Validità e affidabilità delle unità di misura inerziale per la valutazione dell'orientamento pelvico: una revisione sistematica

Sommario

Questa revisione sistematica ha valutato la validità e l'affidabilità delle unità di misura inerziale (IMU) per la valutazione dell'orientamento pelvico. Gli IMU hanno mostrato la validità più forte nei compiti controllati, in particolare con il posizionamento basato sul sacro, ma la performance è stata più variabile per l'obliquità e la rotazione pelvica, durante movimenti ad alta velocità e nelle popolazioni cliniche.

Abstract

La valutazione dell'orientamento pelvico è fondamentale per la biomeccanica dell'andatura, della postura e dello sport; tuttavia, l'uso di sistemi di cattura del movimento basati su laboratorio è costoso e limitato ad ambienti controllati. Le unità di misura inerziale (IMU) offrono un'alternativa portatile ai laboratori tradizionali ma differiscono per posizionamento, calibrazione e impostazioni/protocolli di fusione dei sensori, il che potrebbe complicare l'interpretazione nella pratica clinica. Pertanto, questa revisione sistematica ha esaminato la validità e l'affidabilità dell'orientamento pelvico basato sull'IMU durante attività funzionali e specifiche per sport. PubMed, Web of Science e IEEE Xplore sono stati cercati studi rilevanti che valutassero l'orientamento pelvico (ad esempio, inclinazione, obliquità o rotazione) utilizzando IMU, e i risultati sono stati riportati utilizzando le linee guida PRISMA. Gli studi idonei includevano quelli che riportavano dati da partecipanti umani e riportavano la validità o l'affidabilità degli IMU rispetto ai sistemi ottici di motion capture. Dodici studi soddisfarono i criteri di inclusione e furono controllati utilizzando uno strumento metodologico di qualità di 12 item. I risultati della validità dell'IMU variavano tra gli studi inclusi; L'inclinazione pelvica ha mostrato la massima accuratezza, con valori di errore quadratico medio (RMSE) tipicamente compresi tra 0,2° e 4,9° e differenze medie minime negli studi recenti. Obliquità e rotazione mostravano maggiore variabilità, con valori RMSE che raggiungevano 6°–11° durante la corsa ad alta velocità. I risultati dell'affidabilità IMU indicavano una ripetibilità da buona a eccellente anche durante attività funzionale continua (coefficiente di correlazione intraclasse (ICC) 0,87–1,00). Al contrario, l'affidabilità era scarsa per l'inclinazione pelvica negli individui dopo l'artroplastica totale dell'anca (ICC = 0,08). Gli IMU sembrano fornire utili misurazioni dell'orientamento pelvico, in particolare in compiti controllati e quando si utilizza il posizionamento basato sul sacro. Tuttavia, la validità è più variabile per l'obliquità e la rotazione pelvica, durante movimenti ad alta velocità o complessi, e nelle popolazioni cliniche. Sono necessarie ulteriori ricerche per standardizzare i protocolli, migliorare la reportistica e chiarire le prestazioni tra diverse applicazioni.

Introduzione

Una valutazione accurata dell'orientamento pelvico è essenziale per comprendere i modelli di movimento umano, prendere decisioni cliniche accurate e identificare condizioni sottili che potrebbero colpire individui sani e atletici con disturbi^{muscoloscheletrici 1}. L'orientamento pelvico è comunemente descritto con tre componenti: inclinazione, rotazione e^{obliquità 2}. L'orientamento pelvico anomalo influenza il carico articolare e l'efficienza muscolare e del movimento ed è stato associato a disturbi muscoloscheletrici come mal di schiena e osteoartrite ^all'anca 3,4,5,6,7. Nelle popolazioni sportive, questo è stato anche collegato a limitazioni di prestazioni e a un aumento del rischio^{di infortunio.} Di conseguenza, metodi clinicamente accessibili per misurare l'orientamento pelvico sono essenziali per la valutazione, il monitoraggio della riabilitazione e la ricerca sulle prestazioni sportive ^2,6.

I sistemi ottici di cattura del movimento sono ampiamente utilizzati come metodi di riferimento in laboratorio per quantificare l'orientamento pelvico; tuttavia, il loro utilizzo è spesso limitato a ambienti controllati e può essere meno pratico in contesti clinici o sportivi di routine ^9,10. Le unità di misura inerziale (IMU), che tipicamente includono accelerometri triassiali, giroscopi e magnetometri, sono state sempre più utilizzate come approccio portatile per la valutazione dell'orientamento pelvico al di fuori del laboratorio 11,12,13,14,15,16. Gli algoritmi di fusione sensore IMU (ad esempio, filtri Madgwick, Mahony e Kalman) sono utilizzati per stimare l'orientamento pelvico tridimensionale, anche se differenze nei metodi di elaborazione possono influenzare le prestazioni di misurazione tra^17,18.

Tuttavia, l'utilizzo degli IMU per valutare l'orientamento pelvico è influenzato da molteplici fattori metodologici riportati in studi precedenti, tra cui la posizione del sensore (ad esempio, sacro e vertebre lombari), la procedura di calibrazione, la frequenza di campionamento e l'algoritmo di^{fusione 19}. Queste variazioni tra gli studi possono contribuire a risultati incoerenti riguardo all'accuratezza e alla ripetibilità della valutazione dell'orientamento pelvico basata^sull'IMU 14,20,21. Sebbene gli IMU siano stati convalidati per la cinematica degli arti inferiori e il movimento della colonna^lombare 14,21,22, le evidenze che si concentrano specificamente sull'inclinazione, rotazione o obliquità pelvica restano limitate e metodologicamente incoerenti.

