La mano bionica che si impianta senza chirurgia

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Dall’istituto di Biorobotica del Sant’Anna di Pisa arriva un nuovo aiuto per le persone amputate. Viene controllata con il pensiero ed è in grado di restituire il tatto

Una mano bionica di design e soprattutto controllata con il pensiero. E’ in grado di restituire il tatto ma uno degli aspetti che la rendono unica è il fatto che venga impiantata senza bisogno della chirurgia. A idearla e realizzarla è stato l’istituto di Biorobotica della Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa. Il progetto, che si chiama, ‘My Hand’, è finanziato con oltre 400.000 euro dal ministero per l’Istruzione, l’Università e la Ricerca. La mano è molto flessibile, così da permettere tutti i movimenti della vita quotidiana. Per i ricercatori è il prototipo delle protesi del futuro, capaci di trasformare il pensiero in movimento.
(continua sotto)

Il percorso per realizzare la mano bionica, dagli schizzi ai modelli 3D fino alla costruzione

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Christian Cipriani – responsabile del progetto

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Marco Controzzi – ingegnere che ha progettato i motori che muovono la mano

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“Questa volta abbiamo deciso di partire dall’involucro della mano robotica e per questo ci siano rivolti a dei designer, con l’obiettivo di ottenere per la prima volta un arto artificiale da esibire e non da nascondere”, spiega il coordinatore del progetto, Christian Cipriani. Il risultato del progetto My-Hand è quindi una mano “che non somiglia a quella umana: è la mano di un robot ed è bella da vedere”, dice ancora Cipriani. La prima, aggiunge, sarà sui toni del bianco. Gusci di silicone, morbidi all’interno e più rigidi all’esterno, formano le dita e avvolgono il palmo. Quest’ultimo è costituito all’interno da sottili lamine di titanio. A far funzionare la mano è il meccanismo hi-tech che si trova al suo interno, composto da tre motori e risultato del progetto europeo ‘Way’, nel quale lo stesso gruppo di ricerca ha realizzato un guanto robotico, ossia l’esoscheletro di una mano per restituire il controllo del movimento delle mani. “Abbiamo pensato di utilizzare un numero minimo di motori per permettere alla mano di compiere tutti i movimenti della vita quotidiana “, spiega l’ingegnere che li ha progettati, Marco Controzzi. Entro un mese potrebbe partire la sperimentazione sull’uomo, con volontari disposti a utilizzare la mano robotica a casa loro per un mese.
(repubblica.it)

di Giovanni Cupidi

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«Amputato, sento gli oggetti al tatto» La mano bionica che parla al cervello

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Sensori e algoritmi per riconoscere le forme e dosare la forza. Il racconto dell’uomo operato al Gemelli
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La mano bionica impiantata a Dennis

Una mano artificiale che sente ciò che tocca. Capace di calibrare la forza per una carezza e trasmettere al cervello la sensazione tattile corrispondente. È la prima al mondo, funziona, ed è stata innestata in Italia. La fantascienza diventa realtà e Dennis, 36 anni, danese, amputato della mano sinistra, dopo 8 ore di intervento per creare le sinapsi artificiali tra le fibre nervose del suo moncone e i sensori dell’arto indossabile, è un «uomo bionico». Quella mano ubbidisce al suo pensiero come mai altra protesi artificiale prima; dialoga con il suo cervello facendogli «sentire» forme e consistenza degli oggetti e consentendogli di manipolarli con la giusta forza.
LifeHand2, così si chiama il prototipo di mano bionica, è il seguito del progetto di ricerca che 5 anni fa portò alla prima protesi capace di rispondere a impulsi cerebrali.

ITALIA IN PRIMA LINEA – La sperimentazione che ha reso possibile il nuovo passo verso l’impianto definitivo di mani bioniche è frutto di un progetto che vede l’Italia in prima linea. Ci hanno lavorato medici e bioingegneri dell’università Cattolica-Policlinico Gemelli e dell’Università Campus Bio-Medico di Roma, della Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa e dell’Istituto San Raffaele di Roma. Fanno parte del gruppo di ricerca anche l’Ecole Polytechnique Federale di Losanna e l’Istituto Imtek dell’università di Friburgo.

