Il programma di lavoro sarà realizzato in 36 mesi ed è suddiviso nei WorkPackage (WP) approfonditi di seguito.
WP1 - Analisi preliminare e definizione di requisiti e specifiche [M1-M5]
L'obiettivo specifico di questo WP è di (a) effettuare un'analisi accurata delle soluzioni di controllo e sensorizzazione di protesi di mano presenti in letteratura, sia in ambito di ricerca che in ambito commerciale; (b) effettuare un'analisi delle esigenze degli utilizzatori finali in aggiunta ad un'analisi critica delle esperienze pregresse di UCBM e dei lavori recenti in letteratura su impianti neurali su uomo per controllo di protesi; (c) definire i requisiti e le specifiche che il sistema protesico finale dovrà avere per rispondere alle esigenze cliniche e di mercato.
WP2 - Sottosistema di controllo della mano protesica [M1-M24]
Il WP2 ha l’obiettivo di sviluppare un sistema di controllo per la mano protesica che, ricevendo dal classificatore EMG l’informazione sul tipo di compito da realizzare, definisce i comandi motori da inviare agli attuatori della protesi per effettuare il compito di presa desiderato con il giusto livello di forza. A tale scopo, si effettueranno studi preliminari su uomo per definire pattern di movimento e livelli di forza da replicare sulla protesi. Si passerà dunque allo sviluppo di un controllore distribuito su due livelli (alto livello e basso livello) dedicati, rispettivamente, alla pianificazione del compito di presa con pattern simili a quelli naturali e al controllo della posizione delle dita e della forza da applicare nell’interazione con l’oggetto. Nel sistema di controllo di basso livello si prevede quindi di introdurre un loop di controllo di forza/posizione che vada a regolare finemente la forza di chiusura, sulla base delle informazioni provenienti dal sottosistema di sensorizzazione tattile.
WP3 - Sottosistema di sensorizzazione tattile [M6-M28]
L’obiettivo è la progettazione (previa un’attenta analisi e valutazione dei rischi connessi) e la realizzazione del sistema sensoriale. In particolare, si procederà all’integrazione della componentistica commerciale e di quella custom utilizzando tecnologie standard di microfabbricazione e prototipazione rapida.
WP4 - Sottosistema di interfacciamento verso SNP [M6-M28]
In questo WP verrà sviluppato il sistema di interfacciamento tra la protesi di mano biomeccatronica e il SNP del paziente. Il segnale efferente sull'intenzione di moto del soggetto sarà estratto tramite EMG, mentre il segnale afferente verrà trasmesso attraverso interfacce intraneurali.
WP5 - Integrazione di sistema [M29-M31]
Il Work Package 5 ha l'obiettivo di ottenere un prototipo della protesi integrando le componenti hardware e software sviluppate nei WP precedenti su una protesi già esistente, individuata nel WP1. La scelta della protesi ricadrà su una mano poliarticolata con architettura di controllo aperta: requisito indispensabile per poter procedere alla modifica del software di controllo della protesi, integrando il feedback sensoriale tattile e abilitando il comando diretto degli attuatori.
Per raggiungere tale obiettivo si procederà con l’integrazione dei componenti hardware sviluppate nei WP precedenti (WP2, WP3 e WP4) e con l’integrazione, in un unico ambiente di sviluppo, delle componenti software.
WP6 - Validazione sperimentale e valutazione clinica [M13-M34]
L’obiettivo di questo WP è: (a) Definire ed eseguire le procedure cliniche per l’impianto di elettrodi intraneurali nei nervi periferici di un soggetto amputato opportunamente reclutato; (b) Validare sperimentalmente (in sinergia con altri progetti attivi) il sistema protesico messo a punto nel WP5, a valle della definizione ed approvazione del protocollo sperimentale da parte degli enti competenti.
WP7 - Ricerca traslazionale per la valorizzazione dei risultati e piani di follow-up [M1-M36]
Il WP7 ha i seguenti obiettivi:
- valutare la ricaduta applicativa di tutti i risultati intermedi e finali del progetto, così da favorire la traslazione di tali risultati all’applicazione clinica. A tal fine, ogni risultato verrà valutato in termini di rapporto costo/beneficio, aspetti bioetici, aspetti clinico/psicologici legati all'accettabilità delle soluzioni tecnologiche da parte degli utenti, analisi dei rischi e dell'affidabilità delle tecnologie proposte, ecc.;
- elaborare le roadmap progettuali per lo sviluppo e l’ingegnerizzazione di soluzioni e dispositivi innovativi direttamente derivanti dal progetto. A tal fine, saranno valutate le esigenze dei pazienti in relazioni alle soluzioni direttamente derivanti dai risultati del progetto e individuate le eventuali modifiche da apportare ad esse in modo da renderle sicure ed affidabili, oltre che più fruibili ed accettabili, rispetto allo stato dell’arte commerciale;
- elaborare i piani di follow-up del progetto, in particolare attraverso la definizione di road map scientifiche e tecnologiche per l’ulteriore sviluppo delle attività di ricerca nel campo della protesica, anche mediante lo sfruttamento delle opportunità offerte dai programmi HORIZON2020, dal Piano Nazionale di Ricerca e altre potenziali fonti di finanziamento della ricerca.
WP8 - Divulgazione dei risultati [M1-M36]
Il presente WP ha lo scopo di promuovere attività di divulgazione verso (i) la comunità scientifica nazionale e internazionale e il più ampio pubblico su informazioni riguardanti il progetto, compresi gli obiettivi raggiunti, i dati ottenuti e le tecnologie sviluppate; (ii) tutti i componenti dei team coinvolti nel progetto e il personale medico e tecnico INAIL in generale, sugli avanzamenti del progetto e gli aggiornamenti sugli sviluppi più recenti nell'ambito protesico.
WP9 - Coordinamento e gestione del progetto [M1-M36]
Il progetto richiederà un’attenta e tempestiva impostazione, pianificazione e gestione delle attività al fine di raggiungere gli obiettivi citati, nel rispetto dei tempi, dei costi e della qualità prevista. A tal fine, inoltre, dovrà essere garantita una fluida gestione dell’informazione verso tutti i partner e gli stakeholders della collaborazione, sia all’interno sia all’esterno dei due enti.