SIAMOC position paper on gait analysis in clinical practice: General requirements, methods and appropriateness. Results of an Italian consensus conference

Gait analysis is recognized as a useful assessment tool in the field of human movement research. However, doubts remain on its real effectiveness as a clinical tool, i.e. on its capability to change the diagnostic-therapeutic practice. In particular, the conditions in which evidence of a favorable cost-benefit ratio is found and the methodology for properly conducting and interpreting the exam are not identified clearly. To provide guidelines for the use of Gait Analysis in the context of rehabilitation medicine, SIAMOC (the Italian Society of Clinical Movement Analysis) promoted a National Consensus Conference which was held in Bologna on September 14th, 2013. The resulting recommendations were the result of a three-stage process entailing i) the preparation of working documents on specific open issues, ii) the holding of the consensus meeting, and iii) the drafting of consensus statements by an external Jury. The statements were formulated based on scientific evidence or experts' opinion, when the quality/quantity of the relevant literature was deemed insufficient. The aim of this work is to disseminate the consensus statements. These are divided into 13 questions grouped in three areas of interest: 1) General requirements and management, 2) Methodological and instrumental issues, and 3) Scientific evidence and clinical appropriateness. SIAMOC hopes that this document will contribute to improve clinical practice and help promoting further research in the field

Progettazione, realizzazione e validazione clinica di un giocattolo sensorizzato per l'analisi e la misura dei movimenti di presa nei neonati

