Proposta di esoscheletro leggero per caviglia

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Disabilità di tipo muscoloscheletrico e neurologico possono rendere difficile il passo, incidendo notevolmente sulla qualità di vita dei soggetti che ne soffrono, costretti a ridurre l’attività fisica e, spesso, anche la vita sociale.

Una soluzione potrebbero essere esoscheletri robotici di caviglia, pensati per ridurre la fatica associata al passo oltre che per sostenerlo. Purtroppo, nonostante le tante proposte presenti in Letteratura, la maggior parte dei device sviluppati sono inadeguati tanto a essere usati su tipologie diverse di pazienti, quanto per funzionare su tipologie diverse di terreno.
Di recente un team di ricerca del Dipartimento di Ingegneria Meccanica della Northern Arizona University ha presentato sulla rivista Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation un nuovo esoscheletro robotico bilaterale, leggero e senza legami, alimentato a batteria. Il progetto dell’esoscheletro è ampiamente spiegato nell’articolo, che è aperto a tutti gli interessati.

Lo stesso si può dire per tutto ciò che riguarda il software di controllo. Una volta realizzato il device, gli autori lo hanno prima testato su 6 pazienti sani, chiedendo loro di camminare per 6 minuti sul treadmill con e senza esoscheletro, a una pendenza di 5 gradi. In questo caso l’esoscheletro è stato settato per non limitare in alcun modo la lunghezza del passo dei partecipanti.

Una volta indossato il device i soggetti hanno aspettato da 10 a 15 minuti prima di iniziare a camminare e, una volta iniziato il test, gli autori hanno aumentato la velocità di crociera del tappeto. Completati i test sui soggetti sani, i ricercatori sono passati a utilizzare l’esoscheletro su 7 pazienti con paralisi cerebrale di età diversa, pesi diversi, dai 35 ai 92 kg, e con diversi livelli di disabilità, così da dimostrare che il device sia efficace in più soggetti nel migliorare la capacità aerobica.

Lo studio ha dimostrato che l’uso dell’esoscheletro consente a questi soggetti, che siano bambini o adulti, di fare il 40% in più di gradini che senza esoscheletro. Inoltre, si è osservato che, nonostante questi soggetti abbiano aumentato la distanza percorsa usando il device, la media del consumo metabolico e dello sforzo percepito è restato lo stesso, a dimostrare che l’uso di un esoscheletro può avere effetti positivi anche dal punto di vista psicologico e non solo fisiologico. Questo è uno studio iniziale e sono necessari ulteriori approfondimenti, ma gli autori sono ottimisti: «i nostri risultati», riferiscono gli autori, «suggeriscono che un device leggero e senza legami assistivo di caviglia possa facilitare il training dei soggetti con paralisi cerebrale».

Un altro aspetto interessante è che i pazienti sono stati in grado di indossare e controllare il device in una media di soli 4 minuti, magari con un aiuto esterno, ma ciò significa che il device potrebbe essere utilizzato anche in un setting clinico, se non addirittura domiciliare.

(Lo studio: Orekhov, G., Fang, Y., Cuddeback, C.F. et al. Usability and performance validation of an ultra-lightweight and versatile untethered robotic ankle exoskeleton. J NeuroEngineering Rehabil 18, 163 (2021). https://doi.org/10.1186/s12984-021-00954-9)

Stefania Somaré

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