Esoscheletri indossabili: robot al servizio della medicina

Riabilitazione di pazienti affetti da Sla, lo studio di due Dipartimenti federiciani

Mazinga, Goldrake, il piccolo Wall-E… un tempo i robot appartenevano solo alle pellicole cinematografiche e ai fumetti, mentre oggi vivono tra noi nella realtà e servono ai tavoli nei ristoranti. E se potessero perfino aiutare persone affette da patologie che limitano le capacità motorie a compiere in autonomia azioni della vita di tutti i giorni? Non è fantascienza, ma un progetto che vede lo sforzo condiviso del Dipartimento di Neuroscienze e Scienze Riproduttive ed Odontostomatologiche della Scuola di Medicina e Chirurgia federiciana, di cui si sono fatti portavoce il prof. Raffaele Dubbioso e la dott.ssa Myriam Spisto, e del Dipartimento di Ingegneria Elettrica e delle Tecnologie dell’Informazione (Dieti), nella persona dell’ing. Aldo Smaldone, nel corso di un seminario, co-organizzato dalla prof.ssa Fanny Ficuciello del Dieti – Centro Icaros, che si è tenuto il 14 maggio presso l’Aula Magna di Ingegneria a Piazzale Tecchio e su piattaforma Teams.
Oggetto di questa sinergia è lo studio della Sclerosi Laterale Amiotrofica (SLA): malattia che colpisce i motoneuroni con un aumento ogni anno, solo in Italia, di 3 casi ogni 100.000 persone e che porta ad una progressiva perdita delle capacità motorie, che può culminare nella completa immobilità e alla paralisi respiratoria.
Come spiegato dal prof. Dubbioso, però, vi sono anche forme “lievi”, in cui l’atrofia muscolare è più lenta a insorgere e, allora, “essendo una malattia progressiva, la capacità di agire subito permette di preservare, in un certo senso, il trofismo muscolare. In questo la riabilitazione può avere un ruolo fondamentale”.
Ecco allora che entrano in gioco gli ingegneri, con la progettazione diesoscheletri indossabili: delle sorta di impalcature robotiche che puntano su una “stretta interfaccia tra paziente e robot, dove la catena cinematica della macchina è perfettamente concorde con quella del paziente e quindi agisce in parallelo ai giunti problematici”, come racconta l’ing. Smaldone. Già ampiamente usate per il post-ictus, l’impegno comune tra i due Dipartimenti sarà esplorare le possibili applicazioni di queste tecnologie anche ai casi di SLA, “aumentando le informazioni su questi pazienti e categorizzando le caratteristiche della SLA, comprendendo come questa influenzi le attivazioni muscolari e i movimenti, per arrivare a comprendere la maniera ottimale per programmare un esoscheletro e dare il giusto supporto a chi ne ha bisogno”.
Infatti, di esoscheletri ne esistono di vario tipo, calibrabili non solo in base alle parti del corpo da supportare, ma anche sulle specifiche esigenze dei singoli soggetti, facendo sempre attenzione a che il movimento sia aiutato e non indotto forzosamente. A tale scopo, infatti, questi robot possono essere dotati di un vero e proprio motore, laddove la mobilità del soggetto sia particolarmente debole, o per i casi meno avanzati, si costituiscono di un “sistema di molle posizionate in vari punti, con dei regolatori per stabilire quanto intensa debba essere la forza applicata, il che consente di alleggerire notevolmente il peso dell’apparecchiatura e di supportare la muscolatura anche a riposo, contro la gravità”, come sembrerebbe opportuno “nei primi stadi della SLA, dove il supporto di cui si ha bisogno è solo passivo”.
Una buona parte del processo di sviluppo, poi, si concentra anche sull’aspetto della sicurezza, dal momento che “l’utente interagisce con l’ambiente, ma anche con tutta la struttura robotica che ha addosso, quindi dobbiamo predisporre pulsanti di spegnimento e soglie per evitare che vengano superate certe correnti e certe forze applicate ed è necessario, a seconda di quanto è complesso l’esoscheletro, stabilire una gerarchia per cui, ad un primo livello, la macchina capirà che il soggetto vuole, ad esempio, afferrare un oggetto; al livello medio capirà che i giunti devono percorrere una certa traiettoria affinché io possa raggiungere quell’oggetto con la mano e poi ci sarà un basso livello, che è la parte più esecutiva”.
Ma il progetto non limita il suo pubblico ai soli affetti da SLA: un occhio di riguardo è mantenuto anche per i cosiddetti ‘caregivers’: fisioterapisti o addetti alla riabilitazione che, nell’arco di una giornata, incontrano numerosi pazienti e compiono sforzi fisici non indifferenti e usuranti a lungo andare.
Per loro, rivela l’ing. Smaldone, “esistono esoscheletri che possono aiutare chi deve stare molto tempo in piedi o deve sollevare qualcuno. Se li indossate e provate a mettervi in posizione di squat con una di queste macchine addosso, vi sembra di starvi sedendo comodamente su una sedia”.
Giulia Cioffi

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Ateneapoli – n.09 – 2024 – Pagina 12

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