Migliorare movimenti e sensibilità: le sfide per le protesi del futuro

Da qualche mese c’è una donna svedese con una protesi robotica permanente, ipertecnologica e performante, che può essere utilizzata anche nella vita di tutti i giorni. L’arto è stato costruito grazie al progetto europeo DeTOP, guidato da Christian Cipriani, dell’Istituto di BioRobotica della Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa e impiantato dal chirurgo Paolo Sassu.

Protesi, limiti e prospettive. Secondo una stima del 2008, più di una persona su mille ha subito l’amputazione di un arto, di questi, il 30% ha perso un braccio. Le protesi rappresentano da millenni la risposta all’amputazione, basti pensare che le prime risalgono ai tempi degli antichi egizi. Negli anni, però, sono diventate sempre più tecnologiche e performanti: oggi gli sforzi degli ingegneri sono soprattutto focalizzati nell’individuare sistemi per migliorare il movimento e offrire dei feedback sensoriali, grazie all’interazione tra componenti meccaniche e il cervello.

Va proprio in questa direzione la ricerca della Scuola Sant’Anna di Pisa, coordinata da Christian Cipriani. Abbiamo parlato di questo studio, degli impianti di protesi e del futuro del settore con il chirurgo Paolo Sassu.

Da quanto tempo si occupa di questo tipo di interventi?

Nel 2012 mi sono trasferito a Göteborg, con l’obiettivo di fare il primo trapianto di mano in Svezia. Si trattava di trapianto da un donatore defunto a un ricevente, un intervento di chirurgia ricostruttiva: era questo il mio ambito di studio e di interesse. Durante la mia permanenza a Göteborg, però, sono entrato in contatto anche con gli ingegneri del polo universitario che si trova accanto all’ospedale in cui lavoro.  Tra loro c’era anche Max Ortiz Catalan, un bravissimo ingegnere che lavorava con il professore Christian Cipriani della Scuola Sant’Anna di Pisa. In particolare erano impegnati in un progetto per l’impianto permanente di una serie di componenti che consentivano poi l’utilizzo di protesi robotiche molto innovative.

Ed è nata così questa collaborazione…

Esatto, loro cercavano un chirurgo del mio settore. L’idea di collaborare con loro mi è subito piaciuta, mi interessava il fatto di portare avanti il mio lavoro su due diverse linee e aggiungere al trapianto anche gli impianti con le protesi robotiche, comprese di elettrodi e altre componenti tecnologiche.

Come mai non se ne era occupato prima?

Fino a qualche anno fa era un ambito che non mi interessava particolarmente, le protesi a disposizione erano di qualità piuttosto bassa e limitanti nei movimenti per i pazienti. La mano sviluppata dal professor Cipriani, però, si presentava molto avanzata rispetto alle altre, permetteva una maggiore mobilità delle dita e del polso. Inoltre, è integrata con una serie di sensori posti nei polpastrelli in grado di offrire un feedback sensitivo che non c’era nelle protesi precedenti.

Che risultati avete ottenuto?

Abbiamo iniziato a operare gli impianti a livello del braccio e, nel dicembre 2018, abbiamo impiantato una protesi anche a livello dell’avambraccio, il primo intervento al mondo di questo tipo. In totale abbiamo operato con successo sei pazienti. La cosa interessante è che dopo l’impianto il paziente può utilizzare la nuova protesi anche in autonomia, a casa, e non solo in un ambiente protetto come capita per altri interventi di questo tipo. Nonostante in fase sperimentale, se i buoni risultati verranno confermati speriamo che questa possibilità diventi presto disponibile anche a livello commerciale.

Come funziona la protesi sul piano tecnologico?

Già negli anni ’90 è stata sviluppata l’osteo-integrazione: si inserisce nell’osso dell’arto amputato una sorta di vite, che esce dalla pelle, a cui si collega la protesi. Questa è stata una prima rivoluzione perché prima le protesi venivano “calzate”, infilate al paziente con come una sorta di guanto. Questo causava problemi alle persone con monconi molto corti e portava a una serie di conseguenze spiacevoli legate di sudorazione e scomodità. L’innovazione del presente è che questa vite contiene al suo interno anche un connettore, che ha al seguito una serie di elettrodi che passano attraverso l’osso e vengono collegati direttamente e in modo permanente ai muscoli responsabili del movimento. Questo consente un’attivazione diretta della protesi.

