Roma – E’ stata testata con successo la prima protesi di mano al mondo a controllo magnetico, capace di riprodurre i movimenti pensati da chi la indossa e di dosare la forza quando si afferrano oggetti fragili. A metterla a punto è stata un team di ricerca dell’Istituto di BioRobotica della Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa, coordinato da Christian Cipriani, in uno studio pubblicato sulla rivista Science Robotics. La protesi funziona senza nessun filo, nessuna connessione elettrica, ma solo con magneti e muscoli che controllano i movimenti delle dita e permettono di compiere azioni quotidiane come aprire un barattolo, usare un cacciavite, raccogliere una monetina. In particolare i ricercatori hanno sviluppato un sistema di interfaccia tra il braccio residuo della persona amputata e la mano robotica radicalmente nuovo, che prevede l’impianto di piccoli magneti nei muscoli dell’avambraccio, in grado di decodificare le intenzioni motorie. L’impianto, integrato alla mano robotica Mia-Hand, sviluppata dalla spin-off Prensilia, è stato sperimentato con successo sul primo paziente, un ragazzo italiano di nome Daniel di 34 anni, che ha potuto indossare la protesi per 6 settimane. I risultati della sperimentazione rappresentano un significativo passo in avanti per il futuro delle protesi. “Questo risultato corona un percorso di ricerca lungo decenni”, dichiara Christian Cipriani, professore ordinario presso l’Istituto di BioRobotica della Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa. “Siamo finalmente riusciti a sviluppare una protesi funzionale alle esigenze di una persona che ha perso una mano”, aggiunge. Quello che i ricercatori sono riusciti a ottenere è il controllo miocinetico, ovvero la decodifica delle intenzioni motorie attraverso magneti impiantabili nei muscoli. L’idea alla base della nuova interfaccia, sviluppata all’interno del progetto MYKI, finanziato dalla Commissione Europea tramite un ERC Starting Grant, è quella di usare dei piccoli magneti, delle dimensioni di qualche millimetro, da impiantare nei muscoli residui del braccio amputato e usare il movimento della contrazione per aprire e chiudere le dita. “Ci sono 20 muscoli nell’avambraccio e molti di questi controllano la mano”, spiega Cipriani. “Molte persone che perdono una mano continuano a sentirla come se fosse ancora al suo posto e i muscoli residui si muovono in risposta al comando che arriva dal cervello”, aggiunge. Il team di ricerca ha mappato i movimenti e li ha tradotti in segnali per controllare le dita della mano robotica. I magneti infatti sono dotati di un naturale campo magnetico che può essere tracciato nello spazio. Quando il muscolo si contrae, il magnete si muove e uno speciale algoritmo traduce questo cambiamento in un comando specifico per la mano robotica. Daniel, il primo paziente su cui è stato testato il sistema, ha perso la mano sinistra nel settembre del 2022. “Mi sono ritrovato all’improvviso senza una mano: un momento prima ce l’avevo e un momento dopo è completamente scomparsa”, racconta. È stato scelto come volontario dello studio perché sentiva ancora la presenza della mano e i muscoli residui del suo braccio rispondevano alle intenzioni di movimento. Nell’aprile del 2023 Daniel è stato sottoposto a un intervento chirurgico per impiantare i magneti nel suo braccio. L’intervento è stato realizzato presso l’Azienda Ospedaliero-Universitaria Pisana (AOUP), grazie alla collaborazione di un team coordinato dal dottor Lorenzo Andreani dell’Unità operativa Ortopedia e Traumatologia 2. “Si tratta di un progresso significativo nel campo della medicina protesica avanzata – dichiara Andreani – e l’intervento ha avuto successo grazie a un attento processo di selezione del paziente basato su criteri rigorosi. Una delle sfide più complesse è stata l’identificazione dei muscoli residui nella zona dell’amputazione, selezionati con precisione tramite le immagini della risonanza magnetica e dell’elettromiografia preoperatorie, anche se poi le condizioni effettive del tessuto a causa di cicatrizzazioni e fibrosi hanno richiesto un adattamento intraoperatorio”. E continua: “Nonostante queste difficoltà siamo riusciti a completare l’impianto e a stabilire le connessioni: un successo impossibile senza la collaborazione di un team eccezionale che ringrazio, a partire dalla dottoressa Manuela Nicastro, responsabile dell’anestesia, agli infermieri che hanno lavorato con dedizione e professionalità, contribuendo in modo decisivo al buon esito dell’operazione, che rappresenta un importante passo avanti nella ricerca medica”. In totale sono stati impiantati sei magneti: per ciascuno di questi, si è dovuto localizzare e isolare il muscolo, posizionare il magnete e verificare che il campo dei magneti fosse indirizzato allo stesso modo. Una settimana di riposo per accertarsi che non ci fossero rigetti causati dall’operazione e poi Daniel ha potuto indossare e provare la mano robotica. “Per rendere più facile la connessione tra il braccio residuo dove sono stati impiantati i magneti e la mano robotica, abbiamo realizzato una invasatura protesica in fibra di carbonio che contiene il sistema elettronico in grado di localizzare lo spostamento dei magneti”, spiega Cipriani. I risultati della sperimentazione sono andati ben oltre le più rosee previsioni: Daniel è riuscito a controllare i movimenti delle dita, ha raccolto e spostato oggetti di forme diverse, ha compiuto classiche azioni quotidiane come aprire un barattolo, usare un cacciavite, tagliare con un coltello, chiudere una zip; è stato in grado di controllare la forza quando ha dovuto afferrare oggetti fragili. “Questo sistema mi ha permesso di recuperare sensazioni ed emozioni perdute: è stato come muovere di nuovo la propria mano”, racconta Daniel. “Siamo pronti a estendere questi risultati a una casistica più ampia di amputazioni”, conclude Cipriani. (30Science.com)
