PROTESI ROBOTICHE, GRAZIE ALL’UTILIZZO DI UNO SCANNER 3D È STATO POSSIBILE QUANTIFICARE LE VARIAZIONI DI VOLUME DELL’ARTO RESIDUO DI PERSONE CON AMPUTAZIONE TRANS FEMORALE. I RISULTATI DELLO STUDIO PUBBLICATI SU SCIENTIFIC REPORTS

L’invaso è uno degli elementi più delicati e importanti in un dispositivo protesico in quanto funge da interfaccia fisica tra la protesi e l’amputato (e il suo arto residuo). Nel corso del tempo tuttavia l’invaso rischia di perdere la sua funzionalità a causa dei cambiamenti di volume dell’arto residuo che possono essere causati da vari fattori: la rimozione quotidiana della protesi che applica pressioni elevate sui tessuti, l’attività fisica e riabilitativa, altri fattori contestuali. Queste variazioni di volume possono compromettere la vestibilità, il comfort e la funzionalità della protesi, rendendo spesso necessario l’apporto di modifiche all’invaso e causando notevoli disagi alla persona amputata.
Per superare il problema, uno studio coordinato dall’Istituto di BioRobotica della Scuola Superiore Sant’Anna, pubblicato sulla rivista internazionale Scientific Reports, ha analizzato il volume dell’arto residuo di persone con amputazione trans femorale in diversi momenti della giornata, attraverso l’uso di uno scanner 3D. I dati raccolti rappresenteranno i valori di riferimento per progettare un invaso protesico smart, in grado di adattarsi alle variazioni di volume dell’arto residuo nei casi di amputazione trans femorale e di restituire una mobilità sicura ed efficace alla persona amputata.

“Il punto di partenza del nostro studio – spiega Linda Paternò, post doc dell’Istituto di BioRobotica e prima autrice del paper – è stato l’analisi sulle variazioni di volume nel breve termine degli arti residui trans femorali. In caso di aumento del volume, le persone amputate rischiano di andare incontro a diversi problemi dermatologici dovuti al fatto che l’invaso è troppo stretto e applica pressioni eccessive sui tessuti, o addirittura di non riuscire a re-indossare la protesi e quindi a camminare. Nei casi invece di riduzione del volume, sono frequenti casi di instabilità con un aumento del rischio di caduta; inoltre si verificano sfregamenti continui tra i tessuti e l’invaso, generando vesciche, cisti, ferite e altri problemi di tipo dermatologico. Grazie a uno scanner 3D siamo riusciti a quantificare queste variazioni e ottenere valori di riferimento su cui basare la progettazione di soluzioni smart”.

Grazie agli sviluppi tecnologici nel campo dei sistemi di scansione 3D, è stato possibile studiare queste variazioni di volume. Gli strumenti infatti permettono di ricostruire con metodo non invasivo un modello digitale 3D del moncone dal quale è possibile ricavare la misura del volume. Il reclutamento dei pazienti che hanno partecipato allo studio e le scansioni 3D sono stati effettuati presso il Centro Protesi INAIL.
“L’uso dello scanner 3D – continua Linda Paternò – ci ha permesso di scansionare l’arto residuo replicando sempre la stessa posizione (confortevole) della persona amputata e di raccogliere i dati sui volumi sui quali poi è stata effettuata l’analisi statistica.”

Lo studio rientra nelle attività condotte all’interno del progetto di ricerca MOTU, nato dalla collaborazione scientifica tra l’Istituto di BioRobotica della Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa, il Centro Protesi INAIL di Vigorso di Budrio (Bologna), la Fondazione Don Gnocchi di Firenze e il Dipartimento di Ingegneria dell’Energia Elettrica e dell’Informazione “Guglielmo Marconi” dell’Università di Bologna.
L’obiettivo di MOTU è quello di sviluppare e validare clinicamente un nuovo paradigma di protesi trans femorali robotizzate modulari che siano in grado di ripristinare il più possibile la mobilità della persona amputata. Nel gennaio 2021 le attività di MOTU sono confluite nel nuovo progetto MOTU++ a cui si è aggiunto come partner il Politecnico di Milano.

“L’obiettivo finale – conclude Linda Paternò - è quello di progettare invasi in grado di adattarsi in modo automatico alle variazioni di volume dell’arto residuo. Ciò garantirebbe un accoppiamento efficiente in grado di rendere naturali e sostenibili i movimenti della persona amputata e permetterebbe un utilizzo prolungato nel tempo: due condizioni fondamentali per favorire l’efficienza di comfort e di accettabilità della protesi.”

LINK ALLO STUDIO: Linda Paternò, Michele Ibrahimi, Elisa Rosini, Giuseppe Menfi, Vito Monaco, Emanuele Gruppioni, Leonardo Ricotti, Arianna Menciassi, www.nature.com/articles/s41598-021-91647-9, Scientific Reports, June 2021