Fino a poco tempo fa, i dispositivi robot indossabili in grado di migliorare le capacità fisiche dell'utente erano in gran parte relegati alla fantascienza. I prototipi nella vita reale esistevano, ma erano troppo costosi, ingombranti e scomodi per l'uso quotidiano "pratico". Tuttavia, una nuova ricerca suggerisce una rivoluzione imminente nella progettazione di esoscheletri robotici e altri dispositivi. Di seguito passiamo in rassegna due studi che appaiono particolarmente promettenti per le persone con disturbi del movimento come la paralisi cerebrale infantile.

Esoscheletri: non solo per Iron Man

Per molte persone, il termine "esoscheletro robotico" evoca l'immagine di un vestito come quello indossato da Iron Man. In effetti, i tentativi di creare esoscheletri nella vita reale sono stati simili nel design e spesso creati con l'obiettivo di conferire una forza notevole. Mentre tali tentativi possono avere una valenza in ambito militare, il costo da solo è sufficiente ad impedire ai singoli civili di sfruttarne i benefici. Inoltre, talo dispositivi sono generalmente scomodi e difficili da usare (1).

Steve Collins, ricercatore alla Carnegie Mellon di Pittsburgh, in Pennsylvania, ritiene che il futuro degli esoscheletri robotici si basi su modelli minimalisti mirati ai bisogni individuali. Il suo team di ricerca ha creato un tutore per caviglia controllato da software che aiuta le persone con disabilità fisiche a camminare senza stancarsi rapidamente. Questi nuovi dispositivi applicano la coppia (una forza di rotazione) a diversi intervalli di tempo e con diverse quantità di potenza.

Per determinare quale sarebbe stato il più efficace per ogni partecipante allo studio, i ricercatori li hanno collegati a un breath monitor che registrava il loro consumo di ossigeno - un indice del consumo di energia - mentre svolgevano compiti fisici con cavigliere con impostazioni di coppia diverse. Con questo metodo, sono stati in grado di personalizzare il dispositivo e ridurre sostanzialmente il dispendio energetico (2). Collins prevede che nei prossimi cinque anni diventerà comune vedere persone che indossano esoscheletri nella vita di tutti i giorni (1).

I bambini con paralisi cerebrale infantile potranno cosi beneficiare del metodo di allenamento robotico.

Le persone con paralisi cerebrale spesso camminano con quella che viene comunemente definita "andatura rannicchiata", dovuta in parte alla debolezza dei muscoli del soleo. I muscoli solei iniziano da appena sotto il ginocchio fino ad arrivare al tallone e vengono utilizzati quando si estende la gamba.

I ricercatori della Scuola di ingegneria e scienze applicate della Columbia University hanno progettato un dispositivo di assistenza pelvica (TPAD) con l'obiettivo di rafforzare i muscoli del soleo nei bambini con paralisi cerebrale. Il TPAD è un comodo robot a cavo che gli utenti indossano mentre camminano su un tapis roulant.

Piuttosto che aggiungere massa o inerzia al corpo, applica le forze esterne - in particolare una trazione pelvica verso il basso - sull'utente. Uno studio pilota di sei settimane su sei bambini con paralisi cerebrale infantile ha dimostrato che questo dispositivo ha migliorato la postura eretta dei partecipanti, la coordinazione muscolare, la lunghezza del passo e l'intervallo di movimento (3, 4).

I ricercatori hanno anche ricevuto feedback molto positivi dai bambini e dai loro genitori. Sottolineando che attualmente non esiste una terapia fisica altamente efficace per l'andatura accovacciata, il team leader Sunil Agrawal ha espresso ottimismo riguardo all'effetto che il TPAD potrebbe avere sui bambini con paralisi cerebrale infantile.

Il futuro dei dispositivi robot indossabili per persone con paralisi cerebrale infantile

Mentre siamo ancora nella fase di test e sviluppo, tecnologie come quelle che abbiamo delineato oggi potrebbero cambiare la vita alle persone con paralisi cerebrale infantile e altre condizioni motorie.

FONTI (in lingua inglese)

1. L'esoscheletro robotico si adatta mentre è indossato
2. Ottimizzazione dell'esoscheletro per assistenza alla deambulazione
3. Spinta pelvica a guida robotica per migliorare l'andatura a ranocchia nel bambino con paralisi cerebrale infantile
4. Ricercatori affermano che un sistema di allenamento robotico può migliorare l'andatutura dei bambino con pci