SAFLO

SAFLo - Servizio di Analisi della Funzionalità Locomotoria

Il Servizio Analisi del Movimento e della Funzionalità Locomotoria (SAFLo) all’interno del Centro Disturbi del Movimento dell’IRCCS "S. Maria Nascente" di Milano esegue, con strumentazione all'avanguardia e in modo non invasivo, la valutazione strumentale multifattoriale del cammino (Gait Analysis) con studio della cinematica, cinetica e EMG di superficie/ poligrafia dinamica e l’analisi del movimento dei vari distretti corporei: arti superiori ed inferiori, rachide cervicale e tronco.

Principali attività

Il SAFLo opera nell'ambito dei disturbi del movimento e dell’integrazione sensori-motoria. Le principali patologie studiate sono:

• Disordini del movimento (Morbo di Parkinson, parkinsonismi, distonie, tremore, spasticità)
• Distonie focali e occupazionali idiopatiche (distonia cervicale, crampo dello scrivano, distonia del musicista)
• Esiti di neurolesione (ictus e traumi cranici e midollari)
• Paralisi cerebrali infantili
• Sclerosi Multipla
• Neuropatie
• Malattie rare

Argomenti di ricerca

Definizione cinematica/neurofisiologica delle alterazioni del tono e dell’attivazione muscolare patologica (spasticità- rigidità- distonia-ipocinesia- ipercinesia-tremore)

Caratterizzazione fenomenologica, diagnostica e riabilitativa delle alterazioni posturali assili (distonia cervicale e del tronco, sindrome di Pisa, camptocormia) delle sindromi ipercinetiche (distonia, tic, mioclono, tremore) delle sindromi ipocinetiche (parkinsonismi, sindrome della persona rigida)

Individuazione di pattern specifici del cammino per le specifiche patologie neurologiche con finalità terapeutiche (iniezione tossina botulinica) e riabilitative (protocolli fisioterapici con bio-feedback)

Creazione di indici sintetici di qualità del movimento (Es SPARC, Jerk index per “smoothness”) per scopi diagnostici e nella valutazione quantitativa di outcome terapeutico

Sperimentazione di protocolli riabilitativi specifici per disordini del movimento ispirati alle tecniche di riapprendimento percettivo sensori-motorio

Creazione del programma SPRINT (Sensorimotor Perceptive Rehabilitation INTegrated) per la distonia cervicale con utilizzo di bio-feedback per recupero posturale e dell’asse corporeo (Castagna et al 2019)

Ricerca clinica e su preparati anatomici sull’utilità dell’ecografia nella metodica di infiltrazione con tossina botulinica nei disturbi del movimento (distonia e spasticità) e creazione di linee guida divulgate a livello internazionale (Castagna et al 2018)

Creazione di programmi di formazione scientifica sui processi di decisione clinica, sull’utilizzo delle guide durante l’infiltrazione della tossina botulinica e gli approcci riabilitativi specifici per la distonia cervicale (Internazional Network Ixcellence)

Creazione di registro di raccolta dati nell‘ambito della Rete Tossina Botulinica Fondazione Don Gnocchi

Strumentazione in uso

• Sistema optoelettronico BTS-SMART
• FREE-EMG di superficie multicanale (16 sonde wireless)
• 4 piattaforme dinamometriche
  
• Sensori inerziali indossabili (IMU)
• Ecografia
• Elettromiografia per studio muscolare ad ago
• Elettrostimolazione

Staff Clinico e di Ricerca

Responsabile: Dr.ssa Anna Castagna (neurologa e fisiatra) Leggi le sue pubblicazioni
Responsabile Tecnico: Ing. Alberto Marzegan
Fisiatri dell’equìpe: Francesco Marenco, Pietro Arcuri
Fisioterapista dell'equipe: Alessandro Crippa senior position, docente CdL fisioterapia
Ricercatore junior: Denise Anastasi

