I dispositivi mioelettrici e l’integrazione sensomotoria
La fase più difficile e più importante di qualsiasi ricerca e processo di sviluppo è indubbiamente la transizione dalla ricerca accademica a prodotti che rispondono a esigenze commerciali. Questo si può osservare nel mercato delle interfacce mioelettriche. Anche se queste ultime offrono diversi vantaggi rispetto alle protesi azionate dal corpo – come l’uso della tecnologia della suzione e l’uso di sensori elettronici per rilevare attività di muscoli, nervi e EMG e tradurla in movimenti – i dispositivi disponibili sul mercato mancano ancora della capacità di dare agli utenti un feedback sensoriale. A livello accademico però l’interfaccia mioelettrica con integrazione sensomotoria è già fattibile. Per trasformare questa possibilità in prodotti reali basterebbe un trasferimento bidirezionale delle conoscenze della ricerca neurofisiologica di base e dell’analisi del segnale dal mondo accademico ai settori industriali e dei requisiti e dei test della fattibilità clinica e commerciale dall’industria al mondo accademico. È qui che entra in gioco il progetto MYOSENS (Myoelectric Interfacing with Sensory-Motor Integration). Aiutato da un consorzio di team accademici e industrie europei rinomati a livello internazionale, il prof. Dario Farina dell’Università di Gottingen ha passato gli ultimi quattro anni a lavorare a soluzioni per implementare l’integrazione sensomotoria in dispositivi mioelettrici realizzabili dal punto di vista commerciale. Il progetto, che si è concluso a marzo 2016, è stato il primo impegno di ricerca in assoluto a concentrarsi su due aspetti: allenamento per il controllo attivo delle protesi e riabilitazione di pazienti colpiti da ictus grazie alla robotica. Questi due settori hanno bisogno di un simile substrato tecnologico per l’integrazione sensomotoria e per l’induzione artificiale di plasticità neurale, necessaria per (ri)imparare le attività motorie, e l’impegno del consorzio si sta già traducendo in nuovi prodotti disponibili sul mercato. Come spiegate l’assenza dell’integrazione sensomotoria nelle interfacce attuali? L’integrazione sensomotoria manca nelle interfacce commerciali/cliniche perché i sistemi sviluppati nei laboratori di ricerca non sono ancora abbastanza solidi da essere implementati in dispositivi clinici per uso quotidiano. Inoltre non è ancora completamente chiaro se il feedback sensoriale nei dispositivi di riabilitazione sia utile. Per esempio, anche se è ovvio che dare una qualche forma di feedback a chi usa una protesi è utile essendo tutte le altre informazioni sensoriali assenti, è molto meno certo che tale feedback aggiuntivo sia funzionalmente utile quando il feedback naturale che chi ha subito un’amputazione conserva (come la vista) è ancora presente. Quali sono state le maggiori difficoltà che avete incontrato nel corso del progetto e come le avete risolte? Il progetto (tipo IAPP) consisteva nel tradurre concetti sviluppati nel mondo accademico per l’industria e vice versa. La principale difficoltà era progettare paradigmi sperimentali per confrontare soluzioni oggettivamente diverse per fornire un feedback artificiale agli utenti di protesi. Le soluzioni comprendono diverse modalità di feedback (ad es. stimolazione elettrica, vibrazione), diversi luoghi di feedback (singoli o multi-sito), diverse variabili di feedback (ad es. forza, velocità) e così via. Capire la migliore associazione di tali variabili è stato molto difficile dal punto di vista empirico e non è facile da generalizzare. È stato quindi sviluppato un modello teorico in grado di prevedere il risultato sulla base dei parametri che rientrano in un paio di condizioni sperimentali. Avete scelto in particolare il controllo protesico mioelettrico e la riabilitazione della funzione motoria per chi ha avuto un ictus come applicazioni. Perché questa scelta? Sono due importanti settori per le tecnologie di riabilitazione utilizzabili a livello clinico. Le protesi controllate da segnali mioelettrici sono già sul mercato (anche se senza feedback sensoriale) e simili dispositivi robotici per la riabilitazione sono a disposizione dei pazienti (ma senza controllo mioelettrico). Queste due tecnologie mancavano di aspetti complementari, il feedback sensoriale e i comandi motori rispettivamente, e quindi rappresentavano i problemi che avevamo descritto. Siete soddisfatti dei risultati ottenuti fino a questo momento? Il progetto ha avuto risultati molto soddisfacenti. Il più rilevante è probabilmente l’introduzione sul mercato da parte di Tyromotion, una delle aziende che hanno partecipato a MYOSENS, di uno dei loro dispositivi robotici provvisto del controllo mioelettrico che avevamo sviluppato nell’ambito del progetto. Questo può avere un forte impatto sulla ricerca traslazionale. Un altro sistema sviluppato durante il progetto per la riduzione del dolore da arto fantasma in chi ha subito un’amputazione con il feedback sensoriale sta per essere brevettato. Il progetto ha inoltre fornito importanti informazioni sul ruolo del feedback sensoriale artificiale nelle protesi, che possono essere usate come linee guida per implementare interfacce di feedback efficaci e pratiche. Oltre a questi risultati che hanno un impatto diretto sul mercato e sui pazienti, il progetto ha prodotto un gran numero di pubblicazioni specializzate, organizzate in cinque workshop di successo e ha fornito formazione a 11 ricercatori, tre dei quali conseguiranno un dottorato di ricerca entro il prossimo anno. Avete già testato i vostri due dispositivi sui pazienti? Sì, il progetto è stato caratterizzato da una forte convalida critica. Per questo motivo, un partner del settore clinico, l’Ospedale San Camillo di Venezia, è stato incluso nel consorzio. Grazie a questo partner, è stato possibile fare sperimentazioni cliniche per tutti i sistemi sviluppati durante il progetto. Come hanno risposto fino a questo momento le parti potenzialmente interessate? Come ho già detto Tyromotion ha recentemente commercializzato un nuovo dispositivo robotico provvisto del miocontrollo. A parte questo, anche Otto Bock HealthCare, leader nel settore delle neurotecnologie, faceva parte del consorzio e ha espresso il proprio interesse verso brevetti comuni e lo sviluppo di prodotti di un nuovo sistema di feedback sensoriale basato sui risultati di MYOSENS. Il progetto si è concluso a marzo. Intendete continuare a sviluppare i risultati ottenuti? Tutti gli obiettivi finali sono stati raggiunti ma il consorzio è molto interessato a continuare a lavorare nell’ambito di un secondo progetto finanziato dall’UE. MYOSENS Finanziato nell’ambito di FP7-PEOPLE. Pagina del progetto su CORDIS Sito web del progetto MYOSENS
Paesi
Germania