Innovazioni chirurgiche e ingegneristiche all'avanguardia consentono un controllo sulle dita di una mano bionica. Pubblicato lo studio coordinato dal Center for Bionics and Pain Research. Il ruolo della Scuola Superiore Sant'Anna
Una persona con amputazione del braccio può manipolare ogni dito di una mano bionica come se fosse il proprio. Grazie a progressi chirurgici e ingegneristici che fondono senza soluzione di continuità l'uomo con la macchina, questa scoperta offre nuove speranze e possibilità alle persone con amputazioni in tutto il mondo. Uno studio pubblicato su Science Translational Medicine presenta il primo caso documentato di un individuo il cui corpo è stato modificato chirurgicamente per incorporare sensori impiantati e una protesi scheletrica. Gli algoritmi di intelligenza artificiale hanno poi tradotto le intenzioni dell'utente in movimenti della protesi.
Gli arti protesici sono la soluzione più comune per sostituire un arto perduto. Tuttavia, sono difficili da controllare e spesso inaffidabili, con solo un paio di movimenti disponibili. I muscoli residui sono la fonte di controllo preferita per le mani bioniche. Questo perché i pazienti possono contrarre i muscoli a piacimento e l'attività elettrica generata dalle contrazioni può essere utilizzata per indicare alla mano protesica cosa fare, ad esempio aprire o chiudere. Un problema importante a livelli di amputazione più elevati, come sopra il gomito, è che non rimangono molti muscoli per comandare le numerose articolazioni robotiche necessarie per ripristinare realmente la funzione di un braccio e di una mano.
Un team multidisciplinare di chirurghi e ingegneri ha aggirato questo problema riconfigurando l'arto residuo e integrando sensori e un impianto scheletrico per connettersi elettricamente e meccanicamente con una protesi. Sezionando i nervi periferici e ridistribuendoli a nuovi bersagli muscolari utilizzati come amplificatori biologici, la protesi bionica può ora accedere a molte più informazioni, consentendo all'utente di comandare a piacimento molte articolazioni robotiche.
La ricerca è stata condotta dal professor Max Ortiz Catalan, direttore fondatore del Center for Bionics and Pain Research (CBPR) in Svezia, responsabile della ricerca sulle protesi neurali presso il Bionics Institute in Australia e professore di bionica presso la Chalmers University of Technology in Svezia. "In questo articolo dimostriamo che il ricablaggio dei nervi non solo è possibile, ma favorisce anche un migliore controllo protesico. Una caratteristica fondamentale del nostro lavoro è che abbiamo la possibilità di implementare clinicamente procedure chirurgiche più raffinate e di incorporare sensori nei costrutti neuromuscolari al momento dell'intervento, che poi colleghiamo al sistema elettronico della protesi tramite un'interfaccia osteointegrata. Gli algoritmi dell'intelligenza artificiale si occupano del resto". Jan Zbinden, dottorando presso il CBPR, ha lavorato sugli algoritmi di I.A. per consentire la traduzione delle intenzioni dell'utente nel movimento delle dita della protesi.
L'articolo di Science Translational Medicine illustra come i nervi trasferiti si siano progressivamente connessi ai nuovi muscoli che li ospitavano. Una volta che il processo di innervazione era sufficientemente avanzato, i ricercatori li hanno collegati alla protesi in modo che il paziente potesse controllare ogni dito di una mano protesica come se fosse la propria (video https://youtu.be/FdDdZQg58kc). I ricercatori hanno anche dimostrato come il sistema risponde alle attività della vita quotidiana (video https://youtu.be/yC24WRoGIe8) e sono attualmente impegnati a migliorare ulteriormente la controllabilità della mano bionica.
Il lavoro è stato condotto dai ricercatori del Center for Bionics and Pain Research (CBPR), una collaborazione multidisciplinare tra la Chalmers University of Technology, il Sahlgrenska University Hospital e la Sahlgrenska Academy dell'Università di Göteborg, tutti a Göteborg, Svezia; il Bionics Institute di Melbourne, Australia; l'Istituto Ortopedico Rizzoli, Bologna, Italia; la Scuola Superiore Sant'Anna, Pisa, Italia; l'Università del Colorado, Aurora, USA; il Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, USA; e l'azienda di dispositivi medici Integrum AB, Svezia.
La ricerca è stata finanziata dalla Fondazione Promobilia, dalla Fondazione IngaBritt e Arne Lundbergs e dal Consiglio svedese per la ricerca (Vetenskapsrådet).
Per la Scuola Sant'Anna ha collaborato allo studio il ricercatore Enzo Mastinu (Istituto di BioRobotica). Queste le sue dichiarazione rilasciate all'Ansa: "Il risultato ottenuto conferma il grande potenziale di questo tipo di protesi - afferma Mastinu - che in questo caso ha visto anche l'utilizzo di tecniche di chirurgia molto avanzate".
