La nuova mano protesica interpreta i segnali muscolari dell'attività cerebrale con l'apprendimento automatico per rendere i movimenti più naturali.

Gli scienziati dell'Imperial College di Londra e dell'Università di Göttingen hanno utilizzato l'apprendimento automatico per migliorare le prestazioni delle mani protesiche.

Dopo aver testato il loro prototipo su cinque amputati, hanno scoperto che il nuovo controllo basato sull'apprendimento automatico era di gran lunga migliore nel fornire risultati naturali, movimenti fluidi rispetto alla tecnologia attualmente disponibile.

I ricercatori hanno detto che i risultati, che sono pubblicati in Robotica scientifica , potrebbe innescare una "nuova generazione di arti protesici".

Professor Dario Farina, autore senior dell'articolo del Dipartimento di Bioingegneria dell'Imperial, ha detto:"Quando si progettano arti bionici, il nostro obiettivo principale è consentire ai pazienti di controllarli in modo naturale come se fossero i loro arti biologici. Questa nuova tecnologia ci avvicina di un passo al raggiungimento di questo obiettivo".

Apprendimento automatico

La tecnologia attuale funziona controllando direttamente i motori protesici con pochi segnali muscolari.

La nuova mano bionica, sviluppato in collaborazione con Imperial e l'Università di Göttingen, utilizza un'interfaccia uomo-macchina che interpreta le intenzioni del paziente e invia comandi all'arto artificiale.

Contiene otto elettrodi che raccolgono segnali elettrici deboli dal moncone del paziente, prima di amplificarli e inviarli a un mini-computer, trova anche nella protesi.

Il mini-computer esegue quindi l'algoritmo di apprendimento automatico per interpretare i segnali, prima di comandare ai motori della mano di muoversi nel modo desiderato dal paziente.

I pazienti hanno scoperto di essere in grado di ruotare facilmente il polso e aprire la mano contemporaneamente o separatamente. Hanno anche scoperto che i movimenti sono molto più naturali degli arti bionici convenzionali a cui erano abituati.

Oltre ai tipi di funzione, i pazienti potrebbero anche controllare la velocità del movimento individuale indipendentemente da altri movimenti. Per esempio, i pazienti potrebbero girare la mano lentamente ma allo stesso tempo aprirla rapidamente. I ricercatori dicono che questo è un componente essenziale per i movimenti che si sentono naturali.

Prima dell'uso, il paziente e la mano bionica sono stati addestrati in modo che l'algoritmo di apprendimento automatico potesse "imparare" come interpretare i loro segnali elettronici unici. Il professor Farina spera di eliminare la necessità di questo nei futuri prototipi, senza sacrificare la personalizzazione a pazienti specifici.

Il professor Farina ha dichiarato:"La nuova mano bionica non è solo più naturale, ma è anche superiore in termini di funzionalità nelle attività quotidiane rispetto a quella attualmente disponibile per i pazienti.

"A seguito di questo studio clinico, speriamo di averlo disponibile sul mercato per i pazienti entro tre anni".

I ricercatori stanno attualmente lavorando per ottenere un maggiore controllo sulla mano, compresa la capacità di muovere le singole dita, ed eliminare la necessità di elettrodi trasferendo i segnali in modalità wireless all'interno del corpo del paziente.