I dispositivi robotici vengono sempre più utilizzati per assistere i pazienti con funzioni motorie compromesse. Attraverso un nuovo esoscheletro adattabile, il progetto Symbitron spera di rivoluzionare la riabilitazione dei pazienti.

La lesione del midollo spinale (LMS) può portare a paraplegia, la perdita di movimento nella parte inferiore del corpo. I recenti sforzi di ricerca per trattare la LM e ripristinare il movimento parziale hanno portato allo sviluppo di esoscheletri di assistenza. Considerando che il reclutamento attivo del sistema neuromuscolare nei pazienti con LM potrebbe favorire il recupero motorio, Gli esoscheletri devono rispondere sia all'utente che all'ambiente.

Il progetto Symbitron, finanziato dall'UE, era un'iniziativa quadriennale che mirava a sviluppare un sistema sicuro, bio-ispirato, esoscheletro indossabile personalizzato. "Il nostro obiettivo principale era quello di consentire ai pazienti con LM di camminare senza ulteriore assistenza, integrando la loro restante funzione motoria, ″ spiega il coordinatore del progetto, il prof. Herman van der Kooij.

Un design incentrato sul paziente

L'esoscheletro Symbitron si basava su una soluzione completamente personalizzata che integra le capacità rimanenti uniche di ogni singolo paziente. Il design era unico in quanto replicava la funzionalità neuromuscolare fisiologica integrando perfettamente la funzionalità umana residua.

I ricercatori hanno utilizzato modelli dinamici dei muscoli degli arti inferiori per assistere l'andatura dei soggetti con LM ricreando il comportamento umano tramite la cinematica articolare, misure cinetiche, e attivazioni muscolari. I modelli erano basati su dati clinici misurati da soggetti sani e pazienti con LM. Il controller dell'esoscheletro generato ha richiesto pochissimi input dagli angoli delle articolazioni, posizione, e rilevamento dell'oscillazione per simulare la camminata a diverse velocità e terreni. Ha anche dimostrato robustezza contro perturbazioni e disturbi ambientali.

Oltre a un'ampia ottimizzazione della progettazione e del controllo, notevole enfasi è stata data all'interazione simbiotica uomo-macchina bidirezionale degli esoscheletri indossabili. L'esoscheletro modulare può essere modificato per le dimensioni e le capacità di diversi soggetti utilizzando diverse configurazioni, vale a dire solo supporto per la caviglia, supporto caviglia-ginocchio, o supporto caviglia-ginocchio-anca. È anche possibile supportare solo una o entrambe le gambe. Per di più, la modularità elettronica e meccanica viene riconosciuta automaticamente dai rispettivi software per adattare le prestazioni alle specifiche esigenze dell'utente.

Impatto clinico

Per fornire una prova clinica del concetto per la sicurezza e la funzionalità del sistema, il consorzio Symbitron ha sviluppato un ambiente di formazione e protocolli di formazione per i pazienti con LM ei loro medici. Il progetto ha impiegato soggetti LM incompleti che necessitavano solo di supporto alla caviglia o alla caviglia e al ginocchio, e soggetti LM completi che necessitavano del pieno supporto di entrambe le gambe.

"I test clinici hanno mostrato che hardware e software potevano essere adattati alle caratteristiche specifiche di questi soggetti fornendo una prova della fattibilità del nostro approccio unico, ″ sottolinea il prof. van der Kooij. È importante sottolineare che i controllori di ispirazione biologica, contrariamente agli approcci convenzionali, consentivano modelli di andatura variabili in termini di velocità e lunghezza del passo.

I risultati sono stati molto promettenti, con tutti i soggetti LM incompleti che migliorano la velocità di deambulazione e/o l'equilibrio durante l'allenamento e due soggetti LM completi che camminano di nuovo. In alcuni casi, un effetto riabilitativo è stato osservato dopo l'allenamento con i dispositivi Symbitron anche quando i soggetti non hanno utilizzato il dispositivo. L'analisi psicometrica ha anche convalidato la soddisfazione del paziente e la motivazione per un ulteriore miglioramento.

Il prof. van der Kooij spera che "sebbene i risultati clinici siano ancora preliminari, l'allenamento con i dispositivi Symbitron sembra migliorare la deambulazione dei soggetti che hanno ancora qualche funzione residua." Ciò suggerisce che il supporto offerto dall'approccio Symbitron potrebbe estendersi oltre i soggetti con LM, come per la riabilitazione dei sopravvissuti all'ictus.