Corea del Sud: ortesi per mani mioelettriche stampate in 3D migliorano la funzione delle mani per i pazienti con lesioni al midollo spinale
Nel recente sviluppo dello sviluppo di ortesi per mano mioelettrica stampata in 3D per pazienti con lesioni del midollo spinale , i ricercatori sudcoreani propongono la progettazione di un nuovo dispositivo medico indossabile innovativo destinato ad aiutare i pazienti con lesioni del midollo spinale a raggiungere una maggiore funzionalità della mano.
Mentre i ricercatori e i produttori di tutto il mondo hanno progettato numerosi ortesi e protesi — da quelli destinati alla caviglia e ai piedi alle mani e alle braccia — i ricercatori sottolineano la motivazione dietro il loro studio in quanto sono state create così poche ortesi per le estremità superiori per una funzionalità di successo in pazienti. Precedenti ricerche si sono concentrate su materiali e forza, ma non sulla reale convenienza e facilità per i pazienti.
L’ortesi creata per questo studio funziona tramite segnali elettromiografici personalizzati (EMG) che inviano input al controller, tutti in grado di comprendere intuitivamente l’intenzione dell’utente per i pazienti con SCI cervicale. Il team ha progettato le parti in SolidWorks , quindi sono state stampate in 3D su un Moment2 , utilizzando PLA. Il dispositivo costa circa $ 230 da realizzare e questo dovrebbe diminuire ulteriormente in futuro.
L’ortesi è costituita dalle parti del bracciale, della mano e dell’anello dell’avambraccio. Il bracciale è inoltre composto da una stecca dorsale e volar dell’avambraccio, caratterizzata da un motore lineare che controlla l’estensione del polso.
“Quando il polso è esteso dal motore lineare, il filo di nylon si stringe, il che rafforza la presa della tenodesi. Pertanto, l’estensione del polso porta alla flessione simultanea delle articolazioni interfalangee e metacarpo-falangee di ogni dito, incluso il pollice “, affermano i ricercatori.
Gli utenti possono afferrare gli oggetti quando il motore è attivato, sottolineando una delle caratteristiche principali che distingue questo dispositivo dal momento che più persone possono usare il dispositivo, in particolare i pazienti con una SCI più grave e la mancanza di controllo del polso.
I ricercatori hanno impiegato una scheda microcontrollore Arduino con una piccola unità di controllo destinata alla portabilità a 10 cm × 5,3 cm × 1,7 cm e 81 g.
Dieci pazienti con SCI cervicale cronica — nove uomini e una donna tutti nella fascia di età compresa tra 31 e 65 anni — hanno partecipato allo studio dal 27 marzo 2019 al 31 aprile 2019.
Nel complesso, mentre i ricercatori hanno lavorato con i partecipanti, hanno scoperto che l’ortesi è stata in grado di “migliorare significativamente” la funzione della mano per le persone con LM cervicale e hanno ricevuto un buon feedback sull’usabilità del dispositivo. I ricercatori si aspettano anche risultati ancora migliori poiché le persone partecipanti continuano ad adattarsi al sistema.
“Inoltre, se ottimizziamo l’ortesi in termini di volume e aggiustamenti, può essere presto usata in clinica ed estesa ad altre persone con lesioni neurologiche, come pazienti con ictus o lesioni del plesso brachiale”, hanno concluso i ricercatori, a seguito dello studio.
“È ancora una fase iniziale della ricerca e alcune aree devono essere migliorate. Tuttavia, questa ortesi per mano mioelettrica stampata in 3D sembra essere conveniente e promettente da utilizzare come alternativa ai dispositivi convenzionali. Speriamo che questo studio sia la pietra angolare della ricerca sui dispositivi di assistenza che utilizzano la tecnologia di stampa 3D “.
Panoramica dello schema di controllo. I segnali sEMG registrati dagli elettrodi di superficie sono stati elaborati attraverso alcune fasi di acquisizione come l’amplificazione e il filtro passa-banda al fine di migliorare la qualità del segnale. Quindi, i valori RMS dei segnali sEMG elaborati sono stati confrontati con la soglia personalizzata. La scheda Arduino ha classificato se operare l’ortesi in base all’entità del valore RMS. 
Ogni movimento dell’ortesi stampata in 3D. a Quando il motore lineare viene attivato dai segnali sEMG, il polso viene esteso, causando la presa della tenodesi. Inoltre, il filo di nylon collegato alla punta di ogni parte dell’anello viene stretto mentre il polso si allunga, il che migliora la resistenza della presa. b Quando il motore torna al suo posto, il polso esteso e la tensione del filo di nylon vengono rilasciati e la mano diventa in una posizione neutra. ce Un soggetto sta usando l’ortesi per raccogliere una lattina pop, dadi e blocchi di legno, che sono stati usati in TRI-HFT. f Vista dall’alto dell’ortesi. g Vista dal basso dell’ortesi. Le frecce indicano il filo di nylon che collega ogni anello e stecca volar dell’avambraccio. Progettazione schematica dell’ortesi della mano. una parte ad anello. Sono state stampate in totale 8 parti di anello per ogni falange del pollice, dell’indice e del medio. b Parte della mano. c Stecca per avambraccio dorsale. d Stecca per avambraccio volare. Si noti che le strutture di guida dei cavi sono state progettate sul lato volar di ciascuna parte dell’anello e della parte della mano per guidare il filo di nylon.