La bioingegneria del neurosviluppo è un’area di ricerca interdisciplinare che estende competenze e concetti propri della bioingegneria alle neuroscienze dell’età evolutiva. Essa infatti mira alla definizione di nuove metodologie ed allo sviluppo di strumenti innovativi per l’analisi quantitativa dello sviluppo motorio e cognitivo del bambino, per il monitoraggio e la modellazione dei suoi comportamenti durante l’età evolutiva nonchè per lo studio di eventuali disordini che possano presentarsi durante tale percorso di crescita. In linea con i principi generali della bioingegneria del neurosviluppo, questo lavoro di tesi ha come obiettivo la progettazione e la realizzazione di un giocattolo meccatronico per la registrazione e quindi la valutazione dei principali pattern di azione, in termini di pressione, durante compiti di raggiungimento, presa e manipolazione del neonato. Il presupposto scientifico di questo lavoro si basa sull’ipotesi che analizzando lo sviluppo tipico dei bambini, in ambienti non strutturati, è possibile riconoscere delle “regolarità” che potrebbero essere utilmente sfruttate per la definizione di standard attraverso cui valutare eventuali condizioni di anormalità del neurosviluppo. Una possibile applicazione di questo paradigma di studio è identificabile nella rilevazione dello sviluppo atipico della funzione manuale per bambini con danno cerebrale precoce, come l’emiplegia. L'emiplegia è un disturbo motorio caratterizzato principalmente da paralisi di natura centrale unilaterale e spasticità, a cui spesso si associano disturbi visivi, della sensibilità ed epilessia. Studi effettuati all’inizio degli anni novanta, registrano una incidenza delle paralisi cerebrali infantili (PCI) del 2,17 per mille nati vivi e l’emiplegia, in particolare, risulta uno dei quadri più diffusi tra le forme di PCI rappresentandone il 36,8 %, fattore rilevante e tale da non poterla più definire una malattia rara. Questa patologia porta ad un mancato utilizzo dell’arto colpito: conseguentemente ogni azione necessita di una compensazione del movimento con tutto il tronco e l’arto controlaterale, la mano resta chiusa a pugno e l’avambraccio è retroflesso. Il quadro clinico conclamato dell’emiplegia congenita non è evidente sin dalla nascita, la spasticità è raramente presente all’inizio, si parla infatti di un intervallo libero nel 90% dei casi fino al quarto-nono mese di vita, periodo in cui non è possibile fare diagnosi precoce della patologia anche se, tramite la valutazione dei General Movements (movimenti spontanei globali dei bambini rilevabili già nel feto da nove settimane in poi) è possibile individuare precocemente i soggetti a rischio. Recenti evidenze di miglioramento nei bambini grazie ad esercizi mirati confermano che il processo di riorganizzazione neurale è fortemente influenzato sin dalla nascita dalla interazione tra output motori residui e feedback somato-sensoriali, con meccanismi che sono in gran parte però sconosciuti. La presenza di un intervallo libero, la mancata possibilità di diagnosi precoce all’interno del primo anno di vita, la conferma che è possibile agire dall’esterno con una terapia mirata per modificare il processo di ri-organizzazione neurale, e la necessità di valutare quanto l’ambiente arricchito con feedback e stimoli sensoriali può aiutare la competitività fra i due lati e vincere l’impoverimento dell’emilato colpito, hanno portato a riflettere sull’opportunità di un intervento precoce che possa essere efficace nel modificare la storia naturale della malattia verso un risultato funzionale migliore. A partire da queste considerazioni cliniche questo lavoro di tesi si è articolato in 3 fasi per la progettazione, la realizzazione e la validazione clinica di un dispositivo-giocattolo in condizioni di ecologia (il giocattolo viene proposto al neonato appeso ad una struttura di supporto che riproduce l’ambiente di una palestra di gioco) al fine di monitorare e valutare l’azione di presa nei bambini con età compresa tra 4 e 9 mesi. Inizialmente si è proceduto con uno studio dello sviluppo tipico e atipico (per emiplegia) della funzione dell’arto superiore, al fine di individuare quali parametri possano esprimere meglio le differenze delle due condizioni, normale e patologico; si è passati poi ad una valutazione delle tavole antropometriche del bambino per definire le dimensioni che deve avere l’oggetto da sviluppare e per un riscontro diretto con la realtà si è guardato ai giocattoli commerciali per neonati. In funzione di queste specifiche cliniche, che il nostro dispositivo deve rispettare, siamo passati alla fase di progettazione dello strumento definendo le caratteristiche di forma, dimensione, consistenza, aspetto, metodo di rilevazione, soglia di attivazione, range di funzionamento, risoluzione e sensibilità. L’elemento chiave per la scelta della forma del dispositivo è stato la sua affordance, cioè l’utilizzo che l’oggetto invita a compiere su di esso, al fine di guidare il bambino nell’esecuzione di specifici movimenti piuttosto che altri, di minore interesse clinico; seguendo questa filosofia è stata scelta la forma di ciambella perché si presta molto bene all’azione di reaching uni-/bi-manuale, ed invita ad un’azione di prensione completa che coinvolge le 4 dita con l’opposizione del pollice. Il giocattolo sviluppato ha una forma toroidale cava, con raggio maggiore di 46.5 mm, raggio esterno di 7.5 mm e raggio della camera d’aria interna pari a 3.5 mm (per uno spessore di 4mm e peso di 40 gr.). Il materiale da utilizzare per la realizzazione del giocattolo deve conferirgli la consistenza che stimola maggiormente la funzione manuale del bambino; come visto in alcuni studi la scelta di un materiale morbido è preferibile rispetto ad uno più rigido proprio per le sensazioni aptiche che genera nel neonato. È stato dunque scelto il silicone, materiale che conferisce alla ciambella una sufficiente elasticità per consentire la rilevazione del segnale di presa e l’immediato recupero della forma, ma anche sufficiente rigidezza, in modo da non perdere la sua forma circolare una volta appeso. In particolare è stato scelto il silicone GLS 50 della Prochima, valutato fra i diversi disponibili attraverso uno studio delle caratteristiche meccaniche generali del materiale. La presenza della camera d’aria unita all’impiego di un sensore di pressione consente la rilevazione del segnale associato alla manipolazione su ogni punto della superficie toroidale; è necessario infatti che l’azione di presa sia registrata per azioni effettuate su tutta la ciambella. Il sensore di pressione utilizzato per la registrazione del segnale è di tipo piezoresistivo, non compensato, misura variazioni di pressione da 0 a 5 psi ed ha una sensibilità è di 23 mV/psi. È stato necessario costruire un circuito di condizionamento del segnale per l’amplificazione e il filtraggio, in modo da rendere misurabili le ridotte variazioni pressorie prodotte dal neonato. Attraverso test preliminari condotti su bambini di 4 mesi è stato calcato il valore di amplificazione corretto. L’amplificazione totale è 50 dB ed il filtraggio hardware consiste in un filtro passa basso con frequenza di taglio a 16 Hz e costante di tempo 10-3 sec, ininfluente sulla dinamica di gioco. Per quanto riguarda l’aspetto estetico del device, che inizialmente