Le protesi mioelettriche guidate da elettromiografia consentono un buon controllo della protesi robotica senza necessità di eseguire impianti consistenti, ma sono suscettibili al livello di fatica muscolare dell’utente, che degrada la qualità del segnale mioelettrico, diminuendo la precisione del comando.
Un recente studio, condotto tra Arabia Saudita e Tunisia e pubblicato su Scientific Reports, presenta un nuovo sistema di controllo integrato a circuito chiuso che utilizza, insieme alla elettromiografia, la stimolazione elettrica neuromuscolare adattativa (NMES) per ridurre la stanchezza muscolare del paziente e migliorare le performance di controllo motorio e, in ultima analisi, l’uso della protesi.
La protesi bionica utilizzata nello studio proposto è realizzata con stampa 3D e presenta 5 servomotori indipendenti, uno stimolatore elettrico appositamente realizzato per la protesi e un’architettura a doppio classificatore in real time.
In questo disegno, la fatica muscolare del paziente è intercettata e misurata da una Macchina Vettoriale di Supporto basata su caratteristiche proprie delle frequenze registrate con l’elettromiografia. Infine, la presa della mano è classificata da un controller logico fuzzy.
Lo studio
Come spesso accade, il prototipo è stato inizialmente valutato su 10 pazienti sani dal punto di vista neurologico, per valutarne la capacità di gestione della fatica muscolare e di controllo della protesi in condizioni prive di “rumori di fondo”.
In questa sperimentazione gli autori hanno confrontato gli esiti forniti dal nuovo sistema di controllo ibrido con quelli ottenuti dal solo controllo elettromiografico.
I risultati dimostrano che il nuovo sistema è superiore alla sola elettromiografia, con una riduzione media della fatica muscolare del 28,6% e un aumento della forza di presa della mano del 22%.
Altri importanti risultati riguardano l’accuratezza della misurazione della fatica, che raggiunge il 95,4%, e l’accuratezza della stima della presa, pari al 93%. Il sistema risulta quindi promettente.
Il parere dei partecipanti
Per essere funzionale una protesi deve risultare anche comoda e facile da usare all’utente finale, o il rischio è che venga abbandonata a favore di sistemi più antiquati.
L’opinione dei partecipanti è stata valutata con un questionario su scala Likert a 3 scelte. I risultati sono positivi: il 90% dei partecipanti si è favorevolmente accorto della riduzione della fatica associata all’uso della protesi, mentre l’88% ha trovato il dispositivo utilizzabile e l’85% confortevole. Il sistema può quindi essere sottoposto a ulteriori migliorie e studi.
Abdallah IB, Bouteraa Y, Alotaibi A. Hybrid EMG-NMES control for real-time muscle fatigue reduction in bionic hands. Sci Rep. 2025 Jul 2;15(1):22467. doi: 10.1038/s41598-025-05829-w. PMID: 40593021; PMCID: PMC12217840.
