Il Centro per la Scienza del Movimento Umano e il Centro Medico dell’Università di Groningen, nei Paesi Bassi, hanno pubblicato su IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering uno studio nel quale hanno presentato un modo per migliorare il controllo delle protesi passive di arto inferiore, agendo positivamente sull’equilibrio mediolaterale degli utenti.
In un soggetto normodotato la caviglia ha un ruolo fondamentale nell’equilibrio, ma in una persona amputata che utilizza una protesi passiva la caviglia non ha alcuna azione, mentre è l’anca a gestire l’equilibrio. Ciò crea problemi con l’equilibrio mediolaterale, normalmente gestito solo dalla caviglia, con maggior rischio di caduta e difficoltà funzionali che possono incidere sulla qualità di vita quotidiana.
Per questo il team di lavoro ha realizzato un prototipo di protesi passiva che consente una rotazione mediolaterale del piede, controllata dai muscoli dell’anca attraverso un sistema multibarra.
Il ruolo della simulazione
Progettato grazie a delle simulazioni in 2D, il prototipo è costituito da otto barre metalliche, sei cerniere e un giunto scorrevole che permette il movimento sul piano frontale di un grado di libertà.
Il prototipo può essere inserito all’interno di protesi passive già esistenti tramite adattatori piramidali universali, di fatto migliorandone il controllo motorio. Il meccanismo di base utilizzato per la realizzazione del prototipo è il meccanismo di Peaucellier, introdotto per la prima volta nel 1864.
Grazie alla possibilità di ruotare il piede protesico il prototipo aumenta le forze di reazione al suolo mediolaterali della gamba con protesi, aiutando l’anca nel suo lavoro di stabilizzazione del passo.
L’efficacia del dispositivo è stata valutata tramite simulazione 2D, confrontandola con quella di un set-up protesico tradizionale: la simulazione mostra, di fatto, l’aumento delle forze di reazione al suolo mediolaterali che si ottiene con il prototipo rispetto a una protesi tradizionale, partendo da movimenti articolari dell’anca uguali.
Verifica su un caso studio
Il soggetto coinvolto nel caso studio ha 29 anni e un’amputazione transfemorale. Il prototipo è stato aggiunto alla protesi normalmente utilizzata dall’utente. Inoltre, gli autori hanno aggiunto una sottile striscia di gomma al piede protesico per ridurre il rischio di scivolamento e aumentare la rigidità del terreno. L’allineamento tra protesi e prototipo è stato certificato da un tecnico ortopedico certificato.
Il paziente ha inizialmente testato il dispositivo camminando liberamente in piano e sul trademill a velocità definita. Una volta familiarizzato con la “nuova” protesi, il soggetto ha eseguito dei test del cammino sul trademill, reagendo a una serie di perturbazioni casuali della piattaforma: gli autori hanno così potuto misurare il suo equilibrio. L’esperimento è stato ripetuto con il set-up tradizionale, eliminando il prototipo.
Il confronto tra le due condizioni consente di confermare quanto visto nella simulazione, ovvero che il prototipo migliora la strategia di equilibrio dell’anca, aumentando la capacità del soggetto di reagire a delle perturbazioni e, quindi, la sua sicurezza durante il passo.
Lo studio presentato è un punto di partenza: il prototipo deve, infatti, dimostrare la propria efficacia in pazienti differenti. Anche la sua capacità di ridurre le cadute deve essere dimostrata. Aspettiamo di vedere gli esiti dei futuri studi.
Studio: E. S. Van Hal, J. M. Hijmans, K. Postema and E. Otten, A Passive Polycentric Mechanism to Improve Active Mediolateral Balance in Prosthetic Walking, in IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering.
