Robot per la neuroriabilitazione della caviglia

pk_ankle_13_aLo sviluppo di robot e di prototipi in ambito medicale (e riabilitativo in particolare) richiede tempo. La nascita del robot PKankle risale all’estate 2010, quando ha iniziato a prendere forma nella mente del suo primo ideatore, l’ingegner Matteo Malosio dell’Istituto di Tecnologie Industriali e Automazione (ITIA) del CNR, con sede a Milano. Vediamo come è fatto il prototipo e quali vantaggi porta.

PKankle è pensato per favorire la riabilitazione neurologica dell’articolazione della caviglia e non per favorire la ripresa da comuni storte o situazioni del genere.
«In particolare, nella sindrome del motoneurone superiore i pazienti tendono a sviluppare quello che viene chiamato piede equino, in cui si una deformazione in cui l’asse del piede tende a formare con l’asse della gamba un angolo superiore a 90°, di fatto inducendo il soggetto a camminare sulle punte. Ciò ovviamente porta a conseguenze per tutto il sistema posturale e, in ultima analisi, a dolore, fatica e asimmetria».
L’obiettivo principale della riabilitazione è, in questo caso, mantenere la caviglia flessibile. Un altro obiettivo è ridurre “l’apprendimento al non uso” di una parte del corpo, dovuto nel caso della caviglia alla debolezza dei muscoli dorsiflessori del piede. Essenziale poi è preservare le proprietà elastiche dei muscoli dorsi-plantoflessori. Tutto ciò può essere ottenuto con delle mobilitazioni passive svolte dal fisioterapista. «Noi abbiamo pensato a sviluppare un prototipo che possa essere utilizzato in clinica e affiancarsi a questo lavoro. Si tratta di un robot con un’architettura a cinematica parallela sferica, che è in grado di approssimare bene i movimenti dell’articolazione della caviglia».

La peculiarità del robot
L’aspetto forse più interessante è che PKankle ha il centro di rotazione del supporto del piede che è posto nei pressi del centro della caviglia. «Questo è un grande vantaggio», riprende Malosio. «Dato che consente di mobilizzare l’articolazione tramite pure rotazioni, limitando al minimo possibili movimenti di traslazione indotti della tibia e consentendo al ginpkankle2occhio di rimanere quasi perfettamente fermo, rendendo più efficace la riabilitazione stessa».
PKankle può operare in tre diverse modalità: passiva, attiva e assistita. Nel primo caso è il robot che mobilizza il piede, nel secondo è il piede che mobilizza il robot e nel terzo «per ottenere un determinato movimento viene generata una coppia che è la risultante della coppia generata dal paziente e di una coppia assistiva», spiega Malosio. Inoltre, PKankle consente al fisioterapista di decidere quali tipi di movimento fare effettuare al paziente, a seconda delle sue specifiche necessità riabilitative. Vediamo i risultati ottenuti durante le sperimentazioni iniziali.

Le verifiche sui soggetti sani
Per verificare la sicurezza del robot, le prime sperimentazioni sono state effettuare su cinque individui maschi sani sia da un punto di vista neurologico sia da un punto di vista ortopedico. Per tutti questi soggetti è stata misurata l’attività elettromiografica dei muscoli tibiali anteriori, del soleo, del gastrocnemio laterale e mediale, sia durante una camminata alla velocità desiderata sia durante la mobilizzazione con PKankle.

I movimenti effettuati con PKankle sono stati:
la flessione planto-dorsale;
un movimento di rotazione completa del piede;
un movimento complesso che unisce la flessione plantare a quella dorsale a movimenti di inversione ed eversione alternati.
Ai soggetti è stato chiesto di svolgere i tre movimenti in due differenti situazioni: in massimo rilassamento e, all’opposto, cercando di anticiparli in modo attivo. Per ogni esercizio sono state fatte dodici ripetizioni, ognuna da due secondi.
«Ciò che abbiamo osservato durante questi test è che i muscoli della gamba restano completamente rilassati sia nei movimenti passivi sia in quelli attivi. Inoltre, i soggetti hanno riferito che il lavoro è stato confortevole, probabilmente anche grazie alla fluidità dei movimenti stessi, a tutte le velocità», racconta Malosio. «Questo è un aspetto importante, perché effettuare movimenti fluidi è essenziale in questo tipo di riabilitazione in quanto evita l’insorgenza di reazioni di tipo spastico». Alcune prove preliminari di accettabilità sono state inoltre effettuate su pazienti. «Ovviamente, come già accennato, siamo ancora in una fase di prototipo, ma le premesse sono decisamente buone. Per il futuro abbiamo intenzione di creare una versione semplificata e più accessibile del dispositivo». Intanto i lavori continuano.

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