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Rapporto di lavoro · stato al 5 novembre 2026

Il nuovo avatar: dall’interno verso l’esterno

Quando una persona si muove, lo si vede sulla pelle. La scapola scivola sotto di essa, il muscolo si ispessisce, il tendine affiora. Vogliamo un avatar capace di questo, quindi lo costruiamo come un corpo: prima lo scheletro, poi muscoli e fasce, infine la pelle. Qui raccontiamo a che punto siamo, che cosa abbiamo misurato e che cosa non sappiamo ancora.

Un avatar della nostra griglia sullo scheletro glgrid danza il balletto: prima posizione, demi-plié, relevé sulle dita dei piedi, port de bras, tendu, cambré su tutte le vertebre, arabesque; poi cade strato dopo strato: pelle, fascia, muscoli, scheletro, catena articolare.

L’avatar e il modello

Il video mostra l’avatar di un abitante della nostra griglia, così come lo mostra il viewer: un corpo e una testa mesh in commercio nella sua forma, con la sua pelle cotta dal viewer, i suoi capelli e il suo costume da bagno. Novità di questa versione: non si muove più sullo scheletro Bento del viewer, ma sul nostro scheletro di 236 ossa. Un programma lo ha trasferito automaticamente. Costruisce lo scheletro nelle sue proporzioni, ogni vecchia articolazione resta esattamente al suo posto, e ridistribuisce i pesi della sua pelle: il tronco sulle 24 vertebre secondo l’altezza, il piede su calcagno, metatarso e ogni dito, l’avambraccio sul radio, la spalla su clavicola e scapola. A riposo la pelle si discosta poi dalla vecchia di meno di un micrometro; il programma lo verifica. Sotto c’è l’anatomia del nostro modello, il modello anatomico aperto BodyParts3D: 934 parti, tra cui 442 parti muscolari e 251 ossa, cartilagini e dischi, calcolate nel suo corpo e anch’esse trasferite sul nuovo scheletro. Resta un unico modello costruito da manuali e atlanti. Il metro del «normale» sono quindi gli studi di misura.

I movimenti vengono dal balletto classico, perché porta le articolazioni ai loro limiti, ed è lì che si vede ogni difetto di uno scheletro. Ogni posa è verificata contro una tabella di limiti anatomici di movimento, con una fonte per riga; il film viene calcolato solo se nessun limite è superato. Prima posizione con 50° di rotazione esterna per anca (misurata passivamente a 54 ± 10° nei ballerini), demi-plié, relevé: il piede si piega nell’articolazione dell’alluce e sta sulle dita, perché ogni dito è un’articolazione; le dita restano piatte sul pavimento, caviglia e articolazioni delle dita a 40° ciascuna (le ballerine amatoriali sollevano il tallone di 35 ± 4°, Imura 2022; le ballerine estendono l’articolazione dell’alluce nel relevé di 70–90°, Veirs 2023). Port de bras attraverso la prima, la seconda e la quinta posizione, la mano morbidamente raggruppata, le dita nella posizione funzionale che Hume 1990 ha misurato in undici gesti quotidiani (articolazione di base 61°, media 60°, distale 39°), il pollice verso il palmo. Tendu e dégagé con il piede teso, cambré indietro e di lato su tutte le 24 vertebre. L’arabesque segue una misura su 25 ballerini professionisti (Feipel 2003): il bacino si inclina in avanti sull’anca d’appoggio, la colonna lombare si estende di circa 20°, e la gamba libera sale con l’anca estesa, il tronco si inclina di 22° verso la gamba libera e ruota di 11° in senso opposto, come ha misurato Feipel. Il pavimento è un vincolo: quando un piede si posa, rulla sull’avampiede, prima la caviglia, poi l’anca, mai oltre il limite. Quattro porte di misura passano su ogni fotogramma: nessun punto della mano nel tronco o nella coscia, nessun piede libero sotto il pavimento, le dita piatte nel relevé, e la fascia non si tende in nessun punto più della pelle. Ogni movimento accelera e frena dolcemente (Flash e Hogan 1985), gli arti lontani seguono con un piccolo ritardo, la scapola ruota quando il braccio si alza (Scibek 2012), oltre i 90° il braccio ruota verso l’esterno (Inui 2009), la pronazione è una rotazione del radio. Respira e oscilla leggermente. Poi la sfogliatura: pelle, fascia, muscoli, scheletro, catena articolare.

Ciò che questa versione non mostra: il rigonfiamento del muscolo che si accorcia e lo scorrimento della pelle sui muscoli, che nemmeno i viewer attuali mostrano. I tendini sono calcolati, non presi da dati; la fascia è la sua stessa pelle, spostata di tre millimetri verso l’interno, con il rilievo del modello dove questo sta vicino sotto – la fascia del modello tendeva una rete nell’ascella che diventava un ventaglio alzando il braccio. L’altezza dell’arabesque è sotto quella dei professionisti. I limiti di flessione di anca e ginocchio, estensione dell’anca, caviglia, elevazione della spalla, gomito e rotazione dell’avambraccio sono medie di 143 donne dal set di dati di riferimento aperto dei CDC (Soucie 2011); abduzione e rotazione dell’anca, rotazione della spalla, polso e mano del balletto vengono ancora da testi didattici e tabelle di fisioterapia. Costole, rotula e metacarpo non portano ancora pesi dopo il trasferimento.

