Negli ultimi anni il mondo della ricerca protesica ha proposto diverse soluzioni per restituire un feedback sensoriale alle mani protesiche, per lo più di carattere tattile. Questo tipo di feedback è particolarmente imporante per relazionarsi con il mondo esterno, per capire quanta forza esercitare nei confronti di un oggetto che si sta toccando o trasportando e molto altro ancora.
Per completare l’opera, sarebbe utile poter restituire anche la percezione termica agli amputati di mano: questa, oltre che facilitare il riconoscimento dei materiali di cui è fatto un oggetto, rende più vero il contatto con la pelle di un’altra persona, di fatto riempiendo di significato momenti di relazione e intimità. Sinora sono stati pochi gli avanzamenti in quest’ambito, ma un recente studio (A sensory-motor hand prosthesis with integrated thermal feedback), pubblicato su Med da un team italo-svizzero, porta speranza.
Si tratta di un caso studio, condotto dal Politecnico federale di Losanna in collaborazione con l’Istituto di Biorobotica della Scuola Sant’Anna di Pisa e dal Centro Protesi INAIL di Budrio. Lo studio propone una protesi dotata di sensore di calore.
Valutare integrazione di MiniTouch su una protesi robotica commerciale
In un precedente studio dal titolo “Restoration of Natural Thermal Sensation in Upper-Limb Amputees”, pubblicato nel 2023, il team di ricerca ha dimostrato di poter restituire una percezione termica all’amputato di mano andando a stimolare in modo non invasivo specifiche aree del braccio residuo. Nello stesso studio, si osservava che queste sensazioni durano nel tempo, come fossero “reali”. Da qui, l’ideazione di un apposito device capace di convertire le informazioni in un feedback di temperatura.
Chiamato MiniTouch, il dispositivo è indossabile. In questo lavoro il team mostra, quindi, i risultati dell’integrazione di MiniTouch su una protesi robotica di mano commerciale. La combinazione è stata testata su un solo paziente, un amputato transradiale di 57 anni con poco o nulla dolore all’arto fantasma. Il soggetto è amputato da 37 anni e usa da tempo la protesi commerciale scelta dal team.
Prima di poter lavorare con il soggetto è stato necessario individuare i suoi punti termici residui e scegliere quello più stabile ed efficiente nel trasportare al sistema nervoso centrale lo stimolo della temperatura. Il tutto ha richiesto più di 8 mesi di tempo.
I test effettuati
Scoperto dove applicare MiniTouch, i ricercatori hanno iniziato i test. Il primo consiste nel distinguere la temperatura di 3 diverse bottiglie, contenenti rispettivamente acqua fredda, acqua calda e acqua a temperatura ambiente. Il partecipante è riuscito a discriminare le tre diverse condizioni con un’accuratezza del 100%.
Alzando la difficoltà del test, gli autori hanno chiesto al paziente di distinguere il materiale di 5 diversi oggetti basandosi solo sulla sensazione del calore: la risposta è stata giusta nel 67% dei casi, senza errori nel riconoscere la plastica e il rame. Nella terza prova si è chiesto al soggetto di distinguere tra un braccio umano e braccia protesiche: l’esercizio è stato svolto a occhi coperti e ha portato a successo nell’80% dei casi.
Infine, il paziente ha dovuto dividere alcuni cubi di acciaio inossidabile, alcuni a 20 °C e altri a 40 °C, posizionandoli rispettivamente su un’area blu e una rossa, avendo a disposizione 1 minuto. Anche quest’ultimo test a portato risultati interessanti, con un tasso di errore simile per cubi caldi e freddi e la capacità di posizionarli correttamente 114 volte su 153.
Ogni esercizio è stato svolto anche disattivando il feedback termico per avere un confronto e ogni volta gli esiti sono stati decisamente inferiori rispetto a quelli ottenuti con il feedback attivo.
Studio: Muheim J, Iberite F, Akouissi O, Monney R, Morosato F, Gruppioni E, Micera S, Shokur S. A sensory-motor hand prosthesis with integrated thermal feedback. Med. 2024 Feb 9;5(2):118-125.e5.