Collaborazioni attive

• POLO TECNOLOGICO (LAMOBIR)
• LARICE
• DAT / AMBULATORIO SOL DIESIS
• CADITER
• CARELAB
• UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI MILANO (CORSO DI SPECIALIZZAZIONE IN MEDICINA FISICA E RIABILITAZIONE; CDL FISIOTERAPIA)
• IRCCS ISTUTUTO NEUROLOGICO BESTA, MILANO
• IRCCS HUMANITAS NEUROCENTER, ROZZANO
• IRCCS POLICLINICO, MILANO
• CENTRO PARKINSON ISTITUTI CLINICI DI PERFEZIONAMENTO, MILANO
• IRCCS ISTITUTO AUXOLOGICO ITALIANO
• RETE REGIONALE MALATTIE RARE
• ASSOCIAZIONE PER LA RICERCA SULLA DISTONIA (ARD)

Partecipazione a gruppi di ricerca internazionali

• Dystonia Group, The International Parkinson and Movement Disorder Society (MDS), USA
• Functional Movement Disorder Group, The International Parkinson and Movement Disorder Society (MDS), USA

Principali Progetti di ricerca

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IN CORSO

Titolo del progetto: "Ruolo traslazionale del laboratorio di analisi del movimento S.A.F.Lo neila diagnosi e trattamento dei “movement disorders” - RC 2020-2023 Responsabile Anna Castagna Progetto finanziato da Ministero della Salute - Ricerca Corrente

I "movement disorders" sono disturbi del controllo motorio che si presentano in malattie neurologiche croniche ed invalidanti, correlate talvolta a processi neurodegerativi. Tali quadri patologici sono caratterizzati da ipercinesie come nelle distonie, nei tremori e nei tic o da ipo/bradicinesie come nelle sindromi parkinsoniane associate ad alterazioni posturali del tronco come la Sindrome di Pisa). Spesso diversi disturbi del movimento possono coesistere nello stesso paziente creando quadri fenomenologici complessi da inquadrare con le metodiche cliniche standard e difficili da trattare con le terapie convenzionali.
Frequentemente la complessità motoria è associata a sintomi non motori come i disturbi sensitivi ed il dolore, oppure psicologici come l’ansia, la depressione e le alterazione dell'immagine corporea che hanno evidenti ricadute negative nella vita personale, sociale e lavorativa dei pazienti.

Il laboratorio S.A.F.Lo rappresenta un luogo tecnologico di eccellenza in grado di fornire misure con evidente significato clinico come i parametri spazio temporali, la cinematica o la cinetica del cammino in soggetti con problemi motori. Sono stati seguiti in 5 anni longitudinalmente, in vari tempi di acquisizione, circa 300 pazienti affetti da disturbi del movimento come la distonia, il tremore in vari distretti corporei e pazienti affetti da Malattia di Parkinson e parkinsonismi con alterazioni posturali come la Sindrome di Pisa e la camptocormia. Tali pazienti sono stati analizzati per ottenere misure utili nell'ambito clinico per la diagnosi funzionale e la successiva verifica dell’efficacia clinica post trattamento dopo una "presa in carico" interdisciplinare personalizzata comprendente sia trattamenti farmacologici con tossina botulinica sia trattamenti riabilitativi specifici.

Le principali tematiche affrontate nello studio includono:

1. Validazione di protocolli di valutazione strumentale nei diversi disturbi del movimento e nelle diverse sedi corporee affette (tronco, rachide cervicale e arti) a riposo e durante compiti dinamici attraverso varie modalità di analisi sincrone: cinematica, dinamica ed elettromiografica all'interno del laboratorio S.A.F.Lo.
2. Valutazione dell'utilizzo di sensori inerziali con accelerometri, giroscopi e magnetometri (IMUs) nei vari disturbi del movimento (es bradicinesia, tremore/distonia)
3. Creazione di nuovi indici sintetici del movimento come quello di local dynamic stability (come l'esponente di Lyapunov), gli indici di fluidità del movimento (jerk: derivata terza dell'accelerazione e SPARC -SPectral ARC Length- calcolo della lunghezza dell’arco dello spettro di ampiezza di Fourier del segnale velocità), inoltre indici derivati dalle sinergie muscolari nelle diverse fasi di malattia/remissione post trattamenti riabilitativi multidisciplinarii.
4. Gestione del database longitudinale del Laboratorio S.A.F.Lo e analisi retrospettive.
5. Individuazione di percorsi riabilitativi specifici interdisciplinari in relazione alla fenomenologia ed alla fisiopatologia del disturbo del movimento da associare all'iniezione di tossina botulinica e valutarne gli effetti a breve e lungo termine.