Quanti sono gli elettrodi?

Il numero è legato a quello dei muscoli a disposizione. Uno degli elettrodi viene collegato a un nervo sensitivo, che offre dunque anche una risposta in termini di sensazioni. Senza di esso il paziente è costretto a guardare quello che fa con la sua protesi, non ha alcuna percezione. Con questa innovazione, invece, siamo riusciti a superare anche questo ostacolo.
Non si tratta ancora di sensazioni paragonabili a quelle umane ma una sorta di vibrazioni che aumentano di frequenza in base all’intensità del contatto con l’oggetto.

Cosa dicono i pazienti?

La risposta dei pazienti è positiva, anche se il vantaggio maggiore per ora è quello motorio. La sensibilità non ha dato un cambiamento enorme rispetto al passato, anche perché è ancora limitata. In questo aspetto il trapianto da un donatore defunto offre ancora dei vantaggi. Ma il fatto di essere riusciti a creare anche un collegamento sensoriale è importante per gli sviluppi futuri, migliorare questo aspetto porterebbe a una vera rivoluzione.

Nel processo che porta all’impianto e alla riabilitazione del paziente ha avuto un ruolo importante anche a realtà virtuale. In che modo ha contribuito?

La realtà virtuale contribuisce nel conferire all’arto che non esiste un’immagine reale. Il paziente riesce a fare training e riabilitazione, abituarsi al nuovo arto e offrire agli ingegneri indicazioni precise sui muscoli che si mettono in movimento. È stata un’ottima alleata nella ricerca, un vantaggio enorme rispetto al passato.

Quali sfide per il futuro?

Oggi si sta cercando di migliorare, oltre all’aspetto sensoriale, anche quello della manualità fina. In questo ambito le protesi sono ancora molto “robotiche”. A livello di tessuti, invece, siamo più avanti anche se c’è qualcuno che dal punto di vista estetico preferisce avere un arto che anche all’apparenza sia robotico, per qualcuno è più cool.

Da questo punto di vista, in futuro potranno esserci persone che sostituiscono gli arti con protesi robotiche per scelta?

Oggi avere una protesi non porta vantaggi, le prestazioni sono ancora inferiori rispetto a quelle degli arti naturali, sarebbe un depotenziamento. Ma la ricerca avanza e non escludo che in futuro questo non possa esserci qualcuno che punta a migliorare le proprie capacità. Anche sul piano etico questo porterebbe a un acceso dibattito e impone una riflessione: una volta l’assunto alla base della medicina era “primum non nocere” e l’unica missione del medico era quella di curare. Oggi già con la chirurgia estetica vediamo un principio diverso. In futuro tutto questo potrà essere legato anche alla tecnologia anche se, lo ammetto, ancora non ci ho pensato nel concreto.

La tecnologia entra sempre di più nel mondo sanitario. Come evolverà la professione del medico?

I medici devono acquisire una maggiore consapevolezza su questi cambiamenti, in molti non sanno cosa sta accadendo sul piano ingegneristico e bio-ingegneristico. Io sono fortunato avendo collaborato con alcuni tra i migliori al mondo in questo campo. Ma buona parte del futuro della medicina passa anche dalle innovazioni tecnologiche: interazione uomo macchina, robotica, intelligenza artificiale e altre ancora. Purtroppo la sensazione che ho è che molti medici non abbiamo la percezione della portata dei cambiamenti in atto.

Un ultimo commento sulla ricerca italiana…

In Italia ci sono delle eccellenze incredibili e per me è stato bello collaborare con Cipriani e il suo team. Ogni Paese ha le sue prerogative, senza dubbio nel nord Europa è più facile fare ricerca: ci sono meno pressioni e più finanziamenti, anche dai privati.  Ma le eccellenze italiane ci sono e vengono riconosciute in tutto il mondo.