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Arti protesici avanzati potrebbero presto trasformare la vita di milioni di amputati

Le protesi avanzate controllate dai segnali biologici del paziente stanno divenendo una realtà per molti grazie al lavoro svolto da INPUT, che riunisce tecnologie all’avanguardia.

Salute

Oltre 2 milioni di persone in tutta Europa hanno subito la perdita di arti. I progressi nell’ambito delle protesi, ottenuti con il supporto dei finanziamenti dell’UE, sono sempre più prossimi al miglioramento radicale della vita di soggetti sottoposti all’amputazione di arti. Il progetto INPUT si colloca in prima linea in questi sviluppi. INPUT si è basato su due precedenti progetti di ricerca finanziati dall’UE, AMYO e MYOSENS, il cui lavoro è stato teso a trasformare i segnali biologici del corpo in movimenti di arti artificiali. In modo significativo, i ricercatori sono riusciti a raggiungere il controllo simultaneo e proporzionale di due gradi di libertà. Più che sulla creazione di nuovi approcci, l’attenzione di INPUT si è concentrata maggiormente sul miglioramento del precedente stato dell’arte, per avvicinarlo all’utilizzo a livello commerciale da parte di un gran numero di amputati. «L’obiettivo centrale di INPUT è stato quello di sviluppare, e testare in modo approfondito, un miglior controllo per le protesi degli arti superiori, miglioramento che ha contemplato anche l’hardware e il software, la formazione e la riabilitazione dei pazienti», afferma Sebastian Amsüss, coordinatore scientifico presso Otto Bock Healthcare e coordinatore del progetto INPUT.

Come funziona

L’arto protesico funziona interpretando i segnali dei muscoli provenienti dall’arto residuo del soggetto amputato. «Il movimento è avviato dal cervello sotto forma di una scarica di specifici neuroni. Questi impulsi elettrici attraversano il midollo spinale, entrano nei nervi periferici e finiscono nei muscoli», spiega Amsüss. La scarica di motoneuroni nel cervello innesca un movimento fisico nei muscoli, che si contraggono per trasmettere informazioni elettriche che vengono rilevate nei sensori dell’arto protesico. «Lo stimolo elettrico a livello del muscolo, sebbene amplificato e moltiplicato, è pressoché uguale a quello prodotto dal cervello, una semplice “connessione via cavo” per così dire», aggiunge Amsüss. Nel caso di amputazione di un arto superiore, ciò è possibile in quanto molti dei muscoli che muovono il polso, il palmo e le dita della mano risiedono effettivamente nell’avambraccio. Per rendersene conto, basta stringere il pugno destro o muovere le dita mentre si afferra con la mano sinistra l’avambraccio destro, appena sotto al gomito. «Pertanto, dopo l’amputazione di una mano, molti dei muscoli prima utilizzati per controllare quella mano sono ancora lì, il che significa che il soggetto amputato può ancora avviare, ad esempio, il movimento del polso. La sensazione è pressoché uguale a quella avvertita dal soggetto prima dell’amputazione, con gli stessi ordini provenienti dal cervello che vengono impartiti e vanno a finire nei muscoli, come avveniva prima dell’amputazione. Questo è noto come movimento da arto fantasma», spiega Amsüss.

Le sfide lungo la via per il successo

L’arco temporale del progetto non è stato sufficiente per ottenere soluzioni affidabili e robuste per tutti gli obiettivi che il progetto intendeva raggiungere. Ad esempio, nello sviluppo dell’hardware, il team si proponeva di ideare un approccio integrato agli elettrodi completamente nuovo, che si è rivelato più complicato del previsto. Ciononostante, il team è riuscito a generare una grande quantità di conoscenze ed esperienze che saranno vitali per gli sviluppi futuri. «Abbiamo prodotto oltre 10 iterazioni di materiali di rivestimento degli elettrodi, combinazioni di materiali e tecniche di fabbricazione, testato numerosi algoritmi di apprendimento automatico e creato tre nuovi giochi di riabilitazione per computer per la formazione dei pazienti. Tutto ciò ha fornito spunti tecnici preziosi, anche se la loro combinazione in un unico sistema non è ancora stata realizzata», conclude Amsüss.

Parole chiave

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