avrebbe potuto non sembrare rilevante, sono stati svolti alcuni test mirati (con ciambelle non sensorizzate) per determinarne l’importanza e ottenere indicazioni. Lo sviluppo visuo-motorio nel bambino non si completa fino al compimento del primo anno di vita; in questo intervallo di tempo il neonato non percepisce le gradazioni di colori ma soltanto il loro contrasto. I test preliminari sono stati utili per determinare il grado di accettabilità dell’aspetto e delle dimensioni del device. Per la realizzazione del prototipo sono state progettate al Solid Works® le componenti del dispositivo, gli stampi di colata per la forma in silicone ed i pezzi di supporto alla calibrazione. In particolare per la progettazione dello stampo per la forma toroidale cava è stato necessario posizionare all’interno del guscio un’anima, che rimanga in posizione durante tutto il processo di colata e polimerizzazione. È stato realizzato quindi uno stampo bivalva (per la sua facilità di apertura) che prevede al suo interno l’ancoraggio dell’anima con un incastro a sezione quadrata; in questo modo l’ingresso di silicone non ne provoca lo spostamento ma crea uno spessore continuo e preciso. La camera d’aria della ciambella è collegata al sensore attraverso un sistema di tubicini comunicanti. L’intero dispositivo, prima dell’impiego nei trial, è stato calibrato utilizzando il dinamometro Instron per ricavare la curva di calibrazione sforzo-tensione. Definito e costruito il circuito d’acquisizione e realizzato il giocattolo, si è passati alla definizione del protocollo di lavoro, per stabilire le procedure di presentazione del giocattolo, la durata dei trial e il setup di lavoro. Al fine di rilevare le asimmetrie della funzione manuale normale o patologica ogni sessione di test prevede la registrazione del segnale con il giocattolo disposto in tre posizioni diverse: centrale (frontalmente al neonato), laterale destra e laterale sinistra. Inoltre la posizione centrale presenta due varianti con constrain di un arto per volta. La durata si modifica in funzione della difficoltà del trial, nel primo task è 2 min negli altri diminuisce a uno. Lo studio longitudinale ha consistito nella rilevazione completa di ogni sessione costituita dai cinque trial, una volta ogni due settimane, per seguire clinicamente la crescita e tutte le fasi di evoluzione del neonato. L’analisi visiva di ogni sessione è realizzata con una videocamera esterna al sistema che ha la duplice funzione di documentazione medica e di informazione sul segnale registrato. In ogni trial clinico infatti il bambino è filmato con una telecamera dall’alto per risalire all’azione compiuta sul giocattolo dagli arti superiori. Al fine di associare il segnale, rilevato dal sensore, alla mano che l’ha prodotto, è necessario fare il matching dei dati di pressione con il vettore dell’informazione video. Per ogni task, definito nel protocollo, vengono creati tre vettori (uno per la mano destra, uno per la mano sinistra e uno per le mani insieme) che determinano per tutta la durata dell’esercizio la presenza (1) o l’assenza (0) di contatto fra mano e ciambella. L’estrazione dell’informazione per le tre azioni di gioco è consistito nell’analisi temporale del segnale di pressione per ricavare i parametri reputati di interesse clinico: valore massimo, valore medio, varianza, deviazione standard e percentuale di gioco. L’analisi frequenziale ha permesso di determinare la banda del segnale e implementare un secondo filtraggio software. Per parlare della validazione clinica è necessario specificare che questo lavoro di tesi si colloca all’interno della collaborazione esistente tra la Scuola Superiore Sant’Anna e l’Istituto IRCCS, Stella Maris, per una indagine multidisciplinare che unisce le conoscenze mediche e le risorse ingegneristiche per l’analisi delle lesioni cerebrali precoci: il campione selezionato e analizzato in questo studio è costituito da 5 bambini di età compresa tra 4 e 9 mesi, quattro dei 5 soggetti (N1, N2, N3 ed N4) sono nati a termine, dopo gravidanza normale e senza complicazioni durante il parto, il quinto bambino (P1) ha una lesione cerebrale focale a sinistra da encefalopatia perinatale, manifestatasi nelle prime ore di vita con fenomeni epilettici. Tale bambino è stato reclutato perché a rischio per sviluppo di emiplegia destra. Dal punto di vista clinico, infatti, all’analisi dei General Movements si è evidenziato che la qualità della motricità è alterata, elemento che suggerisce un possibile sviluppo di emiplegia. Sulla base delle rilevazioni effettuate è stato possibile verificare la piena risposta del dispositivo alle specifiche imposte ed è possibile affermare che: • lo strumento risponde alle necessità cliniche per la rilevazione del segnale di pressione: la sensibilità risulta adeguata per i test effettuati e per le richieste mediche, la struttura nell’insieme risponde linearmente alle pressioni applicate e mostra una soglia di attivazione e una risoluzione adeguate all’applicazione; • le caratteristiche meccaniche del silicone sono risultate idonee per l’applicazione, infatti il dispositivo è capace di riprendere la forma istantaneamente e non perderla quando sospeso nella struttura portante della palestra di gioco; • l’accoppiamento materiale-sensore consente l’escursione dei range di pressione stimati in letteratura che trovano conferma nella realtà del gioco; • il circuito elettronico è amplificato in maniera corretta, per sfruttare tutta la dinamica consentita dai componenti elettronici che lo compongono; • il dispositivo ha una forma che si presta alla manipolazione e induce un gioco spontaneo, è maneggevole, e conferma l’affordance attesa; • il giocattolo determina un gradimento elevato in termini di capacità di cattura dell’attenzione del bambino poiché durante lo spostamento del giocattolo dalla posizione centrale a quelle laterali il neonato lo segue con interesse e attrazione; • i valori di varianza del soggetto P1 evidenziano un deficit nella sua funzione manuale destra rispetto alla sinistra a conferma dell’analisi dei GMs. Concludendo, il dispositivo studiato e realizzato in questo lavoro di tesi rappresenta uno strumento di estremo interesse per il monitoraggio delle azioni di presa dei neonati. L’utilizzo di una tecnologia semplice e a basso costo infatti potrà aprire nuovi orizzonti per la rilevazione delle lesioni per danno cerebrale precoce, per le quali ancora non sono possibili valutazioni quantitative; lo strumento potrà inoltre rappresentare, tramite la lateralizzazione degli stimoli, un nuovo approccio riabilitativo, per la stimolazione e il rinforzo dell’emilato svantaggiato. Per gli sviluppi futuri del dispositivo è possibile pensare a: • inserire un sistema di analisi del movimento che produca dati direttamente correlabili all’azione di gioco, e prevenga da eventuali problemi di allineamento per ottimizzare il matching video col segnale di pressione; • modificare le sensazioni indotte nel neonato e il rendimento del dispositivo riempiendo la cavità della ciambella con un liquido; • modificare la forma del dispositivo per indagare nuovi tipi di manipolazione; • aumentare la fedeltà del processo di calibrazione replicando la dinamica di grasping del bambino; • produrre un dispositivo analogo per analizzare lo sviluppo neuro-motorio degli arti inferiori

