Ortesi di dito bistabile personalizzabile: una nuova via per riabilitazione e artrite

Un gruppo della Carnegie Mellon University (CMU) ha progettato un’ortesi di dito 3D-stampata che può passare, su richiesta, tra due stati meccanici: rigido (immobilizzazione) e flessibile (mobilizzazione). Il passaggio di stato sfrutta una geometria bistabile: l’utente imprime una spinta o una lieve flessione e il tutore cambia configurazione senza attuatori o elettronica. L’obiettivo è consentire l’immobilizzazione quando serve e la mobilità durante gli esercizi, evitando di togliere e rimettere il tutore più volte al giorno.

Chi c’è dietro

Il lavoro è firmato da ricercatori della School of Computer Science/HCII e dell’Interactive Structures Lab della Carnegie Mellon University. Il team include, tra gli altri, Yuyu Lin (prima autrice) e Alexandra Ion (docente HCII e direttrice dell’ISL). Il progetto è stato presentato alla conferenza ACM UIST 2025 con DOI pubblico.

Come funziona la bistabilità

La struttura ricorda i “slap bracelet”: componenti con due posizioni di equilibrio. Finché non si supera una soglia di energia, il sistema resta nello stato corrente; oltre la soglia scatta nello stato alternativo. Traslato su un tutore per le dita, questo consente di alternare stabilità per proteggere l’articolazione e flessibilità per esercizi e attività quotidiane, con attivazione rapida e controllabile dall’utente.

Personalizzazione guidata dai dati del paziente

La pipeline software acquisisce:

• dimensioni del dito,

• forza (con dinamometro o misuratore di forza),

• range di movimento (angolo di estensione/flessione).

Questi dati alimentano una simulazione che stima la coppia necessaria per il passaggio di stato e genera un modello 3D parametrico. Il file è pronto per la stampa e l’ortesi risulta pronta all’uso, senza assemblaggi.

Validazione clinica preliminare

• Studio pilota con 10 soggetti sani: usabilità e vestibilità verificate.

• Case study di 2 settimane con una paziente: supporto alle attività quotidiane e all’esecuzione del programma riabilitativo, con focalizzazione sulla articolazione interfalangea prossimale (PIP), notoriamente critica da trattare.

Stampa 3D e progettazione

L’ortesi è pensata per essere stampata in un unico pezzo con tecniche di produzione additiva polimerica. La geometria integra la cinematica bistabile e i punti di contatto con il dito; la personalizzazione geometrica è ottenuta via software, così da adattare soglia di commutazione e comfort al singolo paziente. Questa impostazione riduce tempi di iterazione e costi di adattamento rispetto a tutori statici tradizionali.

Impatto atteso

• Aderenza terapeutica: meno attriti pratici (niente rimozioni continue), più probabilità di rispettare i protocolli di mobilizzazione precoce.

• Operatività quotidiana: possibilità di digitare, afferrare e svolgere attività leggere nel “modo flessibile”, tornando allo stato rigido quando serve stabilità.

• Scalabilità: combinazione di file parametrici e stampa 3D rende replicabile il percorso in contesti clinici e di laboratorio, con margini di integrazione futura di metriche cliniche aggiuntive.