Titolo del progetto: "Studio clinico osservazionale prospettico multicentrico non interventistico, no profit “Raccolta Dati Clinici (RADAC) TREMORE"
Responsabile: Anna Castagna in collaborazione con Dipartimento Medicina, chirurgia ed odontoiatria, “Scuola Medica Salernitana”, Università degli Studi di Salerno; Accademia Limpe-DISMOV dal 2021.

Lo scopo del progetto è studiare, classificare e trovare parametri quantitativi patognomonici del movimento in diverse forme di tremore non parkinsoniano. Lo studio prevede una registrazione poligrafica dei distretti somatici affetti da disturbo del movimento associata ad utilizzo di sensori inerziali (IMU).

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CONCLUSI

Titolo del progetto: "Protocollo riabilitativo integrato con tecniche percettive e bio-feedback associato al trattamento con tossina botulinica in pazienti con distonia cervicale: effetti sulla neuroplasticità"
Responsabile: Anna Castagna Progetto finanziato dal Ministero della Salute 2014-2016 - Ricerca Corrente

La distonia è un disturbo del movimento ipercinetico causato da spasmi e contrazioni muscolari involontarie causate da un’anormale integrazione sensori-motoria a livello corticale e sottocorticale, associata a deficit di programmazione del movimento. La distonia è causata da un’alterazione del network tra le cortecce sensorimotorie, i gangli della base ed il cervelletto condizionante una plasticità anomala (maladaptive plasticity).

Dall’esame della letteratura scientifica emerge che da circa venti anni, il trattamento gold standard della distonia è la tossina botulinica, in particolare per il trattamento della distonia focale cervicale, grazie all’azione di neuromodulazione a livello della giunzione neuro-muscolare e secondariamente a livello del sistema nervoso centrale. Nella pratica clinica spesso tale trattamento viene associato a fisioterapia ma non vi è allo stato attuale evidenza scientifica: vengono proposti molti tipi differenti di riabilitazione tra cui il rinforzo muscolare, la mobilizzazione passiva e le tecniche di bio-feedback utilizzate per facilitare l’apprendimento motorio (motor learning).
Non esistono criteri di efficacia delle singole modalità di trattamento per la mancanza di protocolli clinici standardizzati e la difficoltà di utilizzo di test valutativi neurofisiologici.
La riabilitazione potrebbe avere un ruolo coadiuvante nel migliorare i processi di plasticità alterati nella distonia cervicale e rendere più efficace e duraturo nel tempo l’effetto della tossina botulinica (solitamente 3 mesi).
Lo studio di ricerca ha proposto per ogni paziente 5 valutazioni longitudinali ogni 6 settimane con analisi del movimento del rachide cervicale e fMRI a diversi tempi: prima della cura e dopo trattamento con sola tossina botulinica (somministrata con tecnica guidata con doppia guida ecografica ed elettromiografica) e dopo trattamento combinato con tossina botulinica più riabilitazione con tecniche di motor learning per verificare gli effetti clinici e strumentali dei rispettivi trattamenti e le modificazioni corticali e delle connettività che ne derivano.
In letteratura sono presenti alcuni dati riguardanti le modificazioni della sostanza bianca e grigia nei pazienti affetti da distonia cervicale rispetto ai sani e pre e post trattamento con tossina botulinica.

Obiettivi dello studio:

1. Valutare in modo quantitativo la posizione del tratto cervicale/capo nello spazio a riposo e durante compiti dinamici pre e post trattamento con tossina botulinica e in seguito a utilizzo, in associazione, di tecniche di motor learning.
2. Valutare se la riabilitazione integrata con tecniche percettive e bio-feedback, applicate secondo l’approccio del motor learning, possa incrementare la capacità di eseguire e pianificare movimenti più corretti dopo il trattamento rispetto al solo trattamento con tossina botulinica.
3. Valutare con fMRI gli effetti del trattamento riabilitativo associato al trattamento con tossina botulinica sui processi di connettività corticale e a livello della sostanza grigia corticale.