Stratified cost-utility analysis of C-Leg versus mechanical knees : findings from an Italian sample of transfemoral amputees

TBackground: The fitting rate of the C-Leg electronic knee (Otto-Bock, D) has increased steadily over the last 15 years. Current cost-utility studies, however, have not considered the patients’ characteristics. Objectives: To complete a cost-utility analysis involving C-Leg and mechanical knee users; “age at the time of enrollment,” “age at the time of first prosthesis,” and “experience with the current type of prosthesis” are assumed as non-nested stratification parameters. Study design: Cohort retrospective. Methods: In all, 70 C-Leg and 57 mechanical knee users were selected. For each stratification criteria, we evaluated the cost-utility of C-Leg versus mechanical knees by computing the incremental cost-utility ratio, that is, the ratio of the “difference in cost” and the “difference in utility” of the two technologies. Cost consisted of acquisition, maintenance, transportation, and lodging expenses. Utility was measured in terms of quality-adjusted life years, computed on the basis of participants’ answers to the EQ-5D questionnaire. Results: Patients over 40 years at the time of first prosthesis were the only group featuring an incremental cost-utility ratio (88,779 €/quality-adjusted life year) above the National Institute for Health and Care Excellence practical cost-utility threshold (54,120 €/quality-adjusted live year): C-Leg users experience a significant improvement of “mobility,” but limited outcomes on “usual activities,” “self-care,” “depression/anxiety,” and reduction of “pain/discomfort.” Conclusion: The stratified cost-utility results have relevant clinical implications and provide useful information for practitioners in tailoring interventions. Clinical relevance: A cost-utility analysis that considered patients characteristics provided insights on the “affordability” of C-Leg compared to mechanical knees. In particular, results suggest that C-Leg has a significant impact on “mobility” for first-time prosthetic users over 40 years, but implementation of specific low-cost physical/psychosocial interventions is required to retun within cost-utility thresholds

Accuracy of the CUETO, EORTC 2016 and EAU 2021 scoring models and risk stratification tables to predict outcomes in high-grade non-muscle-invasive urothelial bladder cancer

