La protesi alla mano che sente il calore

PISA — Una protesi alla mano sensorizzata, grazie alla quale Fabrizio, 57 anni, dopo tanto tanto tempo ha potuto tornare a percepire il calore e, con esso, il contatto con un'altra persona: "Un'emozione fortissima", ha comprensibilmente commentato. Il nuovo arto è stato sviluppato in collaborazione fra Toscana e Svizzera, tra la Scuola Normale Superiore Sant'Anna di Pisa e l'École Polytechnique Fédérale di Losanna.

“Quando uno dei ricercatori ha posizionato il sensore sul proprio corpo, per me è stata un’emozione fortissima. Ho potuto sentire il calore di un’altra persona con la mia mano fantasma. È stato come riattivare una connessione che avevo perduto”, ha raccontato Fabrizio, un uomo con un’amputazione transradiale che è riuscito a distinguere e ordinare manualmente oggetti a temperature differenti e a percepire il contatto corporeo con gli altri essere umani.

La nuova tecnologia è stata presentata in uno studio pubblicato sulla rivista Med (Cell Press): "La temperatura è una delle ultime frontiere per restituire la sensibilità alle mani robotiche. Per la prima volta, siamo davvero vicini a restituire l'intera gamma di sensazioni alle persone amputate" commenta Silvestro Micera, autore senior della ricerca.

Come funziona

La fase di sperimentazione è stata eseguita presso il Centro Protesi Inail di Vigorso di Budrio (Bologna) con la collaborazione del dottor Emanuele Gruppioni (Inail) e della sua équipe, che hanno effettuato i test clinici con gli amputati. Il dispositivo è stato integrato nella protesi personale del paziente ed è stato collegato in un punto dell’arto residuo che suscitava sensazioni termiche nel dito indice fantasma della persona.

“La ricchezza e il realismo delle sensazioni fornite dalle interfacce bioniche ai pazienti amputati è la vera chiave dell’embodiment e quindi dell’efficacia di una protesi nel sostituire un arto naturale nello svolgimento delle attività della vita quotidiana. La ricerca scientifica, gli studi clinici con i pazienti e lo sviluppo tecnologico sono gli ingredienti per addivenire a soluzioni che ambiscono a ricreare quella perfezione che ad oggi solo la natura è riuscita a sviluppare” dichiara l’ingegnere Gruppioni.

Il team di ricerca ha testato la capacità della persona amputata di distinguere tra oggetti di temperatura e di materiali diversi. In particolare, il paziente è stato in grado di discriminare tra tre bottiglie visivamente indistinguibili contenenti acqua fredda, acqua a temperatura ambiente e acqua calda con un'accuratezza del 100%, mentre, senza il dispositivo, la sua accuratezza si fermava al 33%. È anche migliorata la sua capacità di classificare con precisione e rapidità cubetti di metallo di diverse temperature.

Inoltre, il paziente riusciva meglio a distinguere quando entrava in contatto da bendato con braccia umane o con braccia protesiche: dal 60% senza il dispositivo all'80% con il dispositivo.

La tecnologia sviluppata al momento è stata testata in laboratorio. Il prossimo passo sarà quello di rendere il dispositivo pronto per l’uso domestico e di integrare le informazioni termiche provenienti da più punti dell'arto fantasma di un amputato.

Una nuova frontiera verso la gamma sensoriale completa

“Questo studio – afferma Micera – apre la strada a protesi di mano più naturali che restituiscono una gamma completa di sensazioni, offrendo agli amputati una percezione più ricca e naturale”.

La percezione sensoriale è uno degli aspetti più importanti per permettere alle persone con un’amputazione di interagire con l’ambiente circostante. Partendo dalle precedenti scoperte sulle sensazioni termiche fantasma, i ricercatori hanno sviluppato un nuovo approccio che consente agli amputati di percepire e rispondere alla temperatura trasmettendo informazioni termiche dal polpastrello della protesi all'arto residuo dell'amputato. 

Questo approccio, spiega una nota della Scuola Sant'Anna, utilizza un’elettronica di largo consumo, può essere integrato negli arti protesici disponibili in commercio e non richiede un intervento chirurgico.

"Si tratta di un'idea molto semplice che può essere facilmente integrata in protesi commerciali" sottolinea Micera. "L'aggiunta di informazioni sulla temperatura rende il tatto più simile a quello umano" aggiunge l'autore senior Solaiman Shokur dell'École Polytechnique Fédérale de Lausanne. 

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