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Università di Perugia – Laboratorio di Biomeccanica e Neurofisiopatologia della Postura e del Movimento.

Polo Unico di Sant’Andrea delle Fratte, Piazza Gambuli, Edificio D, 06132 Perugia
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845

Overview

La dotazione strumentale e le competenze che il laboratorio raccoglie consentono di studiare gli aspetti biomeccanici e neurofisiologici legati ad equilibrio, orientamento posturale, coordinazione, locomozione, movimento volontario, esercizio fisico e gesto sportivo, in condizioni normali e patologiche. La missione del Laboratorio è quella di svolgere:

  • attività di ricerca caratterizzate da una produzione scientifica continua e di qualità;
  • attività di tirocinio ed attività didattiche di laboratorio per gli studenti dei Corsi di Laurea in Fisioterapia, Medicina e Chirurgia, Scienze Motorie e Sportive, e della Scuola di Specializzazione in Ortopedia e traumatologia;
  • prestazioni esterne per il finanziamento delle attività di ricerca.

Team

Fisiologia:

Vito Enrico Pettorossi
Professore Ordinario

Fabio Massimo Botti
Ricercatore Universitario

Roberto Panichi, PhD
Ricercatore Universitario

 

Biomeccanica:

Andrea Biscarini
Professore Associato

 

Scienze Motorie:

Samuele Contemori
Assegnista di Ricerca

 

Fisioterapia:

Daniele Busti
Fisioterapista

Activities

Analisi delle attivazioni muscolari e delle sollecitazioni articolari nell’esercizio fisico, e progettazione di esercizi ed attrezzature innovative in campo riabilitativo, nel fitness, e nella preparazione atletica.

Una delle principali tematiche su cui è focalizzata l’attività del laboratorio riguarda la determinazione delle attivazioni muscolari, delle forze muscolari e delle sollecitazioni articolari nel corso dei esercizi fisici effettuati per specifiche finalità (prevenzione degli infortuni, riabilitazione, condizionamento e potenziamento muscolare, preparazione atletica, performance sportiva), in differenti condizioni cinematiche (esercizi isometrici, quasi-statici, dinamici, esplosivi, balistici), in presenza di eventuali sovraccarichi esterni (pesi liberi o vincolati, forze elastiche, resistenze di mezzi fluidi, reazioni vincolari, resistenze generate da dispositivi idraulici o elettromeccanici) e di perturbazioni interne (per esempio fatica e forze inerziali legate al movimento) ed esterne (vibrazione muscolare, spostamenti della base d’appoggio).

A tale proposito sono sviluppati specifici modelli biomeccanici analitici e numerici, che sono utilizzati congiuntamente a strumentazioni e tecniche sperimentali per l’analisi della cinematica del movimento (sistemi optoelettronici e sistemi inerziali), la rilevazione delle forze di contatto fra corpo umano ed ambiente esterno (dinamometri e piattaforme di forza) e delle attivazioni muscolari (elettromiografia di superficie). Queste informazioni sono utilizzate:

  • per l’ottimizzazione dell’esercizio fisico e delle sue varianti;
  • per l’ottimizzazione della biomeccanica e dell’ergonomia delle attrezzature per l’esercizio fisico;
  • per la progettazione di esercizi ed attrezzature innovative;
  • per la valutazione funzionale in riabilitazione e nello sport.

Studio del controllo della postura e del movimento, e delle limitazioni funzionali indotte delle alterazioni dei sistemi neurosensoriali e motori con l’età o la patologia.

Sono oggetto di studio le diverse problematiche relative all’esecuzione del movimento dal punto di vista del comando e del controllo motorio, nel movimento volontario e nelle risposte riflesse posturali, in condizioni di normalità, nell’atleta e in presenza di limitazioni funzionali provocate da condizioni patologiche. Si utilizzano tecniche dirette e telemetriche di valutazione della cinematica e cinetica del gesto motorio, delle reazioni posturali e della locomozione, con indagini video all’infrarosso e a campo magnetico, sensori meccanici di lunghezza e forza, elettromiografia, posturografia statica e dinamica, potenziali evocati per la valutazione della reattività motoria. Sono inoltre impiegate metodologie dirette e telemetriche di analisi delle funzioni viscerali in corso di esercizio fisico come le risposte circolatorie, respiratorie e metaboliche.

