Esoscheletro, Training e Benefici

Esoscheletro, Training e Benefici
Il progetto “Facciamo 4 passi”, della Fondazione Universitaria Foro Italico, vuole dare la possibilità
alle persone con lesione spinale di poter effettuare il training propedeutico all'utilizzo
dell’esoscheletro ReWalk.
Uno degli obiettivi è quello di effettuare ricerche, studi e analisi sui dati relativi ai miglioramenti e
benefici evidenziati durante il training, come continuum degli studi realizzati in occasione
dell’ottenimento della certificazione F.D.A. (Food and Drug Administration).
Esoscheletro definizione
L’esoscheletro è un apparecchio cibernetico esterno in grado di potenziare le capacità fisiche (forza,
agilità, velocità, potenza, ecc.) dell'utilizzatore che ne viene rivestito e che costituisce una sorta di
"muscolatura artificiale", nel campo dell'ingegneria biomedica è utilizzato per aiutare disabili che
hanno perso il controllo di alcune parti del corpo.
In particolare può considerarsi come un robot indossabile per agevolare il percorso riabilitativo dei
pazienti che hanno subito lesioni midollari e che in futuro permetterà loro di camminare senza più
bisogno della carrozzina. Al riguardo sono stati finora finanziati numerosi studi per svilupparne di
migliori ancora più efficaci.
L’esoscheletro con cui finora abbiamo lavorato è il ReWalk: un esoscheletro robotico indossabile
che permette a persone con lesioni spinali di effettuare un programma di preparazione fisica adattata
assistita da mezzi automatizzati.
In parole più semplici questo apparecchio permette a tali soggetti di acquisire per periodi più o
meno lunghi la posizione ortostatica (standing) e attraverso un sistema motorizzato, di prepararsi
fisicamente a mantenere la stazione eretta e l’equilibrio durante una deambulazione robotizzata,
assistita dall’uso di stampelle.
La deambulazione è permessa dal sistema robotizzato comandato manualmente dal paziente
attraverso la supervisione di un caregiver e dell’uso di stampelle.
Storia dell’esoscheletro dalle ortesi ai sistemi robotizzati
Il sogno di permettere a chi ha subito una lesione spinale di alzarsi in piedi e camminare di nuovo
ha radici profonde.
Le tecnologiche ortesiche, come la HKAFO (hip-knee-ankle-foot orthesis) e la RGO
(reciprocanting gait orthesis), sono state di primo tentativo di risposta a questo desiderio.
Il primo dispositivo che assomiglia a ciò che oggi chiamiamo esoscheletro è stato brevettato nel
1890 dal russo Yagn.
Però fu solo nel 1960 che il dipartimento ricerche della General Electric, insieme alla Cornell
University costruirono i primi prototipi di esoscheletri robotizzati.
Nel 1970 il lavoro pioneristico di Miomir Vukobratovic, al Mihailo Pupin Institute, portò allo
sviluppo del concetto di “camminatore cinematico” ed al suo utilizzo, come mezzo riabilitativo.
Furono eseguiti più di 100 trials clinici su pazienti affetti da lesioni spinali.
Anche se le limitazioni tecnologiche dei motori, delle batterie e del computer non gli consentirono
di trasformarsi in una vera opzione, gettò le basi per lo sviluppo odierno.
Nel 2002 la FDA approva il LOKOMAT con cui inizia l’era dei cosiddetti esoscheletri non mobili,
grazie a quali la persona è sospesa su un tapis roulant, mentre il dispositivo muove le gambe
mimando il naturale pattern della camminata.
Negli stessi anni si sono sviluppati altri esoscheletri non mobili, come ReoAmbulator, ALEX,
LOPES, University of Auckland system POGO and PAM.
Successivamente grazie ai miglioramenti nelle tecnologie sono stati sviluppati diversi esoscheletri
mobili o indossabili, come Ekso, e LEGS, HAL, Mind Walker, Indego, KAFO, NUS robot,
BLEEX , HAL e PGO. Tutti questi sistemi hanno diverse modalità di funzionamento e differenti
targets riabilitativi.
L’integrazione fra i sistemi immobili ed indossabili ha poi portato alla creazione di esoscheletri che
combinano diverse caratteristiche, come WalkTrainer, SUBAR, SJTU mobile system e NaTUregaits.
Il 26 giugno 2014 la FDA approva l’utilizzo del ReWalk, come primo esoscheletro indossabile in
pazienti affetti da paraplegia, che può essere usato sia per fini riabilitativi che a autonomamente a
domicilio.
Utilizzo e benefici
Finora il ReWalk è l’unico esoscheletro ad essere approvato dal F.D.A. per poter essere usato sia in
palestra che a casa, ma nulla ostacola l'utilizzo di altri esoscheletri che in futuro potranno avere
questa approvazione. La novità è che rispetto agli altri esoscheletri il paziente, dopo adeguata
preparazione e training, può utilizzarlo anche senza la figura del fisioterapista.
