Esoscheletri e robot fisioterapisti per la riabilitazione

Dopo aver visto quali robot vengono utilizzati in medicina e chirurgia (clicca qui per rileggere l’articolo), vediamo adesso come il recupero motorio attraverso l’utilizzo di esoscheletri e terapie robotiche ormai è ampiamente diffuso. Al giorno d’oggi vengono applicati non solo in caso di patologie altamente invalidanti come ictus, Parkinson, sclerosi multipla, lesioni midollari e traumi cranici, ma anche per eseguire training riabilitativi in modo innovativo, divertente e in compagnia.

Avete mai visto robot ed esoscheletri che aiutano i pazienti in percorsi riabilitativi? Altro che fantascienza, ormai sono sempre più utilizzati e consolidati nell’ambito medico, nel corso degli anni, la ricerca sulle tecnologie robotiche ha permesso lo sviluppo di strumentazioni dedicate alla riabilitazione e finalizzate al miglioramento della qualità della vita in persone con patologie invalidanti.

Sempre più in ambito riabilitativo si stanno introducendo tecnologie a supporto dell’attività degli specialisti, medici e fisioterapisti; il futuro e la sfida della riabilitazione consiste proprio nello sviluppo della robotica.

Andiamo a vedere allora di cosa si tratta? Esistono diversi tipi robot e macchine a seconda del tipo di disabilità e del grado di interazione che si vuole ottenere tra uomo e macchina. Distinguiamo perciò:

• Esoscheletri: robot “indossabili”, in cui l’interazione avviene a vari livelli in corrispondenza dei vari segmenti corporei;
• Endpoint robot: detti anche manipulandi, in cui robot e paziente interagiscono in un singolo punto di interazione, per esempio la mano o il piede;
• Robot umanoidi: empatici, interattivi e sempre più simili agli esseri umani, utilizzati in ambito riabilitativo ed educativo con anziani e bambini.

Ogni robot appena citato viene applicato in differenti scenari in molti ospedali e laboratori di robotica, presso i quali sono attivati innumerevoli programmi riabilitativi a dimostrazione del fatto che i benefici dell’utilizzo di tali robot e della realtà virtuale, affiancati a trattamenti tradizionali, sono davvero alti.

Esploriamo singolarmente ogni singola tecnologia e scopriamo in quali casi e come viene applicata.

Esoscheletri

Come abbiamo già detto sono robot “indossabili” utilizzati specialmente per sostenere le persone nel cammino durante percorsi riabilitativi, per i quali in alcuni casi è necessario rimettere i pazienti in piedi, in quanto paralizzati a causa di lesioni al midollo spinale, in altri casi invece l’obiettivo è far fare movimenti a persone che a causa di ictus presentano deficit totali o parziali della deambulazione.

Esistono diversi esoscheletri, da quelli indossabili solo dagli arti inferiori a quelli invece che avvolgono e sorreggono l’intero corpo.

Per i primi possiamo citare Exoband di Moveo, che aiuta in una camminata per renderla più funzionale, garantendo maggiore equilibrio e un miglioramento complessivo della postura. Exoband è composto da una cintura  in tessuto e due cosciali, collegati tra loro con un meccanismo regolabile, il quale è in grado di immagazzinare energia generata nella prima fase del ciclo del passo per restituirla all’utente nella seconda fase, aiutando in questo modo la spinta dei flessori dell’anca. Questo garantisce un miglioramento funzionale del cammino e un miglior sollevamento della gamba e un minor strisciamento del piede.

Per gli esoscheletri che avvolgono l’intero corpo dobbiamo distinguere fra quelli che fanno fare l’esercizio sul posto, vincolati a camminare su un tapis roulant, e quindi che non permettono di muoversi liberamente e quelli che invece che consentono a paziente di muoversi e camminare liberamente.

Nel primo caso possiamo citare Lokomat della Hoocoma, applicato specialmente in pazienti che hanno subito ictus, lesioni cerebrali traumatiche, paraplegia, paralisi cerebrale, sclerosi multipla e parkinson. Consiste in un tapis roulant, un sistema di scarico del peso (una specie di sollevatore) e in un doppio esoscheletro che avvolge le gambe.