Pertanto, questa revisione sistematica ha mirato a valutare le evidenze disponibili sulla valutazione dell'orientamento pelvico basata sull'IMU. L'obiettivo principale era esaminare la validità e l'affidabilità delle IMU per misurare l'orientamento pelvico. Un obiettivo secondario era riassumere le caratteristiche metodologiche riportate negli studi, inclusi il posizionamento dei sensori, le procedure di calibrazione e gli approcci di fusione dei sensori, e identificare lacune di evidenza che limitano il confronto diretto tra gli studi.

Protocollo

Questa revisione sistematica è stata condotta seguendo le linee guida Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analyses (PRISMA 2020^{) 23}. Il protocollo di revisione sistematica è stato registrato nel Registro Prospettico Internazionale delle Revisioni Sistematiche (PROSPERO) con il numero di registrazione CRD420251179585. I dettagli completi del protocollo sono disponibili su:

(https://www.crd.york.ac.uk/PROSPERO/view/CRD420251179585)

Strategia di ricerca

PubMed, Web of Science e IEEE Xplore sono stati ricercati il 1^° novembre 2025 per identificare articoli di ricerca originali che valutano l'orientamento pelvico utilizzando IMU tra esseri umani. Gli articoli inclusi erano limitati a pubblicazioni in lingua inglese e le ricerche erano limitate a data 2005–2025. La restrizione sulla data di ricerca è stata dovuta alla rapida crescita della tecnologia IMU negli ultimi anni e ha garantito che fossero inclusi solo metodi di misura moderni. Non sono stati eseguiti metodi di ricerca supplementari, come lo screening delle liste di riferimenti, il tracciamento delle citazioni o la ricerca manuale. La Tabella 1 presenta i dettagli di ricerca e le stringhe di ricerca utilizzate per ogni database.

Database
PubMed	(unità di misura inerziale*[Titolo/Abstract] O IMU*[Titolo/Abstract] O acceleromet*[Titolo/Abstract] O giroscopio*[Titolo/Abstract] O indossabile*[Titolo/Abstract]) E (bacino[Titolo/Abstract] O pelvico[Titolo/Abstract] O "tilt pelvic"[Titolo/Abstract] OPPURE "rotazione pelvica"[Titolo/Abstract] OPPURE "obliquità pelvica"[Titolo/Abstract] OPPURE "orientamento pelvico"[Titolo/Abstract] OPPURE "inclinazione pelvica anteriore"[Titolo/Abstract] O "inclinazione pelvica posteriore"[Titolo/Abstract]) E(valido*[Titolo/Abstract] OPPURE accurato*[Titolo/Abstract] OPPURE accordo[Titolo/Abstract] OPPURE "Bland-Altman"[Titolo/Abstract] OPPURE reliab*[Titolo/Abstract] OPPURE ripeterab*[Titolo/Abstract] OPPURE riprodurre*[Titolo/ Abstract] OPPURE ICC[Titolo/Abstract] O SEM[Titolo/Abstract] O MDC[Titolo/Abstract])
Web della Scienza	("unità di misura inerziale*" O IMU* O acceleromet* O giroscopio* O indossabile*) E (bacino O O "inclinazione pelvica" O "rotazione pelvica" O "obliquità pelvica" O "orientamento pelvico" O "inclinazione pelvica anteriore" O "inclinazione posteriore del bacino") E (valido* O accurato* O accordo O "Bland-Altman" O affidabile* O ripetibile* O riproduzione* O ICC O SEM O MDC)
IEEE Xplore	(("unità di misura inerziale" O "unità di misura inerziale" O IMU O IMU O accelerometro o accelerometri O giroscopio o giroscopi O indossabili) E ("pelvi" O "pelvico" O "inclinazione pelvica" O "rotazione pelvica" O "obliquità pelvica" O "orientamento pelvico" O "inclinazione pelvica anteriore" O "inclinazione pelvica posteriore") E (validità O validazione O accuratezza O accordo O "Bland-Altman" O affidabilità O ripetibilità O riproducibilità O ICC o SEM o MDC))

Tabella 1: stringhe di ricerca utilizzate per ogni database. Cerca le stringhe utilizzate in PubMed, Web of Science e IEEE Xplore per identificare studi che valutano la validità e/o l'affidabilità delle unità di misura inerziale (IMU) per la valutazione dell'orientamento pelvico. Clicca qui per scaricare questa tabella.

Criteri di ammissibilità

Gli studi erano ammessi se coinvolgevano partecipanti umani; utilizzava IMU per misurare l'inclinazione, la rotazione o l'obliquità pelvica; e riportava dati sulla validità o affidabilità degli IMU rispetto alla cattura di movimento ottica. Gli studi inclusi erano ricerche sperimentali originali che riportavano validità quantitativa (ad esempio, RMSE, bias, correlacione, Bland–Altman) e metriche di affidabilità (ICC, errore standard di misurazione [SEM] e cambiamento rilevabile minimo [MDC]). Gli studi sono stati esclusi se coinvolgevano animali, simulazioni o si concentravano sulla valutazione dei segmenti non pelvici, oppure se mancavano di una misura comparativa (riportando solo risultati descrittivi) o se erano ricerche non originali come revisioni, protocolli, abstract o case report.

Selezione e selezione dello studio

L'autore, con l'assistenza di due valutatori riconosciuti non autori, ha selezionato titoli e abstract per verificarne la rilevanza, ha condotto revisioni integrali per determinare l'inclusione finale e ha riassunto gli articoli in un diagramma di flusso PRISMA 2020. Tutti i record recuperati venivano controllati per duplicazioni e i duplicati venivano rimessi.