E’ importante sottolineare al riguardo che può essere utilizzato anche al di fuori delle palestre, in
casa o all'esterno, ma sempre in maniera assistita, cioè con l'ausilio di una persona che abbia
acquisito esperienza nell'assistere e supervisionarne l'utilizzo.
Prima di poter beneficiare autonomamente di questo straordinario presidio, l’utilizzatore deve
completare un periodo di training presso il centro ReWalk, dove verrà valutato se idoneo ad
utilizzarlo e successivamente apprenderà da un istruttore specializzato l’utilizzo dell’esoscheletro in
modalità sempre più autonoma. Un esoscheletro è una struttura esterna che si indossa fatta di
giunture e collegamenti che corrispondono a parti del corpo umano. Un esoscheletro motorizzato,
presenta una sorgente di alimentazione che fornisce l'energia per il movimento degli arti e fornisce
una mobilità controllata dall'utente attraverso comandi manuali. L'esoscheletro potrebbe
considerarsi come un robot indossabile disegnato per le forme e le funzioni del corpo umano.
L’uso dell’esoscheletro ReWalk comporta potenziali benefici per la salute dei pazienti associati
all'incremento della mobilità, questi includono l'aumento della forza, il miglioramento del sistema
circolatorio e cardiovascolare, il miglioramento della capacità respiratoria, il miglioramento delle
funzioni vescicali ed intestinali, la riduzione della spasticità, la guarigione delle ulcere da decubito e
un possibile miglioramento dello stato psicologico e sociale. Il suo utilizzo previene inoltre
l’osteoporosi, diminuisce l’incidenza delle malattie cardiovascolari e del diabete.
Indicazioni e criteri d'inclusione
L'esoscheletro ReWalk è specificamente approvato negli Stati Uniti per l'utilizzo da persone con
paraplegia a causa di lesioni del midollo spinale (SIC) ai livelli T7 (settima vertebra toracica) a L5
(quinta vertebra lombare). Esso può essere utilizzato anche con gli infortuni di livello superiore
(livelli T4 a T6) in aree protette di riabilitazione.
Per utilizzare ReWalk, gli individui devono avere integre le funzioni motorie di mani, braccia e
spalle. Le controindicazioni includono una storia di lesioni neurologiche diverse dalla mielolesione,
spasticità grave, significative contratture, instabilità della colonna vertebrale, e fratture non
cicatrizzate degli arti o pelviche.
Possono escludere l'uso del dispositivo anche problemi medici concomitanti, quali infezioni,
condizioni
cardiovascolari
o
respiratorie,
o
piaghe
da
decubito.
I candidati ad utilizzare il dispositivo dovrebbero avere le seguenti caratteristiche:
Le mani e le spalle dovrebbero essere in grado di supportare le stampelle o un deambulatore
La densità ossea dovrebbe essere sana
Lo scheletro non presentare alcuna frattura
Dovrebbero essere già in grado di sostenere la verticalizzazione, avendo già fatto una preparazione
in tal senso
In generale dovrebbero godere di buona salute
Altezza deve essere compresa tra 160 cm e 190 cm (5'3 "-6'2")
Il peso non superare i 100 kg (220 lb)
Preparazione all'utilizzo: addestramento pazienti, fase di mantenimento e perfezionamento
dell'esercizio fisico adattato
Un team di medici specialisti valuteranno le condizioni cliniche del paziente e l’idoneità ad
utilizzare l’esoscheletro, in termini di caratteristiche fisiche, cliniche ed attitudinali.
Verranno svolte gratuitamente la visita medica e due sessioni test per comprendere la reale
possibilità di utilizzo del Rewalk, durante la quale verranno testati equilibrio, stabilità, capacità di
verticalizzazione, esercizi di standing, e la performance di qualche passo con l’esoscheletro.
Successivamente si passerà alla fase di addestramento vera e propria con circa 20 sessioni della
durata di circa 2 ore con cadenza bisettimanale, durante le quali il paziente familiarizzerà sempre di
più con l’esoscheletro e ne imparerà l’utilizzo e le strategie per ottenere da questo le migliori
performances.
Il training in questione prevede la sua esecuzione in spazi indoor (quindi con pavimentazione da
interno), dove strutturare la pratica e l’allenamento all’uso dell’esoscheletro. Nelle sessioni il
paziente impara la gestione dell’esoscheletro, dalla programmazione all’uso dello stesso quando
indossato. Si effettuano esercizi per i passaggi posturali, per l’uso delle canadesi, per il controllo
equilibrio del tronco (che di fatto controlla e gestisce il core). Il training prevede l’uso dello
scheletro nelle ADL e nell’esecuzione delle scale quando concesso dallo status di allenamento del
paziente.