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I pazienti testano un braccio protesico avanzato
Riorganizzando chirurgicamente i nervi che normalmente si collegano all'arto perso, i medici hanno sviluppato un modo intuitivo per i pazienti amputati di controllare un braccio robotico.
Un paziente testa un prototipo di arto protesico in fase di sviluppo da DARPA. Credito: DEKA Research and Development e The Rehabilitation Institute of Chicago
Todd Kuiken e colleghi del Rehabilitation Institute di Chicago hanno segnalato per la prima volta la tecnica in un singolo paziente nel 2007, e ora l'hanno testata su molti altri pazienti. Tutti i pazienti hanno potuto controllare con successo la protesi avanzata, che dispone di spalle, gomiti, polsi e mani motorizzati. Potevano muovere il braccio nello spazio, imitare i movimenti delle mani e raccogliere una varietà di oggetti, tra cui un bicchiere d'acqua, un delicato cracker e una pedina che rotola su un tavolo. (Tre pazienti sono mostrati mentre usano il braccio nel video qui sotto.) I risultati sono riportati oggi in Giornale dell'Associazione Medica Americana .
Le protesi del braccio motorizzate più comunemente utilizzate oggi cooptano i movimenti della spalla esistenti per controllare la mano, il gomito o il polso sull'arto. Questi dispositivi possono essere frustranti e lenti: l'utente deve contrarre consapevolmente quei muscoli per attivare un movimento e può essere eseguito un solo movimento alla volta.
Kuiken ha sviluppato un tipo di interfaccia completamente nuovo. Utilizzando una procedura chirurgica chiamata reinnervazione muscolare mirata, i chirurghi trasferiscono i nervi che in precedenza portavano i segnali all'arto amputato ai muscoli del torace e della parte superiore del braccio. I nervi deviati poi crescono nei muscoli, che si contraggono quando il paziente pensa di muovere l'arto perso. Questi segnali vengono letti da sensori sull'arto protesico e tradotti in movimento.
Tre pazienti che hanno subito l'intervento hanno testato un prototipo di braccio in fase di sviluppo dal Programma di protesi rivoluzionarie della Defense Advanced Research Project Agency (DARPA) (vedi video sotto). Potevano controllare in modo affidabile il dispositivo in sole due settimane.
La velocità e la precisione dei movimenti rappresentano miglioramenti sostanziali rispetto ai precedenti sistemi mioelettrici, scrive Gerald Loeb , medico e scienziato del dipartimento di ingegneria biomedica e neurologia della University of Southern California, in un editoriale di accompagnamento. Ancora più importante, tuttavia, è la facilità con cui i pazienti hanno imparato a svolgere compiti che richiedono un movimento coordinato in più di un'articolazione.
Kuiken e colleghi stanno lavorando per aggiungere feedback sensoriali al sistema trapiantando i nervi che un tempo trasportavano i segnali sensoriali dal braccio amputato al cervello. Questo tipo di feedback è particolarmente importante per determinare, ad esempio, quanta forza usare per afferrare un bicchiere senza romperlo. I ricercatori hanno già dimostrato che i pazienti a cui è stato trapiantato questo nervo possono provare sensazioni al petto dalla mano persa. Alla fine mirano ad aggiungere sensori alle dita protesiche, che potrebbero tradurre le informazioni tattili nei nervi trapiantati, facendo sentire il paziente come se avesse una mano vera.