Estrazione dei dati

I dati estratti includevano dettagli bibliografici (autore, anno), caratteristiche dei partecipanti, IMU (posizionamento, marchio, modello, numero di sensori, frequenza di campionamento, algoritmo di fusione/orientamento dei sensori), compiti di test (stare in piedi, camminare, accovacciamento, correre) e risultati riportati (RMSE, bias, correlazione, ICC, SEM, MDC). I dati estratti sono stati incrociati due volte utilizzando un foglio Excel standardizzato.

Rischio di bias e valutazione della qualità

La qualità metodologica degli studi inclusi è stata valutata utilizzando la Critical Appraisal of Study Design for Psychometric Articles²⁴, precedentemente utilizzata per studi che esaminavano le proprietà psicometriche dei sensori^{indossabili 14}. Questa valutazione di qualità includeva 12 item con un possibile punteggio massimo totale di 24, che veniva convertito in percentuale. Ogni item è stato valutato come 2 (soddisfacente), 1 (parzialmente soddisfacente) o 0 (insoddisfacente) in cinque categorie: domanda di studio, disegno dello studio, misurazioni, analisi e raccomandazioni. Per migliorare la coerenza, questa valutazione di qualità è stata effettuata da due valutatori non autori riconosciuti nel manoscritto, e eventuali differenze sono state risolte tramite discussione. Gli studi sono stati classificati in base al loro punteggio di qualità totale come segue: alta qualità, 85–100%; qualità moderata, 70–84%; bassa qualità, 50–69%; o qualità molto bassa, <50%. Lo strumento completo da 12 item e i criteri di punteggio sono forniti nella Tabella Supplementare S1.

Sintesi dei dati

I risultati sono stati sintetizzati narrativamente raggruppando gli studi in base a risultati di validità e affidabilità, piano di movimento pelvico, tipo di compito e caratteristiche metodologiche chiave. La qualità metodologica è stata considerata durante l'interpretazione dei risultati; Nessuno studio è stato escluso solo sulla base del punteggio di qualità, ma studi di qualità inferiore sono stati interpretati con maggiore cautela.

Risultati

Selezione degli studi

La ricerca iniziale nel database ha identificato 714 studi potenziali (PubMed = 190, Web of Science = 482 e IEEE Xplore = 42). Dopo la rimozione dei duplicati e lo screening di titolo-abstract, sono stati valutati l'idoneità di 63 articoli a testo integrale e 12 studi hanno soddisfatto i criteri di inclusione ed esclusione sono stati inclusi in questa revisione sistematica (Figura 1).

Figura 1: Diagramma di flusso PRISMA 2020 della selezione dello studio. Diagramma di flusso che mostra il processo di identificazione dello studio, screening, valutazione dell'idoneità e inclusione finale in questa revisione sistematica, in conformità con PRISMA 2020. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Qualità degli studi inclusi

Tutti gli studi inclusi erano articoli sperimentali peer-reviewed pubblicati tra il 2014 e il 2025. Sulla base della valutazione metodologica della qualità, tre studi sono stati valutati come di alta qualità (85–100%⁾22,25,26, 7 come qualità moderata (70%–84%) e 2 come bassa qualità (50%–69%). Gli studi di alta qualità hanno dimostrato punti di forza metodologici, tra cui l'uso di sistemi di riferimento (ad esempio Vicon, Optotrak, Qualisys) per la validazione, la chiara rendicontazione degli esiti e le analisi statistiche appropriate (ad esempio, RMSE, ICC, Bland–Altman). Le limitazioni tipiche negli studi inclusi erano dimensioni ridotte dei campioni e descrizioni incomplete della calibrazione dei segmenti IMU (Tabella 2).

Autore	Q1	D2	D3	D4	Q5	D6	D7	D8	D9	D10	Q11	Q12	Totale	%	Qualità
Buganè et al. 30	2	0	1	2	0	N/A	1	2	2	2	2	1	15	68%	LQ
Bolink et al. 22	2	2	1	2	1	N/A	2	2	2	2	1	2	19	86%	HQ
Ekdahl et al. 31	2	1	1	2	0	N/A	2	2	2	0	1	1	14	64%	LQ
Perpiñá-Martínez et al. 32	2	2	1	2	1	N/A	1	2	2	1	1	1	16	73%	MQ
Lebleu et al. 35	2	1	1	2	0	N/A	1	2	2	2	2	1	16	73%	MQ
Lin et al. 25	2	2	2	2	1	N/A	2	2	2	2	2	1	20	90%	HQ
Brice et al. 29	2	0	1	2	2	N/A	2	2	2	2	2	1	18	82%	MQ
Asgari & Heller 27	2	1	1	2	0	N/A	2	2	2	2	2	1	17	77%	MQ
Bessone et al. 28	2	1	2	2	0	N/A	2	2	2	2	1	1	17	77%	MQ
Kim et al. 26	2	1	2	2	2	N/A	2	2	2	2	1	1	19	86%	HQ
Ruiz-Malagón et al.33	2	2	1	2	0	N/A	1	2	2	2	2	1	17	77%	MQ
Zügner et al.34	2	2	2	2	0	N/A	1	2	2	2	2	1	18	82%	MQ

Tabella 2: Valutazione metodologica della qualità dei 12 studi inclusi. Punteggi metodologici di qualità degli studi inclusi basati sulla valutazione critica modificata del design dello studio per articoli psicometrici in 12 elementi utilizzata in questa revisione. Ogni item è stato valutato come 2 = soddisfacente, 1 = parzialmente soddisfacente o 0 = insoddisfacente. Q1–Q12 corrispondono agli elementi metodologici modificati elencati nella Tabella Supplementare S1. Abbreviazioni: HQ = alta qualità; MQ = qualità moderata; LQ = bassa qualità; N/A = non applicabile. Clicca qui per scaricare questa tabella.