LA STORIA – La storia del protagonista ha inizio dieci anni fa. Era il capodanno del 2004, quando Dennis Aabo Sorensen subì l’amputazione della mano sinistra, distrutta da un petardo. Da allora solo una protesi estetica e l’impegno a ricominciare con la forza d’animo che gli ha permesso di superare i test psicologici di selezione e arrivare a Roma per affrontare la fase sperimentale di LifeHand 2 (finanziato da Ue e ministero della Salute italiano). La comunicazione tra cervello di Dennis e mano artificiale ha funzionato grazie a un complesso sistema d’impulsi tra centro e periferia, organismo e arto artificiale, che ha avvicinato la scienza alla riproduzione del fenomeno naturale.

«IL RACCONTO – Il feedback sensoriale è stata un’esperienza stupenda – racconta Dennis -. Tornare a sentire la consistenza degli oggetti, capire se sono duri o morbidi e avvertire come li impugnavo è stato incredibile». In otto giorni di esercizi Dennis ha riconosciuto la consistenza di oggetti duri, intermedi e morbidi in oltre il 78% di prese effettuate. Nell’88% dei casi ha definito correttamente dimensioni e forme di oggetti come una palla da baseball, un bicchiere, un mandarino. E ha localizzato la loro posizione rispetto alla mano con il 97% di accuratezza, riuscendo a dosare con precisione non troppo distante da quella di una mano naturale la forza da applicare per afferrarli.

COME FUNZIONA – Il collegamento tra sistema nervoso e protesi biomeccatronica sono stati quattro elettrodi intraneurali, poco più grandi di un capello, impiantati nei nervi mediano e ulnare del braccio. Un intervento delicato, eseguito il 26 gennaio 2013 al Policlinico «Agostino Gemelli» di Roma dal neurochirurgo Eduardo Marcos Fernandez. Sviluppati nel Laboratorio di Microtecnologia biomedica Imtek di Friburgo, sotto la direzione di Thomas Stieglitz, gli elettrodi sono stati impiantati trasversalmente rispetto ai fascicoli nervosi, per moltiplicare la possibilità di contatto con le fibre dei nervi e la capacità di comunicazione col sistema nervoso centrale. Il gruppo di lavoro coordinato da Silvestro Micera, bioingegneria all’Istituto di BioRobotica della Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa e all’Ecole Polytecnhique Federale di Losanna, ha sviluppato gli algoritmi capaci di trasformare in linguaggio comprensibile al cervello le informazioni provenienti dalla mano artificiale. Racconta Micera: «Il paziente è riuscito a modulare in modo efficace e in tempo reale la forza di presa da applicare. Ha svolto gli esercizi bendato, riconoscendo le proprietà degli oggetti grazie all’invio di informazioni sensoriali dalla protesi al sistema nervoso. Non si era mai realizzato qualcosa di simile».

IL PRECEDENTE – Nel 2008 la protesi biomeccatronica CyberHand rispose per la prima volta ai comandi di movimento trasmessi dal cervello del paziente. Ma permetteva di compiere solo tre movimenti (presa a pinza, chiusura del pugno e movimento del mignolo) e non restituiva nessuna sensazione. E il futuro? «Questa sperimentazione – spiega Eugenio Guglielmelli, direttore del Laboratorio di Robotica biomedica e biomicrosistemi dell’Università Campus Bio-Medico di Roma – ci fa guardare con fiducia all’obiettivo d’integrare in queste protesi un numero più elevato di sensori tattili. Più aumenta la complessità di sensazioni e movimenti, più sarà importante trovare algoritmi che distribuiscano i compiti da assegnare al cervello e quelli che possono essere delegati al controllo dell’intelligenza artificiale montata sulla mano. La ricerca prosegue».
(corriere.it)

di Giovanni Cupidi