Rubrica Scienza&SaluteSe la robotica può dare speranza ai paraplegici

Se la robotica può dare speranza ai paraplegici

«Voleva fare una sorpresa al suo futuro marito. Voleva che il suo Jef la vedesse in piedi e che per una volta non si dovesse chinare per darle un bacio». È la storia di Irene, una ragazza costretta su una sedia a rotelle per un incidente avuto all’età di un anno. Lo scorso 16 Luglio si è sposata e grazie all’aiuto di un robot esoscheletrico è riuscita ad arrivare all’altare con le sue gambe. Esiste un sistema riabilitativo basato sulla tecnologia robotica, le cui attività di ricerca vengono portate avanti anche in Italia alla Scuola Superiore Sant’Anna, che oggi permette alle persone che non possono alzarsi e camminare di compiere alcuni di questi movimenti quotidiani, e soprattutto ne migliora la qualità della vita. Un’altra tecnica innovativa, la stimolazione elettrica spinale, qualche mese fa per la prima volta, ha permesso a quattro paraplegici di tornare a muovere gli arti inferiori.

Il comando per il movimento parte dal cervello, corre lungo il midollo spinale e da lì riparte lungo altri fasci di nervi fino a terminare sui muscoli. Quando il midollo e il fascio di nervi che contiene viene lesionato (vengono cioè tagliati questi “fili”), il segnale viene interrotto e il comando non arriva a destinazione. Per ora c’è ben poco da fare, una soluzione per questo problema non è ancora stata trovata, ma la ricerca prosegue e continua ad aggiungere pezzi a questo complicato puzzle. Ad aprile uno studio pubblicato su Brain e finanziato dai National Institutes of Health e dalla Christopher & Dana Reeve Foundation (Fondazione nata per volontà dell’attore statunitense Christopher Reeve, che interpretò il primo film di Superman e divenne tetraplegico in seguito a un incidente a cavallo), per la prima volta ha permesso a quattro uomini con lesioni complete e incomplete del midollo spinale di flettere volontariamente le dita dei piedi, le caviglie e le ginocchia.  «Abbiamo scoperto una nuova strategia di intervento che può influenzare notevolmente il recupero del movimento volontario in individui con paralisi completa anche anni dopo la lesione» spiegano gli autori del lavoro. «In questo momento per le persone con paralisi completa delle vie motorie non c’è niente da fare, ma questo studio dimostra il contrario».

La chiave della ripresa dei movimenti volontari nei quattro pazienti, secondo Claudia Angeli, ricercatrice al Frazier Rehabilitation Institute di Louisville in Kentucky, prima autrice dell’articolo, è proprio «la neuromodulazione dello stato di eccitabilità dei neuroni motori della rete spinale lombosacrale». Ovvero la riattivazione di quella parte di nervi che smettono di funzionare in seguito alla lesione. Per farlo i ricercatori hanno impiantato a livello del midollo spinale uno stimolatore elettrico (costituto da una serie di elettrodi) in grado di inviare segnali elettrici ai muscoli. Sostituendo, in pratica, al segnale che viene naturalmente inviato dal cervello un segnale elettrico artificiale, con lo stesso fine di attivare il movimento. Lo studio, partito qualche anno fa su un solo volontario, ha visto la partecipazione nell’ultimo anno di altri tre pazienti che subito dopo l’operazione chirurgica e l’impianto e l’attivazione dello stimolatore sono riusciti a muovere gli arti inferiori.

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Certo siamo ancora lontani dalla completa guarigione ma lo studio apre le porte a numerose applicazioni e studi in questo campo che un giorno potrebbero davvero portare a terapie personalizzate in grado di ripristinare le funzioni motorie interrotte.

Anche in Italia però la ricerca progredisce, come spiega a Linkiesta Stefano Mazzoleni, ricercatore presso l’Istituto di Biorobotica della Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa, proprio grazie a una collaborazione nata in Toscana con l’Azienda Ospedaliero-Universitaria Pisana, dov’è attiva la Sezione dipartimentale centro mielolesi, che si occupa anche di proporre e validare protocolli riabilitativi innovativi. Il tipo di approccio in via di sperimentazione a Pisa è leggermente diverso da quello visto in precedenza ma con il fine comune di una ripresa dei movimenti degli arti. Si tratta di una «stimolazione elettrica funzionale, che ha come effetto l’attivazione e la conseguente contrazione di alcuni muscoli responsabili della locomozione» spiega il ricercatore «attraverso l’applicazione selettiva di corrente a bassa intensità. In questo modo, tramite l’applicazione di elettrodi superficiali posizionati in corrispondenza dei muscoli, inviamo basse dosi di corrente simulando l’impulso che il muscolo riceverebbe dal midollo spinale se fosse ancora funzionante. L’obiettivo è ridare tonicità ai muscoli che non ricevono più i comandi dal cervello da molto tempo e per questo sono inattivi da anni».

I trattamenti che vengono eseguiti a Pisa, prevedono un uso integrato di stimolazione elettrica funzionale insieme ad un cicloergometro motorizzato (FES cycling) e due robot, uno che aiuta il paziente nella prima fase di riabilitazione e un secondo che ha il compito di supportarlo durante la locomozione. Un esoscheletro, per l’appunto, già disponibile sul mercato, come quello indossato da Irene il giorno del suo matrimonio per arrivare all’altare. «Questo protocollo innovativo basato su l’utilizzo integrato di sistemi robotici e FES cycling – aggiunge Mazzoleni – crediamo possa produrre degli effetti importanti non solo sul recupero delle funzioni motorie ma anche sulla qualità della vita del paziente perché permette di regolare anche tutta una serie di funzioni fisiologiche, spesso trascurate, ma di estrema importanza per le persone con lesioni del midollo. Come il controllo della vescica e la funzione sessuale, non meno importati del recupero del cammino. Nei prossimi mesi potremo iniziare la sperimentazione clinica grazie al finanziamento di un progetto di ricerca, basato su questo approccio riabilitativo innovativo, che vede coinvolti l’Azienda Ospedaliero-Universitaria Pisana nel ruolo di coordinatore e l’Azienda Ospedaliero-Universitaria Careggi di Firenze e Scuola Superiore Sant’Anna nel ruolo di istituzioni partner». Il protocollo è rivolto sia a persone con lesioni incomplete sia a quelle con lesioni midollari complete.

«La stimolazione elettrica funzionale – conclude Mazzoleni – può avere effetti positivi sul trofismo muscolare, tendineo ed osseo, e l’ipotesi scientifica che ci proponiamo di dimostrare è basata sull’utilizzo integrato di FES cycling e sistemi robotici per la riabilitazione e l’assistenza al cammino. Questo approccio riabilitativo, in aggiunta al trattamento riabilitativo tradizionale, può avere effetti significativi sul miglioramento della qualità della vita delle persone con lesioni midollari, anche complete, che, all’interno del protocollo clinico sperimentale, potranno utilizzare un sistema robotico esoscheletrico per l’assistenza alle attività di vita quotidiana».

In collaborazione con RBS-Ricerca Biomedica e Salute