in grado di imporre rotazioni a diverse velocità durante la marcia sul posto appare essenziale per allenare per esempio la Repeated Sprint Ability nel calcio. Esempi di altre attività sportive che implicano movimenti di rotazione su se stessi sono la pallacanestro, il lancio del disco e del martello, lo sci, la danza, il golf, il tennis (Wang et al., 2022). La riabilitazione di diverse lesioni legate alla attività sportiva può essere affrontata con gli specifici esercizi permessi dall’uso della piattaforma rotante. Un esempio è la complicata e prolungata riabilitazione delle lesioni dei legamenti del ginocchio, che rende possibile la trasmissione della rotazione del femore alla gamba. Questa riabilitazione ad oggi segue protocolli meno che completi (Rodriguez et al., 2020; Kasmi et al., 2021; Lin, 2023).

Tests di outcome

1. Esiste un bagaglio di tests (pre-post) adatti per la valutazione dell’outcome del trattamento. Il tempo ‘dopo’ può verificarsi dopo un singolo trattamento e/o dopo ognuno dei trattamenti successivi e alla fine del trattamento previsto.
2. Il test di rotazione a 360° è una misura dell’equilibrio dinamico. La persona sottoposta al test ruota su se stesso di almeno 360 gradi mentre vengono registrati il tempo di completamento e/o il numero di passi compiuti per completare il giro. La misura può essere valutata in base al tempo impiegato per completare la rotazione (secondi) e/o al numero di passi compiuti per completare il giro. Il partecipante può girare in entrambe le direzioni, purché esegua ogni volta un giro completo.
3. Freezing of gait questionnaire. Si veda in Giladi et al. (2000).
4. Timed-Up-and-Go (TUG) test. I risultati sono correlati al rischio di caduta.
5. Percorso ad 8. Si vedano Odonkor et al. (2013), Zancan et al. (2021), e Lowry et al. (2022).
6. La Figura 3 qui sotto, da Zancan et al. (2021), mostra il percorso di 20 metri, stampato su di un ampio, sottile ma robusto foglio di plastica. Il soggetto percorre una sezione lineare, seguita da una svolta brusca a destra e da un circolo completo in senso antiorario. Quest’ultimo continua in un altro circolo per camminare in senso orario, il percorso termina con un’altra sezione lineare.
7. Test ad L. Si veda Cetin e Erel (2022).
8. L’uso di alcune scale di misura pertinenti (per es. la Falls Efficacy Scale-International e la modified Elderly Mobility Scale) è brevemente riassunto in Hasebe et al. (2022) e Saito et al. (2023).

Bibliografia essenziale

Almajid R, Goel R, Tucker C, Keshner E. Balance confidence and turning behavior as a measure of fall risk. Gait Posture. 2020 Jul;80:1-6.

Álvarez-Millán L, Castillo-Castillo D, Quispe-Siccha R, Pérez-Pacheco A, Angelova M, Rivera-Sánchez J, Fossion R. Frailty Syndrome as a Transition from Compensation to Decompensation: Application to the Biomechanical Regulation of Gait. Int J Environ Res Public Health. 2023 May 30;20(11):5995.

Asmidawati A, Hamid TA, Hussain RM, Hill KD. Home based exercise to improve turning and mobility performance among community dwelling older adults: protocol for a randomized controlled trial. BMC Geriatr. 2014 Sep 8;14:100.

Baird JL, Van Emmerik RE. Young and older adults use different strategies to perform a standing turning task. Clin Biomech (Bristol, Avon). 2009 Dec;24(10):826-32.

Bayón C, Hoorn M v, Barrientos A, Rocon E, Trost JP, van Asseldonk EHF. Perspectives on ankle-foot technology for improving gait performance of children with Cerebral Palsy in daily-life: requirements, needs and wishes. J NeuroEngineering Rehabil 2023 20, 44.

Becker C, Chiari L. What videos can tell us about falling. Lancet. 2013 Jan 5;381(9860):8-9.

Böhm H, Döderlein L. Gait asymmetries in children with cerebral palsy: do they deteriorate with running? Gait Posture. 2012 Feb;35(2):322-7.

Brégou-Bourgeois A, Mariani B, Aminian K, Zambelli PY, Newman CJ. Spatio-temporal gait analysis in children with cerebral palsy using foot-worn inertial sensors. Gait Posture. 2014;39(1):436-42.

Brinkerhoff, S.A., Murrah, W.M. & Roper, J.A. The relationship between gait speed and mediolateral stability depends on a person’s preferred speed. Sci Rep 2023 13, 6056.