Caratteristiche degli studi inclusi

Partecipanti

I 12 studi inclusi hanno avuto un totale di 232 partecipanti di età compresa tra i 18 e gli 80 anni. La maggior parte di questi studi ha valutato corridori e golfisti sani, ricreativi o competitivi, mentre solo due studi includevano popolazioni cliniche, in particolare individui che hanno subito un'artroplastica totale dell'anca (THA) e individui con osteoartrite al ginocchio o all'anca.

Sistema IMU, posizionamento e algoritmi di fusione dei sensori

La maggior parte degli studi inclusi ha raccolto dati pelvici utilizzando IMU posizionati sopra il sacro, rendendo la collocazione basata sul sacro l'approccio più comunemente riportato negli studi 25,27,28,29,30,31,32,33,34. I sistemi commerciali includevano Xsens, Delsys, MicroStrain, BTS G-Sensor, IMeasureU, APDM-Opal, aktos-t, RunScribe e TuringSense. IlTestabolo 3 fornisce un riepilogo completo della collocazione, del sistema e del numero IMU per ogni studio.

Studio	NO di partecipanti	Compito	Sistema IMU	Posizionamento del sensore	No. di IMU	Frequenza di campionamento	Metodi di filtraggio	Algoritmo di fusione sensore / orientamento
Buganè et al.30	16 in salute	Camminare	F4A IMU	Sacro	1	100 Hz	Filtro passa-basso Butterworth di quarto ordine con frequenza di taglio di 8 Hz	usando la funzione 'detrend' in Matlab
Bolink et al.22	17 pazienti con OA all'anca o al ginocchio	Camminare, stare seduto in piedi e scalarsi a blocchi	Microstrain Inerzia-Link	Parte bassa della schiena (tra un PSI e l'altro)	1	100 Hz	N/R	algoritmi in MATLAB
Lebleu et al.35	7 sani	Camminare	x-IMU x-io Tecnologie	Basilino (lombare 5), cosce, gambi, piedi	7	128 Hz	N/R	L'algoritmo AHRS di Mahony
Perpiñá-Martínez et al.32	29 corridori	Corso	BTS G-Sensor	S1 (sacro)	1	100 Hz	N/R	N/R
Ekdahl et al.31	11 sani	Attività a piedi e sport	Delsys Trigno Avanti	Sacro, cosce, gambe, piedi	7	240 Hz	Filtro Butterworth passa-basso di quarto ordine (5 Hz)	N/R
Brice et al.29	8 vogatori d'élite	Canottaggio	IMeasureU IMU v2.0	T1, T7, L2, secondo sacro S2	4	500 Hz	N/R	Filtro di Kalman
Lin et al.25	20 corridori	Corso	Xsens MVN Awinda	Sacro, cosce, gambe, piedi	7	100 Hz	filtro Butterworth passa-basso di quarto ordine, zero lag e frequenza di taglio di 8 Hz	algoritmo integrato fornito da Xsens MVN Analyze
Asgari & Heller. 27	6 corridori	Corso	APDM Opal	Sacro	1	128 Hz	Filtri passa-alto e passa-basso	Filtro di Kalman vs fusione complementare
Bessone et al.28	14 sani	Camminare	Sistema IMU aktos-t	Basina, piedi, gambi, cosce, vertebra C7, petto, avambracci, braccia superiori, mani e testa	16	143 Hz	Filtro passa-basso (10 Hz, filtro Butterworth di secondo ordine	Fusion personalizzata (L'algoritmo di iSen 3.08)
Kim et al.26	36 golfisti	Swing da golf	TuringSense Pivot	L4 e T1 (bacino da L4)	2	100 Hz	Filtro Butterworth con frequenza di taglio di 12 Hz	Filtro di Madgwick
Ruiz-Malagón et al.33	16 in salute	Camminare e correre	Laboratorio di Andatura Sacrale RunScribe	Sacro e piedi	3	500 Hz	N/R	N/R
Zügner et al.34	49 pazienti con THA	Camminare	GaitSmart™	2 al bacino (sotto la cresta iliaca), cosce e gambe	6	102,4 Hz	N/R	N/R

Tabella 3: Caratteristiche dei sistemi IMU, posizionamento dei sensori, frequenza di campionamento, metodi di filtraggio e approcci di fusione dei sensori negli studi inclusi. Riepilogo delle principali caratteristiche dello studio, inclusi la popolazione dei partecipanti, il compito di movimento, il sistema IMU, la posizione dei sensori, il numero di sensori, la frequenza di campionamento e il sistema di riferimento dove riportato. Abbreviazioni: IMU = unità di misura inerziale; OA = osteoartrite; PSIS = spine iliache posteriori superiori; THA = artroplastica totale dell'anca; N/R = non riportato. Clicca qui per scaricare questa tabella.

L'analisi delle prestazioni di filtraggio e fusione dei sensori negli studi inclusi è stata limitata da variazioni metodologiche e da una segnalazione incompleta. Solo quattro studi descrivevano chiaramente i loro metodi di fusione; due hanno usato Kalman^27,29, uno ha usato l'algoritmo^{di Madgwick 26} e uno ha applicato l'algoritmo AHRS di^{Mahony 35}. A causa di dettagli metodologici insufficienti, il confronto diretto degli algoritmi di fusione o dei loro contributi indipendenti all'accuratezza non era possibile. Questa variabilità ha complicato la determinazione se differenze nell'accuratezza dell'orientamento pelvico derivassero dalle richieste del compito, dalla posizione dei sensori o dalla strategia di fusione sottostante.