Attività Svolta: sono stati reclutati 13 soggetti di cui 7 hanno completato lo studio a 5 punti. Vengono esposti i risultati di cinematica di 6 soggetti con distonia cervicale valutati come da protocollo e sottoposti a trattamento con tossina botulinica a livello dei muscoli distonici in associazione a training riabilitativo integrato con tecniche di motor learning. Si registra progressivo miglioramento mantenuto al follow-up (T4) dell’allineamento del capo dopo i trattamenti effettuati, in particolare dopo la fase di trattamento con tossina botulinica associata a tecniche di motor learning.
Anche alla valutazione clinica con TWSTRS il punteggio globale mostra un miglioramento significativo al T3 con effetto prolungato nel dominio del dolore a T4 (W-value = 0) in confronto con T2. A T1, inteso come 46,4 ±5,6 giorni dopo T0) e follow-up (T2, inteso come 37,9 a 14,8 giorni dopo T0). Sette soggetti (3M, età media 56,4 ±11,7 anni) sono stati valutati con RMN al tempo T2 e T3 per verificare l’effetto sulla plasticità dopo il trattamento integrato con tossina botulinica e tecniche riabilitative.
Sono stati valutati parametri riguardanti lo spessore corticale (cortical thichness) che mostrano bilateralmente un incremento a T3 (mean of normalized values: T2 vs T3) a livello di paracentral lobule-sulcus (L 0,56 vs 0,61; R 0,61 vs 0,79) e inferior-superior precentral sulcus (Linf 0,48 vs 0,56; Rinf 0,62 vs 0,70; Lsup 0,34 vs 0,8; Rsup 0,40 vs 0,48). Le modificazioni coinvolgono principalmente, Fig. 2-3, l’area somestesica primaria (28 gyrus) e secondaria (40, 71 sulci), aree dove sono localizzate funzioni di apprendimento (56 sulcus), attentive (53 sulcus), aree di connessione posteriore del default mode network, posterior cingulate (9), aree di integrazione visiva e vestibolare (17 gyrus and sulcus). Dati finali pubblicati su casistica di 15 pazienti: Castagna et al 2019

