Protesi di arto superiore: bilancio positivo per il progetto di Campus Bio-medico e Inail

Terza fase sperimentale dopo LifeHand2: ricercatori concentrati sullo sviluppo di un sistema di sensori e algoritmi applicabile a qualsiasi protesi avanzata di arto superiore. Partnership con Centro Protesi Inail dove sarà selezionato paziente a cui collegare l'arto controllabile dal cervello e in grado di restituire sensazioni tattili senza necessità di collegamenti con cavi a computer esterni. L'impianto, previsto entro i primi mesi del 2016, potrà restare attivo più dei 30 giorni permessi nelle precedenti sperimentazioni. Progetto presentato nell'ambito della Settimana della Ricerca dell'Ateneo
Un sistema di sensori e algoritmi in grado di rendere sempre più «intelligente» e «destra» una protesi bio-meccatronica di arto superiore, per dare a chi la indossa la possibilità di avvertire la consistenza degli oggetti toccati, comandarne i movimenti per via neurale e, soprattutto, di modulare la forza nella presa e l'accuratezza della manipolazione, reagendo in tempo reale a eventuali mosse «maldestre», come lo scivolamento di una saponetta mentre ci si lava: è la nuova frontiera della bio-robotica per arto superiore, illustrata oggi presso l'Aula Magna dell'Università Campus Bio-Medico di Roma, in occasione dell'annuale Giornata della Ricerca dell'Ateneo.

L'evento è inserito nella più ampia Settimana della Ricerca, iniziata il 30 giugno e in corso fino a domani, nell'ambito della quale sono stati programmati seminari e workshop sui più interessanti risultati scientifici conseguiti dai ricercatori del Campus Bio-Medico nell'anno 2014 e sulle prospettive dei progetti futuri. La sperimentazione del nuovo sistema di mano robotica, prevista entro i primi mesi del 2016, è frutto della collaborazione dell'Università Campus Bio-Medico di Roma con il Centro Protesi INAIL di Budrio (BO).
«Non è, in realtà, una vera e propria nuova ‘mano bionica' – spiega il Prof. Eugenio Guglielmelli, Prorettore alla Ricerca del Campus Bio-Medico – ma un complesso insieme di hardware e software che rendono possibile l'aumento dell'intelligenza delle protesi di arto superiore, controllandone i motori in modo più raffinato. Questo consentirà di modulare gli input del cervello per far muovere a piacimento tutte e cinque le dita della mano contemporaneamente, solo alcune o anche un solo dito». Presso il Centro Protesi INAIL è stato di recente inaugurato un laboratorio congiunto per il perfezionamento di nuove protesi. Proprio in questo spazio verrà selezionato il paziente volontario che si sottoporrà, presso il Policlinico Universitario Campus Bio-Medico, all'intervento neurochirurgico d'impianto delle interfacce neurali (gli elettrodi) nei nervi dell'arto amputato, ‘connettendo' il proprio sistema nervoso con i sensori della nuova mano artificiale.
PPR2 (Progetto Protesi Ricerca 2), nome ufficiale del progetto, è coordinato dall'Unità di Ricerca in Robotica Biomedica e Biomicrosistemi del Campus Bio-Medico, con il supporto clinico delle Unità di Ortopedia, Neurologia e Fisiatria del Policlinico Universitario ed è sviluppato in sinergia, oltre che con INAIL, con il MIUR e con l'Università di Cagliari.
“Il nuovo sistema protesico di arto superiore continuerà a trasmettere la sensazione tattile – aggiunge Guglielmelli –, ma rispetto a LifeHand2, dopo una prima fase di assestamento, per farlo non avrà più bisogno di un collegamento a un computer mediante cavi esterni da cui mandare al cervello gli impulsi captati dagli elettrodi e, nell'altra direzione, inviare le intenzioni di movimento dal cervello alla protesi. L'algoritmo verrà gestito direttamente ‘a bordo' della mano, attraverso chip elettronici grandi come una carta di credito”. Inoltre, la protesi potrà essere collegata al braccio dell'amputato per un periodo di tempo più lungo rispetto ai 30 giorni consentiti nelle precedenti sperimentazioni da autorità sanitarie e Comitato Etico dell'Università.

