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Robotica e IA Tecnologie di supporto

Esoscheletri attivi per la riabilitazione da ictus: robotica indossabile per ricominciare a camminare

Scritto da Gabriele Sisinna

La robotica sta condizionando sempre di più le nostre vite ed essa è ormai pervasiva in molteplici settori, compreso quello della medicina. Oggi esistono nuove tecnologie robotiche per la riabilitazione da ictus, un evento drammatico che condiziona fortemente la qualità di vita del paziente.

L’ictus cerebrale è un evento improvviso causato dalla chiusura o dalla rottura di un vaso. Nel primo caso si parlerà di ictus ischemico, nel secondo invece di ictus emorragico. La conseguente mancanza di ossigeno e dei nutrienti trasportati dal sangue può condurre a conseguenze drammatiche e persistenti per il soggetto, che in base alla zona colpita può andare in contro alla perdita di una o più funzioni neurologiche e/o motorie.

In Italia l’ictus rappresenta la prima causa assoluta di disabilità e la terza causa di morte. Ogni anno si calcola che in Italia si verifichino oltre 200.000 nuovi casi di ictus (incidenza 2-3 pazienti/anno/1.000 abitanti) di cui l’80% sono i nuovi casi e la restante parte è costituita dalle recidive.

Osservatorio Ictus Italia

I robot per riabilitazione permettono di eseguire esercizi di cammino anche a pazienti post-ictus non deambulanti. Tali esoscheletri sono progettati per mimare e supportare la dinamica dell’apparato muscolo-scheletrico, e per tale scopo diversi elementi devono operare in sinergia con i movimenti del corpo umano. La struttura meccanica offre un supporto rigido per il peso del paziente, che viene ancorato all’esoscheletro mediante l’utilizzo di fasce elastiche. Questa tipologia di ancoraggio, con l’aggiunta di materiali soffici fra esoscheletro e paziente, permetterebbe un’interazione più sicura e un maggiore comfort durante l’intera esecuzione del task. Le variazioni angolari delle articolazioni (anca, ginocchio e caviglia) possono essere ricavate ed analizzate grazie ai motori posizionati in corrispondenza di tali giunti articolari, svolgendo sia una funzione di attuazione che di sensing.

Il principio che sta alla base di queste tecnologie è quello della plasticità cerebrale, cioè la capacità dell’encefalo di modificare la propria struttura e le proprie funzionalità a seconda dell’attività dei propri neuroni. I traumi come l’ictus sono degli eventi negativi per il sistema nervoso centrale, così come la deprivazione sensoriale ed altri danni cerebrali.

La ripetizione nel tempo degli esercizi effettuati con gli esoscheletri permetterebbe alle cellule neuronali con maggiore attività di formare nuove sinapsi. Questo determina una riorganizzazione cerebrale ed un recupero di determinati pattern neuromotori. Di seguito verrano presentati due esoscheletri attualmente in commercio e approvati dalla FDA per la riabilitazione da ictus: EksoNR e Lokomat.

EksoNR

EksoNR è un esoscheletro robotizzato prodotto dall’azienda Ekso Bionics usato nella riabilitazione post ictus che, secondo un recente studio italiano dell’IRCCS San Raffaele di Roma, si è rivelato efficace nel migliorare i tempi di ripresa e la capacità di camminare in pazienti non deambulanti.

Tutti meritano di vivere la loro vita migliore.

Ekso Bionics

EksoNR è dotato di EksoView, un controller touchscreen che consente ai terapisti di adattare in modo intuitivo l’assistenza e che fornisce un feedback in tempo reale, in modo da eseguire misure di efficacia durante l’uso. EksoView, oltre all’allenamento dell’andatura, offre la visualizzazione di esercizi quali l’equilibrio, lo squat da una posizione seduta a quella eretta, il sollevamento di una gamba o la posizione eretta.

EksoNR è stato autorizzato dalla FDA degli Stati Uniti per la riabilitazione da ictus e lesioni del midollo spinale. Inoltre, il dispositivo è marcato CE e disponibile in Europa.


Lokomat

Il Lokomat di Hocoma è stato il dispositivo di riabilitazione dell’andatura più popolare nel 2016. È un esoscheletro robotizzato regolabile che viene utilizzato su un tapis roulant. Il sistema Lokomat offre una piattaforma completa e personalizzabile per la riabilitazione post-stroke, ma al costo di essere un dispositvo fisso e non trasportabile, contrariamente all’ EksoNR.

Il sistema Lokomat sospende l’utente utilizzando un’imbracatura aerea, ed attualmente ne esistono due varianti in commercio: LokomatPro e una versione più compatta, LokomatNanos.

Componenti del sistema Lokomat

Lokomat ha un design modulare e può essere aggiornato o modificato secondo le necessità previste dalla terapia, che verrà quindi personalizzata su misura del paziente. È stato sviluppato un modulo pediatrico che trasforma il Lokomat in un’ortesi pediatrica adatta ai bambini ed è possibile integrare un supporto video per motivare i pazienti nell’eseguire determinati task.

Modulo aggiuntivo per il supporto visivo durante training su piattaforma Lokomat
(Picture: Hocoma, Switzerland)

Conclusioni e sviluppi futuri

È necessario valutare attentamente l’efficacia clinica della tecnologia nel caso degli esoscheletri. Ogni dispositivo agisce per aiutare e controllare in modo diverso, e i medici dovranno determinare se questo approccio sia fattibile e quale tipo di esoscheletro sia più appropriato per gli obiettivi di riabilitazione di ciascun paziente. In ogni caso il supporto di un terapista rimane indispensabile per inquadrare correttamente la terapia e le eventuali criticità, differenti per ogni paziente.

I ricercatori quindi dovrebbero collaborare con i clinici durante le diverse fasi della riabilitazione per valutare attentamente l’adeguatezza delle tecnologie disponibili per varie diagnosi e in diversi ambienti. L’obiettivo finale dovrebbe essere sempre quello di massimizzare il recupero della funzione per supportare la capacità del paziente di mantenere l’indipendenza a casa e nella comunità.

Fra gli obiettivi futuri c’è quello di rendere queste tecnologie adattive e personalizzabili su misura del paziente. Strumenti come l’Intelligenza Artificiale e nuovi paradigmi di robotica “soft” sembrano essere dei buoni candidati per questa nuova visione della riabilitazione assistita.

Fonti e approfondimenti
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Informazioni autore

Gabriele Sisinna

Laureato in Ingegneria Biomedica a Pisa. Attualmente studia Bionics Engineering presso l'Università di Pisa e la Scuola Superiore Sant'Anna. I suoi interessi includono stampa 3D, biorobotica, protesi artificiali, social robotics e neuroscienze.

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