Validità degli IMU per la valutazione dell'orientamento pelvico

Negli studi inclusi che valutano gli IMU per inclinazione, obliquità e rotazione^{pelvica 22,25,26,27,28,29,30,31,33,34,35}, la validità è apparsa essere specifica per piano e compito piuttosto che uniforme in tutte le condizioni rispetto ai sistemi ottici di cattura del movimento (Tabella 4). Gli studi inclusi hanno esaminato una gamma di attività di movimento, tra cui^{camminare 22,28,30,31,33,34,35}, ^corsa 25,27,32,33 e azioni specifiche per sport 26,29,31, fornendo una panoramica ampia delle prestazioni dell'IMU in diversi contesti funzionali.

I valori RMSE segnalati variavano da 0,69° a 4,90° per l'inclinazione^pelvica 22,25,27,28,30,33,35 e da 0,77° a 4,75° per l'obliquità ^pelvica 22,25,27,28,33,35 . La rotazione pelvica ha mostrato la maggiore variabilità, con valori RMSE che variano da 1,22° a 7,77° durante corse ad alta velocità e altri movimenti^impegnativi 25,27,28,30,33,35.

I valori di bias per l'orientamento pelvico sono stati riportati in otto studi come differenza media sistematica tra valori misurati tramite IMU e la cattura ottica del movimento (OMC⁾25,26,27,28,29,30,33,34. Buganè et ^al.30 hanno riportato valori di bias negativi relativamente alti dell'inclinazione pelvica (−9,9° a −5,7°), bias di obliquità più piccoli (−1,2° a −1,4°) e una leggera sovrastima della rotazione pelvica (+0,7° a +1,5°). Brice et ^al.29 hanno riportato piccoli livelli di bias pelvici sagittali S2 che variano da −2,7 a −0,09° durante il canottaggio. Asgari e^{Heller 27} hanno osservato bias minimi su tutti i piani pelvici (−0,50° a −0,10°), e Bessone et ^al.28 hanno riportato bias altrettanto bassi (−0,7° a −1,7°). Lin et ^al.25 hanno anche riportato piccoli bias di inclinazione pelvica (−0,18° a +1,5°) e bias di rotazione (−1,1° a +0,99°) a velocità di corsa, anche se nello stesso studio gli IMU hanno sottovalutato l'obliquità pelvica rispetto al sistema OMC (−3,3° a −4,1°).

Al contrario, Ruiz-Malagón et ^al.33 hanno riportato valori di bias più elevati durante la camminata e la corsa ad alta velocità, con bias di inclinazione pelvica fino a +4,6° e bias di rotazione pelvica fino a −11,2°. Nei pazienti, Zügner et ^al.34 hanno riscontrato che l'inclinazione pelvica mostrava un piccolo errore medio di −0,5° rispetto all'OMC. I coefficienti di correlazione riportati per l'orientamento pelvico variavano notevolmente tra gli studi, variando da valori scarsi o negativi in alcuni compiti a forti accordi in altri, a seconda del piano di movimento e delle richieste^{del compito 22,26,27,30}.

Coefficienti di correlazione più bassi e variabili sono stati riportati da Lin et ^al.25 durante la corsa ad alta velocità (0,44–0,89), mentre Ruiz-Malagón et ^al.33 hanno riportato correlazioni complessivamente più deboli, inclusi valori negativi (−0,48 a 0,76). Nel complesso, la validità appariva più forte nei compiti controllati, mentre i movimenti ad alta velocità erano associati a un errore maggiore e a un accordo più debole. Sebbene valori RMSE più bassi fossero spesso riportati per l'inclinazione pelvica, l'accordo tra le variabili pelviciche non era uniforme negli studi, e le prestazioni più deboli erano particolarmente evidenti in condizioni di corsa più impegnative. Migliori prestazioni sono state più comunemente riportate in studi che utilizzavano il posizionamento IMU basato sul sacro e procedure di calibrazione standardizzate, anche se una rendicontazione metodologica incompleta limitava il confronto diretto tra gli studi.

Affidabilità degli IMU per la valutazione dell'orientamento pelvico

L'affidabilità è stata valutata in quattro studi (Tabella 4). La maggior parte degli studi ha riportato valori ICC da buoni a eccellenti per l'orientamento pelvico, con valori che variano da 0,81 a 0,99 in popolazioni sane e ^atletiche 26,32,35. Tuttavia, l'affidabilità non è stata costantemente elevata in tutte le popolazioni, poiché è stata segnalata scarsa affidabilità nell'inclinazione pelvica negli individui dopo l'ATT (ICC = 0,08)³⁴. Lebleu et ^al.35 hanno riscontrato un'elevata affidabilità tra le sessioni per l'ampiezza del movimento pelvico (ROM) durante la camminata, anche se l'affidabilità variava a seconda del piano di movimento e del metodo di calibrazione. Perpiñá-Martínez et ^al.32 hanno inoltre riportato valori ICC > 0,80 per inclinazione, obliquità e rotazione pelvica durante la corsa a velocità diverse. Questi risultati suggeriscono misurazioni costanti durante l'attività funzionale continua. Kim et ^al.26 hanno riportato valori ICC da 0,91 a 0,99 per la rotazione pelvica e l'obliquità durante gli swing di golf, indicando un'elevata ripetibilità in questo compito specifico per sport.