Fra gli esoscheletri che permettono di muoversi liberamente facciamo riferimento in particolare a Ekso (Ekso Bionics California) e ReWalk (Argo Medical Technologies, Israele). Entrambi devono essere utilizzati con le stampelle, problematica su cui si sta studiando negli ultimi anni, e offrono  al paziente supporto ed assistenza totali per la deambulazione. Grazie ad un complesso sistema di sensori, specifici per la patologia in trattamento, consentono al paziente di camminare passivamente, attivamente oppure assistito.

Come? Basterà una lieve oscillazione del corpo e quindi uno spostamento del centro di massa per ordinare all’unità centrale, alloggiata nello zainetto sulle spalle del paziente, di camminare o fermarsi. I sensori riconoscono l’aspetto posturale del paziente, le informazioni raccolte dai sensori vengono processate da un computer e tradotte in tempo reale per il calcolo e la modulazione della forza, ampiezza e durata dell’attività motoria, in modo da assistere il paziente nella deambulazione e nel bilanciamento.

Ma quindi la figura del riabilitatore non sarà più necessaria? Assolutamente no rimane fondamentale la figura del riabilitatore, per la programmazione della terapia robotica, per l’analisi dei report e la modulazione degli esercizi in base ai risultati e per assistere i pazienti in caso di perdita di equilibrio.

Originariamente l’esoscheletro non permetteva il movimento della caviglia, mentre gli attuali consentono una dorsiflessione e plantarflessione, estremamente importanti sia per riprodurre nel modo più reale possibile la camminata di tutti i giorni sia per non causare ulteriori danni.

Qual è l’importanza di utilizzare degli esoscheletri in pazienti che hanno subìto lesioni spinali? Un soggetto che non effettua movimenti per lungo tempo perde la memoria di come questi si debbano effettuare, perciò la possibilità di utilizzare un esoscheletro permette a pazienti costretti in carrozzina di stare in posizione eretta (con conseguenti vantaggi a livello circolatorio) e di simulare così quanto avviene nella vita reale.

“ È stata una sensazione bellissima tornare in una posizione eretta e riniziare a camminare, azione di cui avevo perso praticamente conoscenza, non sapevo più come si camminava”

Enpoint Robot

In questi dispositivi, l’input per lo svolgimento dell’esercizio riabilitativo arriva direttamente dalla parte distale dell’arto (superipore o inferiore), consentendo una naturale attivazione cinematica del movimento, senza innaturali costrizioni.

Esistono robot per la riabilitazione dell’arto superiore o di quello inferiore; per esempio il sistema Geo, utilizzato per la riabilitazione del cammino, consente di simulare la velocità di passi passivi e attivi su una superficie piana, in salita o in discesa. Il sistema può lavorare in una modalità attiva o passiva, per la quale è necessario spostare il carico del corpo per potersi muovere; in ogni caso il paziente ha i piedi vincolati e indossa un’imbragatura per sorreggere l’intero corpo.

Nel percorso universitario ho avuto la possibilità di provare personalmente il robot Geo, le prime sensazioni sono state molto strane; sentirsi rialzato con i piedi bloccati che si muovono per volontà di una macchina esterna e non mia, è stato molto inverosimile. La sensazione però più strana in assoluto, che mi ha destabilizzato molto,  è stata quella di non effettuare un passo con fase di volo, in quanto il piede è vincolato a dei supporti.

Adesso vi starete chiedendo, ma esistono solo robot per arti inferiori o ve ne sono anche per la riabilitazione dell’arto superiore? Certamente il “campione” del mondo di terapia della mano è Amadeo, endpoint robot applicato per la riabilitazione della mano non solo in seguito a ictus ma viene anche usate con i bambini, visto il suo approccio altamente giocoso.

Questi dispositivi sono in grado di invogliare e stimolare con giochi e missioni il paziente ad effettuare gli esercizi riabilitativi.

Robot umanoidi

Ed eccoci che ci avviciniamo ad un campo molto vicino a noi. Ormai questa tipologia di robot la si vede in tantissimi settori, da quello industriale, a quello educativo fino ad arrivare all’ambito sanitario.

Vengono utilizzati i robot come Nao, Pepper, Sanbot, Paro, Kaspar e tantissimi altri con anziani, affetti da demenza come l’Alzheimer o con problemi fisici come la Sarcopenia, ma anche con bambini con disturbo dello spettro autistico, malattie neuromuscolari e altre disabilità.

A questo proposito vi parlerò di questa tipologia di robot e della loro applicazione nel prossimo articolo.

Abbiamo ben compreso che la tecnologia sta cambiando modelli di cura, riabilitazione e assistenza, ma siamo solo all’inizio.