Principali Pubblicazioni

• Cilia R, Reale C, Castagna A. Nasca A, Muzi-Falconi M2 , Barzaghi C, Marzegan A, Granata M, Marotta G, Sacilotto G, Vallauri D,Pezzoli G, Goldwurm S, Garavaglia Bl: Novel DYT11 gene mutation in a patients without dopaminergic defict (SWEDD) screened for dystonia. Neurology 2014 Sep 23;83(13):1155-62. doi: 10.1212/WNL.0000000000000821. Epub 2014 Aug 22.
• Ferrarin M, Rabuffetti M, Bacchini M, Casiraghi A, Castagna A, Pizzi A, Montesano A. Does gait analysis change clinical decision-making in poststrokepatients? Results from a pragmatic prospective observational study. Eur J Phys Rehabil Med. 2015 Apr;51(2):171- 84. Epub 2014 Sep 3. PubMed PMID: 25184798.
• A.Castagna, F. Baglio, M. Ramella, O. Di Pasquale, A. Marzegan, A. Crippa, G. Giacobbi, J. Jonsdottir, A. Montesano: Long-lasting functional brain changes in a case study of cervical dystonia treated with botulinum toxin and motor re-learning techniques Toxicon 01/2015; 93:S14-S15. DOI:10.1016/j.toxicon.2014.11.045.
• Castagna A, Frittoli S, Ferrarin M, Del Sorbo F, Romito ML, Elia EA, Albanese A: Quantitative gait analysis in parkin disease. Possible role of dystonia. Movement Disorders: 7july 2016, DOI: 10.1002/mds.26672.
• Castagna A, Cabinio M, Ramella M,Sciumè L,Crippa A, Montesano A, Baglio F. Structural changes of cortical thickness after botulinum toxin treatment (BONT) associated to motor re-learning techniques (MRT) in patients with cervical dystonia (CD). A longitudinal neuroimaging study Toxicon 12/2016; vol 123S,ISSN 0041-0101 S13
• Benedetti MG, Beghi E, De Tanti A, Cappozzo A, Basaglia N, Cutti AG, Cereatti A, Stagni R, Verdini F, Manca M, Fantozzi S, Mazzà C, Camomilla V, Campanini I, Castagna A, Cavazzuti L, Del Maestro M, Croce UD, Gasperi M, Leo T, Marchi P Petrarca M, Piccinini L, Rabuffetti M, Ravaschio A, Sawacha Z, Spolaor F, Tesio L, Vannozzi G, Visintin I, Ferrarin M. SIAMOC position paper on gait analysis in clinical practice: General requirements, methods and appropriateness. Results of an Italian consensus conference. Gait Posture. 2017 Aug 5;58:252-260. doi: 10.1016/j.gaitpost.2017.08.003.
• Castagna A., et al., Development of a New Kinematic Model for Head and Neck Movement Assessment in Cervical Dystonia - Mov Disord. 2017; 32 (suppl 2).
• A Castagna, M Ramella, G Giacobbi, P Cecconi, RM Converti EMG-US guided incobotulinum toxinA treatment of a cohort of musicians affected by upper limb focal dystonia.Mov Disord. 2017; 32 (suppl 2).
• Olivieri I, Meriggi P, Fedeli C, Brazzoli E, Castagna A, Roidi M Rodocanachi ML, Angelini L Computer Assisted REhabilitation (CARE) Lab: A novel approach towards Pediatric Rehabilitation 2.0 Journal of Pediatric Rehabilitation Medicine, vol. 11, no. 1, pp. 43-51, 2018
• Laganà MM, Pirastru A.Pelizzari L, Cabinio M, Castagna A, Blasi V, Baglio F. “The impact of a connectogram based visualization of the motor network in a case of cervical dystonia: role in the clinical interpretation and therapeutic approach” Chapter of Converging Clinical and Engeneering research on neurorehabilitation III. Spinger Nature Switzerland AG2019. L.Mesia et al Eds: ICNR2018, 21 pp1-5.2019 doi.org/10.1007/978-3-030-01845-0_153
• Castagna A et Albanese A: Management of cervical dystonia with botulinum neurotoxins and EMG/ultrasound guidance. Neurology Clinical Practice Month 2018 vol 9 n1 1-10 doi: 10.1212/CPJ.000000000000000568
• Rabuffetti M, Marzegan A, Crippa A , Carpinella I, Lencioni T, Castagna A and Ferrarin M: The LAMB gait analysis protocol: Definition and experimental assessment of operatorrelated variability Proc IMechE Part H: J Engineering in Medicine 1–12 _ IMechE 2019 sagepub.com/journals-permissions DOI: 10.1177/0954411919827033
• Castagna A, Caronni A, Crippa A, Sciumè L,Giacobbi G, Corrini C, Montesano A, Ramella M . Sensorimotor Perceptive Rehabilitation Integrated (SPRInt) program: exercises with augmented movement feedback associated to botulinum neurotoxin in idiopathic cervical dystonia—an observational study Neurological Sciences https://doi.org/10.1007/s10072-019-04061-5
• Pontillo G, Castagna A et al. The cerebellum in idiopathic cervical dystonia: A specific pattern of structural abnormalities? Parkinsonism and Related Disorders 80 (2020) 152– 157.
  
• Caronni A … et Castagna A: SPARC index in rotation head movement in healthy subjects and patients affected by cervical dystonia (SAFLO/LAM);Toxicon 2021.
• Castagna A, Saibene E, Ramella M. “How do I rehabilitate patients with cervical dystonia remotely” to Movement disorders clinical practice (MDCP) April 2021 DOI: 10.1002/mdc.13212
• Meloni M, Bonvegna S, … Baglio F, Castagna A, Cilia R. Uncovering levodopa responsive dystonic tremor after midbrain stroke May 2021 Movement Disorders Clinical Practice DOI: 10.1002/mdc3.13255