Studio	Variabili pelviche	RMSE (°)	Polarizzazione / Differenza media (°)	r	ICC	SEM (°)	MDC (°)
Buganè et al. 30	Inclinazione, Obliquità, Rotazione	Tilt = 0,73; Obliquità = 1,22; Rotazione = 2,66	Pregiudizio: Inclinazione da −9,9 a −5,7; Obliquità −1,24 a −1,41; Rotazione +0,71 a +1,5	0.88–0.95	N/R	N/R	N/R
Bolink et al. 22	Inclinazione, Obliquità	Tilt = 2,7; Obliquità = 2,68	N/R	0.86–0.94	0.94 -1.00	N/R	N/R
Lebleu et al. 35	Inclinazione, Obliquità, Rotazione	Inclinazione = 0,9 a 1,0; Obliquità = 1,1 a 1,2; Rotazione = 1,5	N/R	N/R	0.81–0.93	0.5–2.2	N/R
Perpiñá-Martínez et al. 32	Inclinazione, Obliquità, Rotazione	N/R	N/R	N/R	inclinazione 0,868; obliquità 0,963; rotazione 0,922	N/R	N/R
Ekdahl et al. 31	Movimento sagittale, coronale e trasverso pelvico	N/R	Differenziale media: inclinazione sagittale: 0,67° a 2,13°; obliquità coronale: −0,46° a 0,61°; Rotazione trasversale: −0,72° a −0,87°	N/R	N/R	N/R	N/R
Brice et al. 29	Inclinazione sagittale a S2 (canottaggio)	Tilt = 2,43 a 4,90	Pregiudizio: Inclinazione da −2,70 a −0,09	N/R	N/R	N/R	N/R
Lin et al. 25	Inclinazione, Obliquità, Rotazione (corsa)	Tilt = 4,31 a 4,59; Obliquità = 4,29 a 4,75; Rotazione = 6,47 a 7,77	Pregiudizio: Inclinazione −0,18 a +1,5; Obliquità −3,3 a −4,1; Rotazione −1,1 a +0,99	0.44–0.89	N/R	N/R	N/R
Asgari & Heller 27	Inclinazione, Obliquità, Rotazione	Tilt = 0,69; Obliquità = 0,77; Rotazione ≈ 1.22.	Pregiudizio: Inclinazione −0,10; Obliquità −0,50; Rotazione −0,49	N/R	N/R	N/R	N/R
Bessone et al. 28	Inclinazione, Obliquità, Rotazione	Inclinazione = 2,5; Obliquità = 2,4; Rotazione = 2,9	Pregiudizio: Inclinazione −0,7; Obliquità −1,7; Rotazione −1,3	Inclinazione = -0,011; Obliquità = 0,82; Rotazione = 0,83	N/R	N/R	N/R
Kim et al. 26	Obliquità, rotazione	N/R	Differenza media: Obliquità 1.65	Obliquità = 0,92	0.91–0.99	N/R	N/R
			Rotazione 0,76	Rotazione = 0,99
Ruiz-Malagón et al. 33	ROM: Inclinazione, Obliquità, Rotazione (cammina/corsa)	N/R	Pregiudizio: Inclinazione da +0,2 a +4,6; Obliquità −1,1 a −6,1; Rotazione +0,7 a −11,2	−0,48 a 0,76	−1,62 a 0,83	N/R	N/R
Zügner et al. 34	Tilt (pazienti con THA)	N/R	Differenza media: Inclinazione −0,5	N/R	0.08	N/R	N/R

Tabella 4: Riepilogo degli esiti di validità e affidabilità per la valutazione dell'orientamento pelvico basata sull'IMU. Riepilogo degli esiti riportati per inclinazione, obliquità e rotazione pelvica, inclusi metriche di validità come RMSE, bias o differenza media, e coefficienti di correlazione, nonché metriche di affidabilità come ICC, SEM e MDC dove disponibili. Abbreviazioni: RMSE = errore quadratico medio; r = coefficiente di correlazione di Pearson; ICC = coefficiente di correlazione intraclasse; SEM = errore standard di misurazione; MDC = cambiamento rilevabile minimo; ROM = distanza di movimento; THA = artroplastica totale dell'anca; N/R = non riportato. Clicca qui per scaricare questa tabella.

Disponibilità dei dati

Tutti i dati inclusi in questa revisione sistematica sono stati forniti come file supplementari.

Tabella supplementare S1: Valutazione critica del disegno dello studio per articoli psicometrici. Clicca qui per scaricare questo file.

Tabella supplementare S2: dati grezzi estratti per i 12 studi inclusi.Clicca qui per scaricare questo file.

Tabella supplementare S3: Valutazione metodologica della qualità degli studi inclusi.Clicca qui per scaricare questo file.

Discussione

Questa revisione sistematica ha esaminato la validità e l'affidabilità delle IMU per misurare l'orientamento pelvico (inclinazione, obliquità e rotazione) in vari compiti funzionali, sistemi sensoriali e popolazioni sane e cliniche. I risultati suggeriscono che gli IMU sono un approccio fattibile e ragionevolmente accurato per valutare l'orientamento pelvico, in particolare durante la camminata e altri compiti controllati. Negli studi inclusi, la maggior parte dei sistemi IMU ha mostrato un accordo da buono a eccellente con la cattura del movimento ottica durante la camminata e le attività a velocità moderata. I valori RMSE riportati per l'inclinazione pelvica erano generalmente bassi, variando da 0,69° a 4,90°. L'obliquità e la rotazione pelvica mostravano maggiore variabilità e presentavano maggiori sfide per la stima dell'orientamento pelvico frontale e trasversale dalle IMU. I valori RMSE riportati variavano da 0,77° a 4,75° per l'obliquità pelvica e da 1,22° a 7,77° per la rotazione pelvica, con i maggiori errori osservati durante compiti più impegnativi come la corsa ad^{alta velocità 25}.