Modello anatomico: BodyParts3D, © The Database Center for Life Science, CC BY-SA 2.1 Giappone; reso da noi, gli strati anatomici sono sotto la stessa licenza. L’avatar nel video appartiene al suo proprietario; corpo e testa sono prodotti di terzi acquistati, riprodotti come nel viewer; non è sotto questa licenza.

Il nostro scheletro in movimento, sette inquadrature dello stesso balletto del video: lo scheletro porta le braccia per la prima, la seconda e la quinta posizione, la colonna si piega nel cambré su tutte le vertebre, il radio ruota attorno all’ulna, la scapola segue quando il braccio si alza, la mano si sposta con le dita piegate, il ginocchio si flette nel demi-plié con tibia e perone, il piede si solleva nel relevé con le dita piatte.

Lo scheletro

Lo scheletro standard dei viewer attuali ha 133 ossa, molte delle quali nel viso. La nostra versione attuale ne ha 236. Sono nuovi 24 vertebre separate, sacro e coccige, un’articolazione tra cranio e atlante, clavicola e scapola, ulna e radio, il metacarpo, la rotula, gruppi per le costole e un piede con calcagno, mesopiede e ogni dito.

I contenuti esistenti devono continuare a funzionare. Per questo ogni osso precedente resta, per calcolo, esattamente dov’era, anche con tutti i 71 cursori del corpo. I nostri programmi lo verificano.

L’immagine mostra le ossa del modello BodyParts3D, calcolate nel corpo di questo avatar e mosse sul nostro scheletro, in inquadrature dello stesso balletto del video. Rotula e costole seguono ancora le ossa vicine, senza un movimento proprio. La versione attuale non gira ancora in nessun viewer: serve una nostra compilazione del viewer.

Una colonna a S

Una colonna diritta di vertebre separate non sarebbe ancora una colonna umana. La nostra curva viene quindi da uno studio di misura su 100 adulti: lordosi lombare 56,4°, cifosi toracica 44,4°. Gran parte della lordosi si trova in basso, quasi il 43 % solo tra L5 e S1 (studio su 324 adulti). La lordosi cervicale di 17,1° viene da un terzo studio.

Un errore fa parte di questo rapporto: all’inizio avevamo ripreso il valore di tabella sbagliato per la lordosi lombare. Rileggere la tabella lo ha rivelato, e una piega inspiegabile della curva è scomparsa.

Resta un compromesso: la testa deve restare al suo posto per i contenuti esistenti, perciò tutta la curva è inclinata di circa 7°. Gli angoli tra i tratti seguono gli studi, ma la pendenza sacrale è di 33° invece dei circa 40° misurati.

Che cosa si vede sulla pelle

La pelle scivola. In uno studio TC su dieci uomini sani, marcatori cutanei sull’angolo inferiore della scapola si sono spostati di circa 70 mm sollevando il braccio e hanno riprodotto il movimento dell’osso solo in parte: 27° invece di 40,5° di rotazione verso l’alto. Una pelle fissata rigidamente all’osso lì sarebbe sbagliata.

I muscoli si ispessiscono. In uno studio ecografico, il tibiale anteriore si è ispessito di 2,5 mm a metà della forza massima, con un volume pressoché invariato. Questi valori valgono per questo preciso muscolo. Per la maggior parte degli altri non abbiamo ancora trovato misure affidabili.

Le fasce sono più di un involucro. Queste guaine di tessuto connettivo fanno scivolare gli strati l’uno sull’altro e collegano i muscoli tra loro. Nella fascia lombare, i ricercatori hanno misurato con l’ecografia circa il 70 % di deformazione di taglio in persone senza mal di schiena e circa il 56 % con mal di schiena cronico. Vogliamo ancora documentare con dati il loro ruolo in ciò che è visibile sul palmo o nella piega glutea. Il nostro modello anatomico non contiene quasi fasce; questo strato deve venire da altre fonti.

La domanda più difficile: come arriva sulla pelle?

I viewer di questo tipo muovono la pelle tramite le ossa: ogni punto segue al massimo quattro ossa e una mesh può usare al massimo 110 ossa (così nel codice sorgente di Firestorm). Basta per le rotazioni, ma un muscolo che si gonfia si potrà probabilmente mostrare solo in modo grossolano. Servirebbero forme correttive, che il codice mesh esaminato non conosce. Per quanto ne sappiamo, nemmeno altri viewer le hanno rilasciate.

Per questo proveremo su una sola articolazione che cosa ottengono le sole ossa e che cosa portano le forme correttive. Il risultato deciderà quanto estendere il nostro viewer.

Che cosa resta aperto

I prossimi passi

  1. Misurare le posizioni delle ossa sul modello e verificare le proporzioni con dati di popolazione.
  2. Compilare il nostro viewer non appena la sua fonte è disponibile.
  3. Provare un’articolazione con la pelle: sole ossa contro forme correttive.
  4. Trasferire automaticamente gli avatar esistenti sul nuovo scheletro: il convertitore funziona per l’avatar del video; manca l’uscita come mesh per il viewer.

Fonti

Il nostro riassunto; non è un’indicazione medica. Ogni studio misura gruppi e condizioni precisi.

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