PROGYM: PRogettazione, sviluppO e validazione clinica di un tutore coscia-Gamba-pIede Modulare

Obiettivi del progetto

Il recupero della deambulazione è uno degli obiettivi principali nel percorso riabilitativo di un soggetto colpito da ictus. Durante il percorso riabilitativo, quando il controllo del tronco lo permette, vengono pertanto effettuati esercizi miranti al recupero della statica eretta e successivamente al recupero della deambulazione. Nella fase del recupero della postura eretta la prescrizione di ortesi per il controllo del ginocchio-caviglia-piede (KAFO) viene spesso sottostimata per il suo effetto inibente sui pattern della deambulazione normale e per la sua interferenza sul training deambulatorio. Nella fase del recupero della deambulazione, nel caso compaia attività di controllo attivo del ginocchio, il KAFO può essere sostituito da un’ortesi di caviglia-piede (AFO). Il progetto ha l’obiettivo principale di valutare sperimentalmente, ottimizzare ed ingegnerizzare un prototipo di tutore KAFO-AFO, per arto inferiore progettato dall’Ortopedia Territi. Il punto di forte innovazione del tutore è la sua modularità che conferisce ad un singolo sistema la proprietà di assolvere al difficile compito di sostituire le classiche ortesi coscia-gamba-piede, coscia-gamba e gamba-piede cercando, nello stesso tempo, di

  1. mantenerne integre le prerogative riabilitative e accompagnare il percorso riabilitativo nel modo più appropriato, confortevole ed economico

  2. ridurre al minimo gli aspetti negativi sostanzialmente legati al peso eccessivo, all’estetica e alla limitata funzionalità.

Il tutore modulare coscia – gamba – piede è composto principalmente da una ortesi per il ginocchio ed una per la caviglia che possono essere utilizzate in maniera combinata o singolarmente a seconda delle necessità contingenti del paziente (ad esempio miglioramento delle condizioni motorie a seguito della riabilitazione) o del terapista (ad esempio in relazione alle caratteristiche dell’esercizio riabilitativo). Inoltre i singoli moduli possono essere adattati e facilmente sostituiti nel corso della terapia per seguire l'evoluzione clinica del paziente, rendendo possibile la “customizzazzione” del tutore per ogni specifico paziente. Nell’ambito del progetto si integrano competenze mediche e ingegneristiche per fornire una valutazione oggettiva e scientificamente rigorosa delle potenzialità del tutore modulare coscia – gamba – piede in uno studio clinico ad hoc su pazienti emiplegici, che prevede il confronto con un gruppo di normativi (soggetti 16 sani) e un gruppo di emiplegici che indossano tutori commerciali, tramite indicatori quantitativi di performance. Lo studio prevede l’arruolamento di pazienti con esiti post-acuti di ictus ischemico o emorragico con emiplegia/emiparesi destra o sinistra, ai quali viene assegnato in modo randomizzato l’ortesi commerciale e l’ortesi prototipale. La valutazione funzionale viene effettuata in due fasi. La prima prevede l’utilizzo di strumenti della bioingegneria per l’analisi cinematica e dinamica del cammino. A tale scopo, si effettua un’indagine preliminare all’inizio del progetto per l’individuazione delle tecnologie di analisi del movimento più adeguate allo studio, a partire da sistemi ad induzione elettromagnetica Liberty/Polhemus o sistemi indossabili basati su unità magneto-inerziali, utilizzati dall’Università Campus Bio-Medico di Roma in precedenti studi, fino a sistemi più complessi di tipo stereofotogrammetrico basati sull’utilizzo congiunto di telecamere ad infrarossi e marcatori riflettenti posizionati sulla gamba in opportuni punti di repere anatomico e relativo software di ricostruzione del moto dei marcatori nello spazio. I sistemi di ricostruzione cinematica del moto dell’arto inferiore sono utilizzati congiuntamente ad una pedana sensorizzata per il rilevamento e la misura delle forze di reazione del terreno durante il mantenimento della statica posturale e la camminata. La seconda fase si basa invece sulla somministrazione di scale cliniche quali la Barthel Index per l’autonomia, la SF-36 per la qualità della vita, l’analisi dei costi e il questionario di valutazione del grado di soddisfazione del paziente. Si definiscono inoltre nell’ambito della sperimentazione le specifiche tecniche e funzionali di un sistema sensoriale da integrare nel tutore per consentire un monitoraggio di parametri cinematici e dinamici dell’arto del paziente durante l’utilizzo del tutore. Si valuta la possibilità di integrare nel tutore sensori per la lettura della posizione delle articolazioni della gamba, sensori per la misura della pressione esercitata dal tutore sulla gamba e sensori per la misura della forza di reazione del terreno. Il monitoraggio di tali parametri ha il triplice obiettivo di arricchire la valutazione funzionale sul recupero motorio del paziente con una descrizione quantitativa delle performance motorie (in aggiunta alla valutazione con scale cliniche); monitorare lo stato di recupero del paziente e conseguentemente effettuare modifiche, aggiustamenti o adattamenti di parti del tutore in maniera congrua con l’evoluzione dello stato del paziente; verificare e prevenire la formazione di eventuali piaghe da decubito dovute al contatto tra la gamba del paziente e le parti del tutore. La realizzazione di un tutore coscia-gamba-piede sensorizzato è sicuramente uno degli aspetti più innovativi e ambiziosi del progetto, anche rispetto al panorama degli attuali tutori commerciali.

Data di inizio e fine

01/07/2009 - 01/07/2012

Responsabile del progetto

Prof.ssa Silvia Sterzi - Tutor Scientifico

Istituzione coordinatrice del progetto

Università Campus Bio-Medico di Roma - Laboratorio di Ingegneria Biomedica e Biomicrosistemi – U.O.C. di Medicina Fisica e Riabilitativa

Altre Istituzioni coinvolte

ORTOPEDIA TERRITI

Fonte/i di finanziamento

FILAS, art. 182 comma 4 lettera c della Legge Regionale 04/06 – PST, ITINERIS2