Brüll L, Hezel N, Arampatzis A, Schwenk M. Comparing the Effects of Two Perturbation-based Balance Training Paradigms in Fall-prone Older Adults: A Randomized Controlled Trial. Gerontology 2023, Mar 15.

Cappellini G, Sylos-Labini F, Dewolf AH, Solopova IA, Morelli D, Lacquaniti F, Ivanenko Y. Maturation of the locomotor circuitry in children with cerebral palsy. Front. Bioeng. Biotechnol. 2020 8:998.

Carpenter, M., Allum, J. & Honegger, F. Directional sensitivity of stretch reflexes and balance corrections for normal subjects in the roll and pitch planes. Exp Brain Res 1999 129, 93–113.

Castano, C. Gait Strategies While Walking with Discrete Perturbations on a Self-Paced Treadmill (2023). Electronic Theses and Dissertations, 1532.

Cetin SY, Erel S. Investigation of the validity and reliability of the L test in children with cerebral palsy. Physiother Theory Pract. 2022 Jan;38(1):182-188.

Chisholm AE, Qaiser T, Lam T. Neuromuscular control of curved walking in people with stroke: Case report. J Rehabil Res Dev. 2015;52(7):775-83.

Courtine G, Schieppati M. Human walking along a curved path. I. Body trajectory, segment orientation and the effect of vision. Eur J Neurosci. 2003 Jul;18(1):177-90.

Courtine G, De Nunzio AM, Schmid M, Beretta MV, Schieppati M. Stance- and locomotion-dependent processing of vibration-induced proprioceptive inflow from multiple muscles in humans. J Neurophysiol. 2007 Jan;97(1):772-9.

Crossley SGM, Mackintosh KA, Wilson RP, Lester LJ, Griffiths IW, McNarry MA. Energy expenditure associated with walking speed and angle of turn in children. Eur J Appl Physiol. 2018 Dec;118(12):2563-2576.

Cruz-Jentoft AJ, Sayer AA. Sarcopenia. Lancet. 2019 Jun 29;393(10191):2636-2646. doi: 10.1016/S0140-6736(19)31138-9.

Cumming RG, Klineberg RJ. Fall frequency and characteristics and the risk of hip fractures. J Am Geriatr Soc. 1994 Jul;42(7):774-8.

Damm P, Zonneveld J, Brackertz S, Streitparth F, Winkler T. Gluteal muscle damage leads to higher in vivo hip joint loads 3 months after total hip arthroplasty. PLoS ONE. 2018;13(1):e0190626.

Dixon PC, Stebbins J, Theologis T, Zavatsky AB. Ground reaction forces and lower-limb joint kinetics of turning gait in typically developing children. J Biomech. 2014 Nov 28;47(15):3726-33.

Fairhall NJ, Dyer SM, Mak JC, Diong J, Kwok WS, Sherrington C. Interventions for improving mobility after hip fracture surgery in adults. Cochrane Database Syst Rev. 2022 Sep 7;9(9):CD001704.

Filippi, G. M., Rodio, A., Faralli, M., Ricci, G., & Pettorossi, V. E. Plastic changes induced by muscle focal vibration: a possible mechanism for long-term motor improvements. Frontiers in Neuroscience, 2023, 17, 231.

Fox KM, Hawkes WG, Hebel JR, Felsenthal G, Clark M, Zimmerman SI, Kenzora JE, Magaziner J. Mobility after hip fracture predicts health outcomes. J Am Geriatr Soc. 1998 Feb;46(2):169-73.

Giladi N, Shabtai H, Simon ES, Biran S, Tal J, Korczyn AD. Construction of freezing of gait questionnaire for patients with Parkinsonism. Parkinsonism Relat Disord. 2000 Jul 1;6(3):165-170.

Godi M, Nardone A, Schieppati M. Curved walking in hemiparetic patients. J Rehabil Med. 2010 Oct;42(9):858-65.

Godi M, Giardini M, Schieppati M. Walking Along Curved Trajectories. Changes With Age and Parkinson’s Disease. Hints to Rehabilitation. Front Neurol. 2019 May 24;10:532.

Godi M, Giardini M, Nardone A, Turcato AM, Caligari M, Pisano F, Schieppati M. Curved Walking Rehabilitation with a Rotating Treadmill in Patients with Parkinson’s Disease: A Proof of Concept. Front Neurol. 2017 Feb 28;8:53.

Guglielmetti S, Nardone A, De Nunzio AM, Godi M, Schieppati M. Walking along circular trajectories in Parkinson’s disease. Mov Disord. 2009 Mar 15;24(4):598-604.