Una possibile spiegazione per i migliori risultati per l'inclinazione pelvica rispetto alla rotazione pelvica è che il movimento del piano sagittale può essere meno sensibile a deriva cumulativa, artefatti dei tessuti molli ed errori correlati all'allineamento rispetto alla stima del piano trasversale. Al contrario, la rotazione pelvica e, in misura minore, l'obliquità possono essere più influenzate da cambiamenti rapidi nei movimenti, nell'allineamento dei sensori e dalle differenze metodologiche tra gli studi. Anche la complessità del compito appare rilevante, poiché errori più bassi venivano segnalati più spesso durante la camminata e altri compiti controllati, mentre corse ad alta velocità introduceva una maggiore variabilità. Inoltre, il posizionamento basato sul sacro è stato l'approccio più comunemente utilizzato negli studi e può offrire una prossimazione più stabile del movimento pelvico, anche se l'influenza del posizionamento non ha potuto essere confrontata direttamente tra tutti gli studi a causa della mancata capacità metodologica. Infine, i risultati più limitati nelle popolazioni cliniche o post-operatorie suggeriscono che modelli di movimento alterati e condizioni di misurazione possano influenzare le prestazioni, anche se ciò rimane insufficientemente studiato.

I risultati del bias supportano anche l'accuratezza degli IMU tra gli studi inclusi. Tuttavia, uno studio preliminare di Buganè et ^al.30 ha mostrato un grande bias sistematico e ha sottostimato le inclinazioni pelviche (−9,9° a −5,7°), mentre studi più recenti con procedure migliorate di fusione e calibrazione dei sensori hanno riportato costantemente un basso bias (<2°) su tutti i^{piani 27,28,29}. Lin et ^al.25 hanno riportato analogamente un bias minimo di inclinazione e rotazione, ma hanno identificato una sottostima sistematica dell'obliquità pelvica. Una possibile interpretazione è che la precisione del piano frontale possa essere più sensibile a fattori come la deriva del magnetometro o l'allineamento coordinato-telaio, anche se questo non è stato valutato direttamente negli studi inclusi.

L'intensità del compito sembrava influenzare la validità, poiché sono stati segnalati errori e bias più alti durante la corsa ad alta velocità, in particolare per la rotazione^{pelvica 33}. Tuttavia, il contributo specifico dei metodi di filtraggio e fusione dei sensori non è stato possibile determinare perché questi dettagli sono stati riportati in modo incompleto. Inoltre, l'attacco sacrale dell'IMU tramite la cintura potrebbe aver contribuito a disturbare il segnale durante compiti ad alta accelerazione, anche se questo dovrebbe essere considerato una spiegazione interpretativa piuttosto che una causa direttamente dimostrata. Nel complesso, questi risultati suggeriscono che le prestazioni dell'IMU possono variare in base alle richieste di compito e alle condizioni di misurazione, con errori più bassi più spesso segnalati durante l'andatura stazionaria, i movimenti atletici controllati e altri compiti meno impegnativi.

Generalmente, negli studi inclusi è stata riportata un'elevata ripetibilità delle misure pelviche basate sull'IMU. Bolink et ^al.22 e Perpiñá-Martínez et ^al.32 hanno riportato valori ICC superiori a 0,90 su tutti i piani pelvici durante la camminata e la corsa sul tapis roulant, indicando un'eccellente ripetibilità a breve termine e un'elevata costanza anche durante attività funzionale continua. Lebleu et ^al.35 hanno osservato un'elevata affidabilità inter-sessione con valori ICC di ≥0,98, con valori SEM tipicamente inferiori a 2,2°, a supporto dell'idoneità degli IMU per il monitoraggio longitudinale. Kim et ^al.26 hanno inoltre trovato valori ICC di 0,91-0,99 durante l'analisi dello swing di golf, suggerendo una forte ripetibilità, anche in condizioni di movimento specifiche di sport complessi. È stata osservata una bassissima affidabilità per le inclinazioni pelviche nei pazienti dopo l'ATH. In quello studio, sono state utilizzate due IMU sul bacino, e il loro valore medio è^{stato utilizzato 34}. Questa configurazione potrebbe aver contribuito alle difficoltà nel raggiungere un posizionamento coerente dei sensori nei pazienti postoperatori; tuttavia, questo rimane interpretativo perché l'effetto di questo approccio non è stato valutato direttamente.

Implicazioni per applicazioni cliniche e sportive

Le evidenze revisionate suggeriscono che gli IMU possono essere utilizzati per valutare l'orientamento pelvico durante attività funzionali e specifiche sportive, in particolare in contesti controllati. Tuttavia, poiché la maggior parte degli studi inclusi coinvolgeva partecipanti sani o atletici, l'applicabilità di questi risultati alla valutazione clinica dell'andatura, al monitoraggio della riabilitazione e alle popolazioni postoperatorie dovrebbe essere interpretata con cautela. La loro portabilità potrebbe renderli un'opzione pratica per la valutazione pelvica ripetuta e il monitoraggio del movimento specifico per compiti al di fuori dei laboratori. Tuttavia, è necessaria anche cautela quando si applicano gli IMU a compiti ad alta velocità come la corsa o in pazienti con alterazione della meccanica pelvica, dove precisione e affidabilità possono essere ridotte. La standardizzazione delle procedure di posizionamento, calibrazione e elaborazione degli IMU rimane fondamentale per migliorare la riproducibilità tra diversi compiti e contesti.

Per interpretazione pratica, valori RMSE e bias più bassi indicano una maggiore concordanza tra misurazioni derivate dall'IMU e di riferimento, mentre valori ICC più alti indicano una maggiore ripetibilità. Tuttavia, il significato pratico di queste metriche dipende dall'applicazione prevista. Ad esempio, errori minori possono essere necessari per il processo decisionale clinico o il monitoraggio longitudinale piuttosto che per uno screening più ampio del movimento in sport controllati o compiti di camminata. Poiché le soglie standardizzate per l'errore accettabile nell'orientamento pelvico non sono state definite in modo coerente negli studi inclusi, i risultati di questa revisione sono meglio interpretati in modo comparativo, con risultati migliori generalmente osservati in compiti controllati e prestazioni meno costanti in contesti ad alta velocità o clinici.

