Capitolo 1 Introduzione
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CAPITOLO 1
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NTRODUZIONE
Questo lavoro di tesi nasce con l’obiettivo di studiare sia dal punto di vista teorico che sperimentale un dispositivo per la neuroriabilitazione della mano che possa essere realmente un valido supporto al classico trattamento riabilitativo, con particolare attenzione a quei soggetti che hanno subito un ictus; l’intero lavoro, dunque, parte dall’aspirazione che il sistema in studio possa essere alla fine portato dal laboratorio alla struttura clinica per sperimentazione su paziente.
L’argomento centrale della presente tesi s’interpone, quindi, tra le aree di ricerca della
neuro-robotica e neuroriabilitazione.
Il termine neuro-robotica si riferisce ad una branca della biorobotica che combina neuroscienze e robotica col fine di validare e migliorare la conoscenza scientifica dei sistemi biologici e realizzare dispositivi robotici in grado di interagire col mondo biologico. Da un lato i biorobot sono ispirati alla biologia e alle neuroscienze per sviluppare nuovi sistemi artificiali con prestazioni sempre migliori, dall’altro la biorobotica può sviluppare modelli per validazioni sperimentali in ambito neuroscientifico [1] .
Il termine neuroriabilitazione, invece, si riferisce ai vari tentativi focalizzati alla riabilitazione di pazienti con deficit motori causati da un ampio spettro di lesioni neurologiche, principalmente traumi cerebrali e ictus [2], piuttosto che da semplici compromissioni dell’apparato muscolo-scheletrico.
In particolare l’attenzione è stata focalizzata alla prosecuzione del lavoro di progettazione di un sistema esoscheletrico per la neuroriabilitazione della mano già esistente, in forma di primo prototipo, al momento di inizio della presente tesi presso il laboratorio ARTSLab della Scuola Superiore S. Anna .
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Si è partiti da uno studio teorico dello stato dell’arte relativo a tutte le tipologie di dispositivi oggi esistenti per la riabilitazione della mano, da un’analisi dettagliata della pratica e della valutazione clinica, per poi passare all’ analisi delle conseguenze sia cerebrali che motorie dell’ictus. Tutto ciò è di fondamentale importanza per una precisa definizione dell’utente e dei suoi bisogni, elemento determinante affinché il dispositivo possa realmente diventare un valido ed efficace supporto al classico intervento riabilitativo.
Una sezione a parte sarà poi dedicata ad una dettagliata analisi della biomeccanica della mano, da cui è possibile prendere realmente atto di quanto sia complicato realizzare un dispositivo robotico che mobiliti l’estremità dell’arto superiore di un soggetto in modo antropomorfo; il principale motivo di questa difficoltà è strettamente legato all’elevato numero di gradi di libertà che caratterizzano i movimenti della mano umana.
Come nella progettazione di un qualsiasi dispositivo e come già anticipato, il primo punto da focalizzare è sempre l’utente finale con i suoi bisogni che nel nostro caso coincide con un soggetto emiparetico più o meno grave, sopravvissuto ad un ictus, il quale ha bisogno di riapprendere i movimenti basilari per l’esecuzione dei compiti ADL, per riottenere un certo grado di indipendenza nelle semplici attività quotidiane e successivamente, se possibile, per recuperare quelle abilità che permettono di contenere o superare lo svantaggio sociale [12].
Il fine ultimo della riabilitazione è infatti non solo il recupero della menomazione e l’ottimizzazione delle abilità residue, ma anche il miglioramento della partecipazione. Riuscire, dunque, a progettare un dispositivo in grado di esercitare una vasta gamma di prese a cui poter ricondurre la maggior parte delle attività quotidianamente svolte, vorrebbe dire avere a disposizione un ottimo strumento di riabilitazione e ciò è stato in parte raggiunto da un’opportuna scelta del blocco di attuazione. Si è deciso infatti di rendere il meccanismo sotto-attuato modificando, sotto questo aspetto, il primo prototipo di esoscheletro, ai fini del miglioramento dell’adattabilità del sistema robotico ad oggetti di forma e dimensioni del tutto differenti, senza il bisogno di complicare il meccanismo o il tipo di controllo adoperati e soprattutto mantenendo le dimensioni del dispositivo entro livelli accettabili.
Segue dunque una sezione in cui è stata effettuata un’analisi dinamica del dito esoscheletrico sotto-attuato, immaginandolo indossato da un soggetto con mano di dimensioni standard; in questo modo è stato possibile simularne il movimento oltre che definirne, in modo iterativo, le caratteristiche meccaniche che imitassero al meglio il
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comportamento desiderato per la corretta esecuzione del task. Un altro risultato importante di quest’analisi dinamica è stata la determinazione delle specifiche di attuazione del motore.
Infine è presentato il lavoro di progettazione di due moduli aggiuntivi per l’esoscheletro in esame, fortemente richiesti da un medico specialista con cui è stato possibile collaborare durante questo lavoro di tesi. I moduli sono due ed in particolare uno per il movimento del pollice ed un altro relativo ad un supporto per il polso rispettivamente necessari per assicurare una completa riabilitazione della mano e per evitare di svolgere gli esercizi riabilitativi con una postura scorretta.