Hasebe Y, Akasaka K, Otsudo T, Hall T, Yamamoto M. Effects of incorporating elliptical trainer exercise during rehabilitation on physical function and self-reported outcomes after total hip arthroplasty: a randomized controlled trial. J Phys Ther Sci. 2022 Mar;34(3):230-235.

Health Workforce and Service Delivery. The need for rehabilitation services in the WHO European Region. 2022. https://www.who.int/europe/publications/i/item/9789289058506.

Honeine JL, Schieppati M, Gagey O, Do MC. The functional role of the triceps surae muscle during human locomotion. PLoS One. 2013;8(1):e52943.

Hulzinga F, Seuthe J, D’Cruz N, Ginis P, Nieuwboer A, Schlenstedt C. Split-Belt Treadmill Training to Improve Gait Adaptation in Parkinson’s Disease. Mov Disord. 2023 Jan;38(1):92-103.

Inacio M, Esser P, Weedon BD, Joshi S, Meaney A, Delextrat A, Springett D, Kemp S, Ward T, Izadi H, Johansen-Berg H, Dawes H. Learning a novel rhythmic stepping task in children with probable developmental coordination disorder. Clin Biomech (Bristol, Avon). 2023 Feb 3;102:105904.

Ivanenko Y, Shapkova EY, Petrova DA, Kleeva DF, Lebedev MA. Exoskeleton gait training with spinal cord neuromodulation. Front Hum Neurosci. 2023 May 11;17:1194702. doi: 10.3389/fnhum.2023.1194702.

Jin Y, Lee Y, Park S, Lee S, Lim C. Effects of Curved-Path Gait Training on Gait Ability in Middle-Aged Patients with Stroke: Protocol for a Randomized Controlled Trial. Healthcare 2023, 11, 1777.

Kasmi S, Zouhal H, Hammami R, Clark CCT, Hackney AC, Hammami A, Chtara M, Chortane SG, Salah FZB, Granacher U, Ounis OB. The Effects of Eccentric and Plyometric Training Programs and Their Combination on Stability and the Functional Performance in the Post-ACL-Surgical Rehabilitation Period of Elite Female Athletes. Front Physiol. 2021 Jul 2;12:688385.

Kariyawasam DS, D’Silva AM, Sampaio H, Briggs N, Herbert K, Wiley V, Farrar MA. Newborn screening for spinal muscular atrophy in Australia: a non-randomised cohort study. Lancet Child Adolesc Health. 2023 Jan 17:S2352-4642(22)00342-X.

Khobkhun, F., Santiago, P.R.P., Tahara, A.K. et al. An investigation of the contribution of different turn speeds during standing turns in individuals with and without Parkinson’s disease. Sci Rep 12, 22566 (2022).

Kuster MS. Exercise recommendations after total joint replacement. Sports Med. 2002;32:433–45.

Leach JM, Mellone S, Palumbo P, Bandinelli S, Chiari L. Natural turn measures predict recurrent falls in community-dwelling older adults: a longitudinal cohort study. Sci Rep. 2018 Mar 12;8(1):4316.

Lewis LK, Henwood T, Boylan J, Hunter S, Lange B, Lawless M, Milte R, Petersen J. Re-thinking reablement strategies for older adults in residential aged care: a scoping review. BMC Geriatr. 2021 Nov 30;21(1):667.

Lin TJ. Editorial Commentary: There Is No Standard for or Standardization of Postoperative Rehabilitation Protocols After Anterior Cruciate Ligament Reconstruction. Arthroscopy. 2023 Mar;39(3):590-591.

Lord SR, Close JCT. New horizons in falls prevention. Age Ageing. 2018 Jul 1;47(4):492-498.

Lowry K, Woods T, Malone A, Krajek A, Smiley A, Van Swearingen J. The Figure-of-8 Walk Test used to detect the loss of motor skill in walking among persons with Parkinson’s disease. Physiother Theory Pract. 2022 Apr;38(4):552-560.

Mancini M, El-Gohary M, Pearson S, McNames J, Schlueter H, Nutt JG, King LA, Horak FB. Continuous monitoring of turning in Parkinson’s disease: Rehabilitation potential. NeuroRehabilitation. 2015;37(1):3-10.

Mani H, Miyagishima S, Kozuka N, Inoue T, Hasegawa N, Asaka T. Development of the Relationships Among Dynamic Balance Control, Inter-limb Coordination, and Torso Coordination During Gait in Children Aged 3-10 Years. Front Hum Neurosci. 2021 Oct 28;15:740509.

