New systems for the prediction and diagnosis of the musculoskeletal disorders by the means of infrared thermography applied on human movement [Nuovi sistemi per la previsione e la diagnosi dei disturbi muscoloscheletrici mediante la termografia a infrarossi applicata al movimento umano]

Nowadays, various types of technologies are used to assess an individual’s health in the clinical field. These range from large machines that use magnetic technologies, such as magnetic resonance imaging, to X-ray technologies like radiography. Despite being the gold standard for clinical evaluation, these systems are not without risks, including exposure to ionizing radiation or potential complications for patients with implanted medical devices. For these reasons, research into new infrared systems employed in clinical settings is expanding now more than ever. Among the most techniques that utilize infrared systems, the infrared thermography is one of the most promising. This system, equipped with a sophisticated thermometer, can detect the heat radiation emitted by the human body within an electromagnetic spectrum invisible to the naked eye. By identifying surface temperature, this tool provides information on blood flow, muscle metabolism, and thermal abnormalities in the investigated areas, often due to inflammation. The applications of infrared thermography are broad, enabling an assessment of the individual from various perspectives. In the field of human movement, it is typically used to evaluate the effects of physical exercise at various levels, as well as to understand the body’s thermoregulatory response to different types of stimuli. In the clinical field, some studies in the literature have investigated the use of this tool, as an auxiliary technique, in areas such as oncology, angiology, dermatology, dentistry, physical medicine, and orthopaedics. One of the most promising areas of research for this non-invasive, easy-to-use, and reliable technique is the study of musculoskeletal disorders. This dissertation delves into the applications of infrared thermography on the human body, both in terms of the thermoregulatory response to physical exercise and the differences in thermal patterns among individuals from different categories. In 3 original articles published and one preliminary study presented here, infrared thermography was used to identify differences generated by various types of physical exercise, functional overload, pathological conditions, and the potential integration of this tool with another infrared system, rasterstereography, to create a combined infrared method for assessing spinal alterations. Finally, given the practicality of infrared thermography in assessing anatomical areas with joint cartilage, as reported in the literature, 2 reviews were conducted on joint cartilage, focusing on the knee, and 1 review specifically examined the use of infrared thermography in the assessment of knee osteoarthritis. The results of these research studies highlighted the applicability and reproducibility of infrared thermography in evaluating the human body, both in healthy and pathological conditions, and the possibility of creating a new combined infrared system for spinal assessment.

In ambito clinico vengono utilizzati diversi tipi di tecnologie per la valutazione della salute dell’individuo. Da grandi macchinari che utilizzano tecnologie magnetiche, come la risonanza magnetica, a tecnologie a raggi X nel caso della radiografia. Questi sistemi, malgrado rappresentino il gold standard per la valutazione clinica, non sono privi di rischi dovuti alle radiazioni ionizzanti, o a possibili dispositivi medici impiantanti nel paziente. Per questi motivi, la ricerca riguardo nuovi sistemi ad infrarossi impiegati in ambito clinico è in espansione oggi più che mai. Tra le tecniche più promettenti che adoperino sistemi ad infrarossi vi è la termografia ad infrarossi. Questo sistema dotato di un sofisticato termometro è in grado di rilevare la radiazione di calore emessa dal corpo umano all'interno di uno spettro elettromagnetico non visibile ad occhio nudo. Identificando la temperatura superficiale, questo strumento fornisce informazioni sul flusso sanguigno e sul metabolismo muscolare, e sulle anomalie termiche presenti nelle aree indagate dovute a zone di infiammazione. Le aree di applicazione della termografia ad infrarossi variano molto, aprendo ad una valutazione dell’individuo da diversi punti di vista. Nell’ambito del movimento umano viene utilizzata tipicamente per la valutazione degli effetti dell’esercizio fisico a vari livelli, oltre che per la comprensione della risposta termoregolatoria del corpo a diversi tipi di stimoli. Per quanto riguarda invece l’ambito clinico, alcuni studi in letteratura hanno indagato l’utilizzo di questo strumento in diverse aree quali l’oncologia, l’angiologia, la dermatologia, l’odontoiatria, la fisiatria e l’ortopedia. Uno degli ambiti più promettenti per l’impiego in termini di ricerca di questa tecnica non dannosa, di semplice utilizzo ed affidabile è quello dello studio dei disturbi muscoloscheletrici. In questa dissertazione vengono approfonditi gli ambiti di utilizzo della termografia ad infrarossi sul corpo umano, sia dal punto di vista della risposta termoregolatoria all’esercizio fisico, che delle differenze nei pattern termici di soggetti appartenenti a categorie diverse. In 3 articoli originali pubblicati e 1 studio in stadio preliminare ivi presenti è stata impiegata la termografia ad infrarossi per identificare le differenze generate da diversi tipi di esercizio fisico, da sovraccarico funzionale, da condizioni patologiche e la potenziale integrazione di quest’ultima con un altro sistema ad infrarossi, la rasterstereografia, per la creazione di un mezzo ad infrarossi combinato per la valutazione delle alterazioni del rachide. Infine, data la praticità di utilizzo della termografia ad infrarossi nella valutazione delle aree anatomiche aventi cartilagine articolare, come riportato in letteratura, sono state eseguite numero 2 revisioni riguardanti la cartilagine articolare, con focus sul ginocchio, e numero 1 revisione della letteratura riguardante specificamente l’utilizzo della termografia ad infrarossi nella valutazione della osteoartrite del ginocchio. Grazie ai risultati ottenuti in questi studi di ricerca è stato possibile porre l’attenzione riguardo alla applicabilità e riproducibilità della termografia ad infrarossi applicata alla valutazione del corpo umano, sia sul sano che sul patologico, oltre che la possibilità di creare un nuovo sistema ad infrarossi combinato per la valutazione del rachide.