Il MIT propone un nuovo piede protesico, ESR ma economico

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Quella del piede è una delle amputazioni che più spesso si associano al piede diabetico e richiedono l’uso di protesi per consentire una deambulazione efficace. Le protesi più utilizzate sono le SACH (solid ankle cushioned heel), perché più economiche, facili da costruire e perché rispondono alle esigenze culturali di molti popoli, perché mimano la forma di un piede nativo.
Accanto a queste, che costano qualche decina di dollari, esistono anche le protesi ad “accumulo e ritorno di energia” (ESR) che sono sì aumentano i benefici e la comodità del passo, ma sono anche molto costose e quindi non alla portata di tutti.

Si parla di migliaia di dollari per una sola protesi: questo è un problema, soprattutto perché il 70-80% delle amputazioni di piede avvengono nei Paesi a basso o medio reddito.
Ma è possibile unire l’efficacia di un sistema ESR con un costo più abbordabile? Questa è stata la sfida di un progetto portato avanti da un team del Dipartimento di Ingegneria Meccanica del Massachusetts Institute of Technology, presentato su Scientific Reports: il progetto prevede la realizzazione di un piede robotico basato sul concetto di “accumulo e ritorno di energia” e caratterizzato da un calcagno flessibile che meglio replica il processo del passo. Il device è prodotto utilizzando il Nylon 6/6, materia prima abbastanza economica.

Per ottimizzare il progetto, gli ingegneri hanno utilizzato il metodo di progettazione “lower leg trajectory error – LLTE”, utile per garantire alla protesi caratteristiche che rispettino la dimensione del corpo e i desideri di movimento dell’amputato, rendendolo più sicuro nel movimento.
Più nel dettaglio, la metodologia consente la messa a punto sistematica delle proprietà meccaniche di un piede prostetico passivo per raggiungere una determinata risposta biomeccanica, raggiungere un target di costo e soddisfare alcune particolari specifiche di produzione. Nello studio gli autori hanno coinvolto 5 pazienti con amputazione a livello del piede e ne hanno valutato il passo prima con il piede prodotto da loro, poi con il piede normalmente utilizzato e, infine, con un prodotto commerciale.

Il lavoro dimostra che il piede LLTE consente di replicare le cinematiche e cinetiche del corpo rispettivamente del 5.2% e 13.9% rispetto a un piede normodotato, migliorando la prestazione del piede commerciale del 13.5%. Non solo. Il nuovo piede prostetico si è dimostrato migliore degli altri due sia per quanto riguarda il lavoro del ritorno di energia, maggiore del 46%, che il centro di massa, maggiore del 34%: caratteristiche che possono ridurre la fatica del passo.

Ridotte anche di una media del 13.1% il picco del carico dell’arto e del momento di flessione della gamba sana, il che riduce il rischio di lesioni a lungo termine. Due dei partecipanti hanno infine detto di trovare il nuovo piede, ritenendolo molto più comodo degli altri due. Per ottimizzare al massimo il progetto serviranno ulteriori studi condotti su un campione più ampio.

(Lo studio: Prost V, Johnson WB, Kent JA, Major MJ, Winter AG 5th. Biomechanical evaluation over level ground walking of user-specific prosthetic feet designed using the lower leg trajectory error framework. Sci Rep. 2022 Mar 29;12(1):5306. doi: 10.1038/s41598-022-09114-y. PMID: 35351910)

Stefania Somaré