Questa sperimentazione è un ulteriore passo avanti verso protesi biomeccatroniche di arto superiore che riproducano perfettamente la destrezza e le funzionalità della mano naturale. Nell'ambito del progetto saranno testati, in particolare, la capacità di effettuare prese fini e di manipolare oggetti di uso comune in compiti ciclici, quali girare una chiave, far ruotare una pallina nel palmo, ‘puntare' con un dito su un tablet per aprire un'app o 'sfogliare' le pagine di un sito web. Senza dimenticare il fine sociale: consentire a un numero sempre maggiore di infortunati sul lavoro il recupero di una buona funzionalità dell'arto ‘perduto', puntando ad avvicinare, nel più breve tempo possibile, la méta dell'impianto ‘cronico', ovvero definitivo. A confermare l'importanza di questo tema sono i dati ufficiali forniti dal Ministero della Salute, secondo cui ogni anno in Italia sono oltre 3mila i casi di malformazioni congenite o amputazioni degli arti superiori, che in massima parte avvengono in ambito lavorativo.
«Grazie alla collaborazione tra i ricercatori dell'Università Campus Bio Medico di Roma e INAIL – ha dichiarato il Presidente dell'Università Campus Bio-Medico di Roma, Felice Barela – è possibile fare un importante passo avanti, che apre nuove prospettive di vita per i tanti infortunati sul lavoro e per chiunque abbia subito l'amputazione di un arto superiore. La possibilità di manipolare oggetti, scrivere, usare un pc o uno smartphone con un arto artificiale, era fantascienza solo fino a pochi anni fa e diventa realtà con progetti di ricerca traslazionale come questi, che coinvolgono professionalità diverse: medici, bio-ingegneri, esperti di elettronica. Una contaminazione di saperi sulla quale ha sempre puntato la nostra Università, a partire dalla formazione dei giovani, per arrivare all'attività di ricerca nei nostri laboratori, fino alla realizzazione di progetti che portano ad applicazioni dirette con partner che condividono questi obbiettivi, come INAIL».
“Grazie anche a questa collaborazione – sottolinea il Presidente dell'INAIL, Massimo De Felice – l'Istituto rafforza ulteriormente il suo impegno sul fronte della ricerca di soluzioni tecnologicamente avanzate di cui possano beneficiare i suoi assistiti. L'eccellenza del Campus Bio-Medico nell'ambito dell'innovazione scientifica è destinata a integrarsi efficacemente con l'esperienza applicativa maturata dal nostro Centro Protesi sul fronte della protesica e della riabilitazione”.
Nel corso della Giornata della Ricerca dell'Università Campus Bio-Medico di Roma è stato presentato anche AIDE (Adaptive Multimodal Interfaces to Assist Disabled People in Daily Activities), un progetto europeo che vede l'Ateneo in prima fila nello sviluppo di sistemi d'interfacce multimodali, adattive e modulari, ritagliate sui bisogni specifici del singolo utente per il controllo di esoscheletri di arto superiore, particolari strutture esterne realizzate per 'surrogare' la mobilità umana in caso di grave disabilità. AIDE, in particolare, punta a favorire il recupero di funzioni come manipolazione di oggetti, cucina, scrittura e altro ancora in pazienti costretti in carrozzina.
Accanto a questo, sono stati presentati altri cinque studi condotti da docenti e ricercatori dell'Università, che hanno prodotto significative pubblicazioni scientifiche: un sistema elettronico in grado di ‘annusare' precocemente particolari elementi chimici rivelatori dell'insorgenza di tumore al polmone; i risultati sperimentali sui fattori implicati nel rimodellamento del tessuto epatico per il tumore del fegato; nuove applicazioni cliniche degli emocomponenti per l'uso non trasfusionale; una ricerca sulle proprietà funzionali dei fruttani nella gestione dei disordini infiammatori intestinali; uno studio sulla gestione delle infrastrutture critiche.