Purpose: Non-muscle-invasive bladder cancers (NMIBC) constitute 3-quarters of all primary diagnosed bladder tumors. For risk -adapted management of patients with NMIBC, different risk group systems and predictive models have been developed. This study aimed to externally validate EORTC2016, CUETO and novel EAU2021 risk scoring models in a multi-institutional retrospective cohort of patients with high-grade NMIBC who were treated with an adequate BCG immunotherapy.Methods: The Kaplan-Meier estimates for recurrence-free survival and progression-free survival were performed, predictive abilities were assessed using the concordance index (C-index) and area under the curve (AUC).Results: A total of 1690 patients were included and the median follow-up was 51 months. For the overall cohort, the estimates recur-rence-free survival and progression-free survival rates at 5-years were 57.1% and 82.3%, respectively. The CUETO scoring model had poor discrimination for disease recurrence (C-index/AUC for G2 and G3 grade tumors: 0.570/0.493 and 0.559/0.492) and both CUETO (C-index/AUC for G2 and G3 grade tumors: 0.634/0.521 and 0.622/0.525) EAU2021 (c-index/AUC: 0.644/0.522) had poor discrimination for disease progression.Conclusion: Both the CUETO and EAU2021 scoring systems were able to successfully stratify risks in our population, but presented poor discriminative value in predicting clinical events. Due to the lack of data, model validation was not possible for EORTC2016. The CUETO and EAU2021 systems overestimated the risk, especially in highest-risk patients. The risk of progression according to EORTC2016 was slightly lower when compared with our population analysis. (c) 2022 Published by Elsevier Inc

Association of Country Income Level With the Characteristics and Outcomes of Critically Ill Patients Hospitalized With Acute Kidney Injury and COVID-19

Introduction: Acute kidney injury (AKI) has been identified as one of the most common and significant problems in hospitalized patients with COVID-19. However, studies examining the relationship between COVID-19 and AKI in low- and low-middle income countries (LLMIC) are lacking. Given that AKI is known to carry a higher mortality rate in these countries, it is important to understand differences in this population. Methods: This prospective, observational study examines the AKI incidence and characteristics of 32,210 patients with COVID-19 from 49 countries across all income levels who were admitted to an intensive care unit during their hospital stay. Results: Among patients with COVID-19 admitted to the intensive care unit, AKI incidence was highest in patients in LLMIC, followed by patients in upper-middle income countries (UMIC) and high-income countries (HIC) (53%, 38%, and 30%, respectively), whereas dialysis rates were lowest among patients with AKI from LLMIC and highest among those from HIC (27% vs. 45%). Patients with AKI in LLMIC had the largest proportion of community-acquired AKI (CA-AKI) and highest rate of in-hospital death (79% vs. 54% in HIC and 66% in UMIC). The association between AKI, being from LLMIC and in-hospital death persisted even after adjusting for disease severity. Conclusions: AKI is a particularly devastating complication of COVID-19 among patients from poorer nations where the gaps in accessibility and quality of healthcare delivery have a major impact on patient outcomes

Thrombotic and hemorrhagic complications of COVID-19 in adults hospitalized in high-income countries compared with those in adults hospitalized in low- and middle-income countries in an international registry

Background: COVID-19 has been associated with a broad range of thromboembolic, ischemic, and hemorrhagic complications (coagulopathy complications). Most studies have focused on patients with severe disease from high-income countries (HICs). Objectives: The main aims were to compare the frequency of coagulopathy complications in developing countries (low- and middle-income countries [LMICs]) with those in HICs, delineate the frequency across a range of treatment levels, and determine associations with in-hospital mortality. Methods: Adult patients enrolled in an observational, multinational registry, the International Severe Acute Respiratory and Emerging Infections COVID-19 study, between January 1, 2020, and September 15, 2021, met inclusion criteria, including admission to a hospital for laboratory-confirmed, acute COVID-19 and data on complications and survival. The advanced-treatment cohort received care, such as admission to the intensive care unit, mechanical ventilation, or inotropes or vasopressors; the basic-treatment cohort did not receive any of these interventions. Results: The study population included 495,682 patients from 52 countries, with 63% from LMICs and 85% in the basic treatment cohort. The frequency of coagulopathy complications was higher in HICs (0.76%-3.4%) than in LMICs (0.09%-1.22%). Complications were more frequent in the advanced-treatment cohort than in the basic-treatment cohort. Coagulopathy complications were associated with increased in-hospital mortality (odds ratio, 1.58; 95% CI, 1.52-1.64). The increased mortality associated with these complications was higher in LMICs (58.5%) than in HICs (35.4%). After controlling for coagulopathy complications, treatment intensity, and multiple other factors, the mortality was higher among patients in LMICs than among patients in HICs (odds ratio, 1.45; 95% CI, 1.39-1.51). Conclusion: In a large, international registry of patients hospitalized for COVID-19, coagulopathy complications were more frequent in HICs than in LMICs (developing countries). Increased mortality associated with coagulopathy complications was of a greater magnitude among patients in LMICs. Additional research is needed regarding timely diagnosis of and intervention for coagulation derangements associated with COVID-19, particularly for limited-resource settings