Le problematiche scientifiche che tipicamente vengono affrontate nell’ambito della fisiopatologia movimento sono quelle relative allo studio delle caratteristiche di spostamento, forza e potenza muscolare per la valutazione del carico gravitazionale, le valutazioni resistive, il ruolo delle coordinate spaziali, l’influenza della posizione posturale, gli effetti dell’esercizio e della fatica muscolare in condizioni sia fisiologiche che patologiche per limiti funzionali indotti da lesioni sia del sistema nervoso centrale che dell’apparato motorio in sé. Un particolare rilievo è riservato agli aspetti legati alla valutazione funzionale di tipo elettrofisiologico, alle valutazioni della funzionalità dei vari apparati nell’ambito dell’esercizio fisico, agli studi dei processi adattativi in corso di training e a seguito di traumi che provocano limitazioni funzionali.

Pubblicazioni su riviste scientifiche internazionali:

A. Biscarini, G. Cerulli
“Modeling of the knee joint load in rehabilitative knee extension exercises under water”
Journal of Biomechanics 40, 345-355 (2007).

A. Biscarini, P. Benvenuti, F.M. Botti, F. Mastrandrea, S. Zanuso
“Modelling the joint torques and loadings during squatting at the Smith machine.”
Journal of Sports Science 29, 547-469 (2011)

A. Biscarini
“Determination and optimization of joint torques and joint reaction forces in therapeutic exercises with elastic resistance”
Medical Engineering and Physics 34, 9-16 (2012)

A. Biscarini, F.M. Botti, V.E. Pettorossi
“Selective contribution of each hamstring muscle to anterior cruciate ligament protection and tibiofemoral joint stability in leg-extension exercise: a simulation study”
European Journal of Applied Physiology 113, 2263-73 (2013)

A. Biscarini,  P. Benvenuti, F.M. Botti , A. Brunetti, O. Brunetti, V.E. Pettorossi
“Voluntary enhanced cocontraction of hamstring muscles during open kinetic-chain leg extension exercise: its potential unloading effect on the anterior cruciate ligament.”
American Journal of Sports Medicine 42, 2103-2112 (2014)

V.E. Pettorossi, R. Panichi, F.M. Botti, A. Biscarini, G.M. Filippi, M. Schieppati
“Long-lasting effects of neck muscle vibration and contraction on self-motion perception of vestibular origin”
Clinical Neurophysiology 126, 1886–1900 (2015)

A. Biscarini, P. Benvenuti, D. Busti, S. Zanuso
“A Scott bench with ergonomic thorax stabilization pad improves body posture during preacher arm curl exercise”
Ergonomics 59, 665-670 (2016)

A. Biscarini, S. Contemori, D. Busti, F.M. Botti, V.E. Pettorossi
“Knee flexion with quadriceps cocontraction: A new therapeutic exercise for the early stage of ACL rehabilitation”
Journal of Biomechanics 49, 3855–3860 (2016)

S. Contemori, A. Biscarini
“Shoulder position sense in volleyball players with infraspinatus atrophy secondary to suprascapular nerve neuropathy”
Accepted for publication in Scandinavian Journal of Medicine and Science in Sports

A. Biscarini, S. Contemori.
“Variable Inertia Training: optimization of explosive-power exercises with robotic-resistance strength machines”
Accepted for publication in Journal of Sports Engineering and Technology

Guarda l’elenco completo

Why BTS?

Il sistema integrato di strumentazioni BTS in dotazione al laboratorio consente di acquisire ed analizzare in modo integrato e con grande semplicità tutte le informazioni più rilevanti che riguardano lo studio della postura e del movimento. Le eccellenti caratteristiche tecniche degli strumenti (risoluzione, frequenza di acquisizione, miniaturizzazione) costituiscono un elemento fondamentale per la valorizzazione delle nostre attività di ricerca scientifica.

Address: Polo Unico di Sant’Andrea delle Fratte, Piazza Gambuli, Edificio D, 06132 Perugia
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