Massardi, S., Pinto-Fernandez, D., Babič, J. et al. Relevance of hazards in exoskeleton applications: a survey-based enquiry. J NeuroEngineering Rehabil 20, 68 (2023).

Mellone, S., Mancini, M., King, L.A. et al. The quality of turning in Parkinson’s disease: a compensatory strategy to prevent postural instability? J NeuroEngineering Rehabil 2016 13, 39.

Morris L, Diteesawat RS, Rahman N, Turton A, Cramp M, Rossiter J. The-state-of-the-art of soft robotics to assist mobility: a review of physiotherapist and patient identified limitations of current lower-limb exoskeletons and the potential soft-robotic solutions. J Neuroeng Rehabil. 2023 Jan 30;20(1):18.

Novacheck TF, Gage JR. Orthopedic management of spasticity in cerebral palsy. Childs Nerv Syst 2007;23:1015-1031.

Odonkor CA, Thomas JC, Holt N, Latham N, Vanswearingen J, Brach JS, Leveille SG, Jette A, Bean J. A comparison of straight- and curved-path walking tests among mobility-limited older adults. J Gerontol A Biol Sci Med Sci. 2013 Dec;68(12):1532-9.

Palmowski, Y., Popovic, S., Schuster, S.G. et al. In vivo analysis of hip joint loading on Nordic walking novices. J Orthop Surg Res 2021 16, 596.

Patanè F, Rossi S, Del Sette F, Taborri J, Cappa P. WAKE-Up Exoskeleton to Assist Children With Cerebral Palsy: Design and Preliminary Evaluation in Level Walking. IEEE Trans Neural Syst Rehabil Eng. 2017 Jul;25(7):906-916.

Petrini M. (2023). The Effect of Treadmill Training Vs. Standard Physical Therapy on Gait in Individuals with Mild-Moderate Cerebral Palsy: A Meta-Analysis (Doctoral dissertation, California State University, Fresno).

Pierret J, Beyaert C, Vasa R, Rumilly E, Paysant J, Caudron S. Rehabilitation of Postural Control and Gait in Children with Cerebral Palsy: the Beneficial Effects of Trunk-Focused Postural Activities. Dev Neurorehabil. 2023 Mar 23:1-13.

Ribeiro de Souza C, Ávila de Oliveira J, Takazono PS, da Silva Rezende L, Silva-Batista C, Coelho DB, Teixeira LA. Perturbation-based balance training leads to improved reactive postural responses in individuals with Parkinson’s disease and freezing of gait. Eur J Neurosci. 2023 May 9.

Robinovitch SN, Feldman F, Yang Y, Schonnop R, Leung PM, Sarraf T, Sims-Gould J, Loughin M. Video capture of the circumstances of falls in elderly people residing in long-term care: an observational study. Lancet. 2013 Jan 5;381(9860):47-54.

Rodriguez K, Garcia SA, Spino C, Lepley LK, Pang Y, Wojtys E, Bedi A, Angelini M, Ruffino B, Bolley T, Block C, Kellum J, Swartout A, Palmieri-Smith RM. Michigan Initiative for Anterior Cruciate Ligament Rehabilitation (MiACLR): A Protocol for a Randomized Clinical Trial. Phys Ther. 2020 Dec 7;100(12):2154-2164.

Rosenkranz K, Rothwell JC. Modulation of proprioceptive integration in the motor cortex shapes human motor learning. J Neurosci. 2012 Jun 27;32(26):9000-6.

Rutz DG, Benninger DH. Physical Therapy for Freezing of Gait and Gait Impairments in Parkinson Disease: A Systematic Review. PM R. 2020 Nov;12(11):1140-1156.

Saito H, Sato M, Kobayashi M, Saito T, Shimura T, Yotsumoto K, Hanai Y, Tanizaki Y, Usuda S. Predictors of life-space mobility in patients with fracture 3 months after discharge from convalescent rehabilitation ward: a prospective longitudinal study. J Phys Ther Sci. 2023 Mar;35(3):223-229.

Schalow G, Jaigma P. Cerebral palsy improvement achieved by coordination dynamics therapy. Electromyogr Clin Neurophysiol. 2005 Dec;45(7-8):433-45.

Sherrington C, Fairhall NJ, Wallbank GK, Tiedemann A, Michaleff ZA, Howard K, Clemson L, Hopewell S, Lamb SE. Exercise for preventing falls in older people living in the community. Cochrane Database Syst Rev. 2019 Jan 31;1(1):CD012424.

