Colmare il divario nella ricerca per quanto riguarda i dispositivi di assistenza per gli arti superiori, offrendo soluzioni specifiche che offrono un sostegno mirato alla spalla per l’uso quotidiano: è questo l’obiettivo del progetto Plexo, condotto dal Fraunhofer Institute for Manufacturing Engineering and Automation IPA.
Il progetto vede i ricercatori collaborare con partner del settore industriale e della ricerca per sviluppare un esoscheletro mioelettrico indossabile.
L’obiettivo è quello di facilitare le attività quotidiane, come cucinare o lavarsi, per le persone affette da paralisi del plesso brachiale, aiutandole così ad acquisire una maggiore indipendenza e migliorando la loro qualità di vita complessiva.
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La necessità di sistemi di assistenza quotidiana per chi soffre di lesioni del plesso brachiale
Un incidente in moto, una caduta grave o un infortunio sportivo possono sottoporre a forte stiramento o danneggiare il plesso nervoso tra il collo e il braccio (plesso brachiale), causandone in alcuni casi persino la lacerazione.
Il plesso brachiale funziona come un fascio di cavi elettrici, trasmettendo i comandi motori del cervello alla spalla, al braccio e alla mano e inviando in ritorno i segnali tattili e del dolore. Se questi nervi vengono danneggiati, i segnali non vengono più trasmessi in modo affidabile, con conseguente paralisi del plesso brachiale.
Ciò può comportare una mobilità limitata del braccio o l’incapacità totale di muoverlo. Sono comuni anche intorpidimento, sensazioni anomale e dolore. Nei casi gravi di paralisi del plesso brachiale, l’intero braccio e la mano possono rimanere inerti lungo il fianco della persona.
Per le persone affette da queste limitazioni, anche le semplici attività quotidiane – come vestirsi, cucinare, lavarsi e trasportare oggetti –, diventano una sfida importante.
Il recupero da queste lesioni è lungo e laborioso. Comprende un’approfondita valutazione diagnostica, spesso procedure microchirurgiche altamente complesse e una terapia fisica e occupazionale intensiva.
L’obiettivo è ripristinare il più possibile la funzionalità e prevenire complicazioni a lungo termine quali la rigidità articolare e l’atrofia muscolare. Tuttavia, anche con un trattamento ottimale, spesso non è possibile ripristinare completamente la mobilità della spalla.
È proprio questa la lacuna che i ricercatori intendono colmare: esistono dispositivi di assistenza per la mano e il gomito, ma le soluzioni pratiche che offrono un sostegno mirato alla spalla per l’uso quotidiano rimangono scarse.
“Il nostro studio Delphi, che ha coinvolto persone affette da questa patologia e altre parti interessate, ha confermato la chiara necessità di sistemi di assistenza pratici che supportino quotidianamente le persone con lesioni traumatiche del plesso brachiale”, afferma Veronika Hofmann, ricercatrice presso l’Istituto Fraunhofer per l’Ingegneria di Produzione e l’Automazione (IPA).
“Le persone colpite spesso soffrono di una ridotta autonomia, dolore e disagio emotivo, e hanno difficoltà a tornare al lavoro. Inoltre, spesso evitano di svolgere determinate attività o compensano lo sforzo sottoponendo altre parti del corpo a uno sforzo eccessivo”, aggiunge.
Sensori, stampa 3D e tessuti intelligenti: la tecnologia dietro il progetto
A differenza dei dispositivi industriali pensati per ridurre i rischi nella logistica o nei reparti produttivi, l’esoscheletro del Fraunhofer IPA punta a compensare le disabilità fisiche e ripristinare il movimento dell’arto.
Il controllo del sistema avviene tramite elettrodi cutanei che rilevano l’attività elettrica dei muscoli residui, azionando motori compatti che assistono il movimento senza bisogno di comandi vocali o pulsanti.
La struttura integra inoltre sensori di posizione e sistemi di stimolazione elettrica funzionale per riattivare i muscoli indeboliti.
Per garantire leggerezza e comfort, il progetto punta sull’essenzialità delle componenti e sulla riduzione dei gradi di libertà della spalla, concentrandosi sul supporto alla funzione stabilizzatrice utile nelle attività quotidiane.
L’integrazione di sensori, elettrodi e cavi direttamente nei tessuti rende la struttura poco ingombrante, mentre la stampa 3D permette di personalizzare gli elementi a contatto con il corpo per favorirne l’accettazione.
Lo sviluppo del dimostratore è portato avanti insieme ai partner Evomotion per la stimolazione elettrica, cirp per la produzione additiva e Sensodrive per gli azionamenti.
Un approccio incentrato sull’utente
Nello sviluppo dell’esoscheletro, i partner del progetto attribuiscono grande importanza al fatto che gli utenti possano indossare il sistema tessile in modo autonomo e utilizzarlo in modo intuitivo.
Per ottenere un’elevata accettazione da parte degli utenti, le persone con lesioni del plesso brachiale vengono regolarmente invitate a partecipare a workshop e sono coinvolte da vicino nello sviluppo di un primo prototipo dimostrativo.
Un esempio è stato il Plexus Day, che si è tenuto presso l’istituto IPA di Stoccarda lo scorso 15 giugno. I partecipanti provenienti da tutta la Germania hanno potuto conoscere il progetto di ricerca e fornire un prezioso feedback sull’utilizzo di questo tipo di sistema assistivo.
La Plexus Community, di recente costituzione, offre opportunità di scambio continuo tra pari, come incontri online regolari che i partecipanti li descrivono come estremamente preziosi.
Il feedback sul sistema di assistenza in fase di progettazione da parte delle persone coinvolte è stato costantemente positivo. Si prevede che una valutazione di fine progetto, pianificata dalla Charité di Berlino e dall’Unfallkrankenhaus di Berlino, fornirà indicazioni sull’efficacia di questo approccio innovativo.
“Poiché l’obiettivo a lungo termine è trasformare il prototipo in un dispositivo medico, stiamo coinvolgendo nella nostra ricerca un ampio gruppo di esperti, tra cui specialisti in neurologia, neurochirurgia, ortopedia, fisioterapia, terapia occupazionale e assistenza infermieristica”, afferma Hofmann, sottolineando l’approccio interdisciplinare del progetto Plexo.
L’obiettivo è sviluppare un sistema di assistenza che non solo funzioni dal punto di vista tecnico, ma che possa anche essere utilizzato in modo autonomo e offra un efficace sollievo quotidiano alle persone con lesioni del plesso brachiale.
