Le innovazioni chirurgiche e ingegneristiche consentono un controllo senza precedenti su ogni dito di una mano bionica

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Gli arti protesici sono la soluzione più comune per sostituire un'estremità perduta. Tuttavia, sono difficili da controllare e spesso inaffidabili con solo un paio di movimenti a disposizione. I muscoli residui nel moncone 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 dire alla mano protesica cosa fare, ad esempio, aprire o chiudere. Un grosso problema ai livelli di amputazione più alti, come sopra il gomito, è che non rimangono molti muscoli per comandare le numerose articolazioni robotiche necessarie per ripristinare veramente la funzione di un braccio e di una mano.

Un team multidisciplinare di chirurghi e ingegneri ha aggirato questo problema riconfigurando il moncone 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 in modo che l'utente possa comandare molte articolazioni robotiche a piacimento (video: youtu.be/h1N-vKku0hg).

La ricerca è stata guidata dal professor Max Ortiz Catalan, direttore fondatore del Center for Bionics and Pain Research (CBPR) in Svezia, capo della ricerca sulle protesi neurali presso il Bionics Institute in Australia e professore di bionica alla Chalmers University of Technology in Svezia.

“In questo articolo, mostriamo che ricablare i nervi verso diversi bersagli muscolari in modo distribuito e simultaneo 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 nelle strutture 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”.

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Gli arti protesici sono comunemente fissati al corpo tramite un incavo che comprime il moncone provocando disagio ed è meccanicamente instabile. Un'alternativa all'attacco dell'alveolo consiste nell'utilizzare un impianto in titanio posizionato all'interno dell'osso residuo che diventa fortemente ancorato: questo è noto come osteointegrazione. Tale attacco scheletrico consente una connessione meccanica comoda e più efficiente della protesi al corpo.

“È gratificante vedere che la nostra innovazione chirurgica e ingegneristica all’avanguardia può fornire un livello così elevato di funzionalità per un individuo con amputazione del braccio. Questo risultato si basa su oltre 30 anni di sviluppo graduale del concetto, al quale sono orgoglioso di aver contribuito” commenta il Dr. Rickard Brånemark, ricercatore affiliato al MIT, professore associato all’Università di Göteborg, CEO di Integrum, uno dei massimi esperti di osteointegrazione per le protesi d'arto, che ha eseguito l'impianto dell'interfaccia.

L'intervento ha avuto luogo presso l'ospedale universitario Sahlgrenska, in Svezia, dove si trova il CBPR. L'intervento di ricostruzione neuromuscolare è stato condotto dal dottor Paolo Sassu, che ha guidato anche il primo trapianto di mano effettuato in Scandinavia.

“L’incredibile viaggio che abbiamo intrapreso insieme agli ingegneri bionici del CBPR ci ha permesso di combinare nuove tecniche microchirurgiche con sofisticati elettrodi impiantati che forniscono il controllo con un solo dito di un braccio protesico oltre al feedback sensoriale. I pazienti che hanno subito un'amputazione del braccio potrebbero ora vedere un futuro migliore”, afferma il dottor Sassu, che attualmente lavora presso l'Istituto Ortopedico Rizzoli in Italia.