Sibley KM, Thomas SM, Veroniki AA, Rodrigues M, Hamid JS, Lachance CC, Cogo E, Khan PA, Riva JJ, Thavorn K, MacDonald H, Holroyd-Leduc J, Feldman F, Kerr GD, Jaglal SB, Straus SE, Tricco AC. Comparative effectiveness of exercise interventions for preventing falls in older adults: A secondary analysis of a systematic review with network meta-analysis. Exp Gerontol. 2021 Jan;143:111151.

Singer, J. C., Mansfield, A., Danells, C. J., McIlroy, W. E., & Mochizuki, G. (2013). The effect of post-stroke lower-limb spasticity on the control of standing balance: Inter-limb spatial and temporal synchronisation of centres of pressure. Clinical biomechanics, 28(8), 921–926.

Sozzi S, Schieppati M. Stepping in Place While Voluntarily Turning Around Produces a Long-Lasting Posteffect Consisting in Inadvertent Turning While Stepping Eyes Closed. Neural Plast. 2016;2016:7123609.

Sozzi S, Nardone A, Crisafulli O, Schieppati M. Podokinetic After-Rotation Is Transiently Enhanced or Reversed by Unilateral Axial Muscle Proprioceptive Stimulation. Neural Plast. 2019 Mar 11;2019:7129279.

Spildooren J, Vercruysse S, Desloovere K, Vandenberghe W, Kerckhofs E, Nieuwboer A. Freezing of gait in Parkinson’s disease: the impact of dual-tasking and turning. Mov Disord. 2010 Nov 15;25(15):2563-70.

Thigpen MT, Light KE, Creel GL, Flynn SM. Turning difficulty characteristics of adults aged 65 years or older. Phys Ther. 2000 Dec;80(12):1174-87.

Turcato AM, Godi M, Giordano A, Schieppati M, Nardone A. The generation of centripetal force when walking in a circle: insight from the distribution of ground reaction forces recorded by plantar insoles. J Neuroeng Rehabil. 2015 Jan 9;12(1):4.

Turcato AM, Godi M, Giardini M, Arcolin I, Nardone A, Giordano A, Schieppati M. Abnormal gait pattern emerges during curved trajectories in high-functioning Parkinsonian patients walking in line at normal speed. PLoS One. 2018 May 11;13(5):e0197264.

van Dellen, F., Aurich-Schuler, T., Hesse, N. et al. Clustering trunk movements of children and adolescents with neurological gait disorders undergoing robot-assisted gait therapy: the functional ability determines if actuated pelvis movements are clinically useful. J NeuroEngineering Rehabil 2023 20, 71.

Ventura JD, Klute GK, Neptune RR. Individual muscle contributions to circular turning mechanics. J Biomech. 2015 Apr 13;48(6):1067-74.

Veronese N, Maggi S. Epidemiology and social costs of hip fracture. Injury. 2018 Aug;49(8):1458-1460.

Vetrano D. La mappa della fragilità in Italia. Gradiente geografico e determinanti sociodemografici. (https://www.italialongeva.it/wp-content/uploads/2022/04/indagine-2022_italialongeva.pdf).

Wang ZH, Pan RC, Huang MR, Wang D. Effects of Integrative Neuromuscular Training Combined With Regular Tennis Training Program on Sprint and Change of Direction of Children. Front Physiol. 2022 Feb 10;13:831248.

Wright, M.A., Herzog, F., Mas-Vinyals, A. et al. Multicentric investigation on the safety, feasibility and usability of the ABLE lower-limb robotic exoskeleton for individuals with spinal cord injury: a framework towards the standardisation of clinical evaluations. J NeuroEngineering Rehabil 20, 45 (2023).

Zancan A, Beretta MV, Schmid M, Schieppati M. A new hip-knee-ankle-foot sling: kinematic comparison with a traditional ankle-foot orthosis. J Rehabil Res Dev. 2004 Sep;41(5):707-12.

Zancan A, Sozzi S, Schieppati M. Basic Spatio-temporal Gait Variables of Young and Older Healthy Volunteers Walking Along a Novel Figure-of-8 Path. Front Neurol. 2021 Jun 8;12:698160.

Ziemann U, Muellbacher W, Hallett M, Cohen LG (2001) Modulation of practice-dependent plasticity in human motor cortex. Brain 124:1171–1181.

Qui la pagina di Google Scholar e la pagina di ORCID del fondatore di Prevent srl.

Torna all’indice dei contenuti ☝