Future direzioni di ricerca

Le future ricerche sull'orientamento pelvico basato sull'IMU dovrebbero mirare a colmare diverse lacune metodologiche e cliniche. Sebbene le IMU abbiano dimostrato buona validità e affidabilità per l'orientamento pelvico durante compiti controllati e specifici per sport, esiste variabilità tra gli studi sul posizionamento delle IMU, strategie di calibrazione, algoritmi di fusione e procedure di filtraggio. Pertanto, lo sviluppo di linee guida internazionali standardizzate per la valutazione pelvica basata sull'IMU migliorerebbe notevolmente la ricerca e accelererebbe la traduzione clinica. Una priorità per i lavori futuri è l'espansione degli studi di validazione e affidabilità nelle popolazioni cliniche. La maggior parte degli studi inclusi è stata condotta in popolazioni sane o atletiche, limitandone la generalizzazione a pazienti con mal di schiena, patologie dell'anca, disturbi neurologici o disturbi del movimento post-chirurgico. I modelli di movimento patologici possono introdurre ulteriori artefatti dei tessuti molli, alterazione della coordinazione pelvica e difficoltà nell'allineamento dei sensori non rilevate nell'attuale revisione. È necessaria un'ulteriore validazione in queste popolazioni prima che possa essere raccomandata un'applicazione clinica più ampia.

Infine, studi futuri dovrebbero mirare a rafforzare gli standard di rendicontazione e l'analisi statistica presentando regolarmente intervalli di confidenza, dimensioni degli effetti, metriche di validità e descrizioni dettagliate delle procedure di fusione e calibrazione dei sensori. Gli studi con protocolli standardizzati saranno essenziali per stabilire parametri normativi e definire soglie di best practice per un'accuratezza accettabile dell'IMU pelvica in diversi compiti e popolazioni di movimento.

Potenziali limitazioni

Diverse limitazioni di questa revisione sistematica dovrebbero essere considerate nell'interpretazione dei suoi risultati. Innanzitutto, il numero totale di studi ammissibili è stato relativamente piccolo, con solo 12 studi che soddisfano i criteri di inclusione/esclusione. Sebbene questi studi abbiano una qualità metodologica da moderata a alta, la base di evidenze limitata limita le conclusioni e può sottovalutare la variabilità delle prestazioni IMU nei diversi contesti di movimento. In secondo luogo, la maggior parte degli studi inclusi è stata condotta su giovani adulti sani o popolazioni sportive. In terzo luogo, l'elevata variabilità metodologica era evidente negli studi, inclusi la frequenza di campionamento, gli algoritmi di fusione dei sensori, le procedure di calibrazione e le definizioni dei sistemi di coordinate. Queste incongruenze limitano la comparabilità tra gli studi incrociati. Inoltre, la segnalazione incompleta e incoerente di queste caratteristiche metodologiche ha limitato la nostra capacità di confrontare direttamente gli studi e ha limitato la forza di qualsiasi inferenza riguardo ai fattori che potrebbero influenzare le prestazioni dell'IMU. Infine, le prove sull'affidabilità restano limitate. Alcuni studi hanno riportato affidabilità test-ritest, e solo uno ha riportato valori SEM. Nessuno studio ha riportato MDC, che ha limitato la nostra capacità di interpretare se i cambiamenti longitudinali osservati superino il rumore di misurazione e siano clinicamente significativi, in particolare nei contesti di riabilitazione e ritorno allo sport.

Questa revisione sistematica mostra che gli IMU possono fornire misurazioni utili dell'orientamento pelvico, con forti evidenze per compiti controllati e studi che utilizzano il posizionamento basato sul sacro. La validità è apparsa più coerente per l'inclinazione pelvica, mentre sono state osservate maggiori variabilità e incertezze per l'obliquità e la rotazione pelvica, in particolare durante compiti ad alta velocità. Le evidenze disponibili sull'affidabilità erano generalmente favorevoli nei compiti funzionali e specifici per lo sport, ma sono rimaste limitate nelle popolazioni cliniche. Nel complesso, la rendicontazione metodologica incompleta e l'eterogeneità tra gli studi limitano i confronti diretti e le conclusioni più ampie. Sono necessarie ulteriori ricerche con protocolli standardizzati e valutazioni più robuste nelle popolazioni cliniche per rafforzare la base di evidenze.

Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo

Nome	Azienda	Numero di catalogo	Commenti
Valutazione critica del design dello studio per articoli psicometrici	Slack Inc.	N/A	Strumento metodologico di valutazione della qualità utilizzato per valutare gli studi inclusi.
IEEE Xplore	IEEE	N/A	Database elettronico cercato il 1° novembre 2025 per gli studi idonei.
Microsoft Excel	Microsoft Corporation	N/A	Foglio di calcolo standardizzato utilizzato per l'estrazione e il controllo incrociato dei dati.
PROSPERO	Centro per le Revisioni e la Diffusione, Università di York	CRD420251179585	Registro prospettico internazionale utilizzato per la registrazione dei protocolli.
PubMed	Centro Nazionale per l'Informazione Biotecnologica (NCBI)	N/A	Database elettronico cercato il 1° novembre 2025 per gli studi idonei.
Web della Scienza	Clarivate	N/A	Database elettronico cercato il 1° novembre 2025 per gli studi idonei.