Smart Rehab

Italian Research (December 2019 / September 2022)

Smart Rehab: Dispositivi innovativi basati su Materiali Avanzati (Fluidi ElettroReologici) per applicazioni in ambito riabilitativo per arto inferiore

  • Programma: POR FESR Sicilia 2014-2020 Azione 1.1.5
  • Coordinatore: Signo Motus
  • Consorzio: 8 partners (IT)
  • Spese ammissibili (Signo Motus): € 1.128.953,36
  • Contributo richiesto (Signo Motus): € 839.856,06

Abstract

Il presente progetto prevede lo sviluppo, la validazione in ambiente di laboratorio (TRL4), in ambiente pertinente (TRL5) e la dimostrazione in ambiente pertinente (TRL6) di dispositivi robotici riabilitativi semi-attivi indossabili a basso costo basati su Materiali Avanzati (Fluidi ElettroReologici) finalizzati all'ottimizzazione ed alla personalizzazione del trattamento di riabilitazione per l’arto inferiore. I dispositivi modulari vengono indossati dal paziente abilitando l'esecuzione di esercizi riabilitativi in ambiente virtuale in riferimento ad uno specifico target personalizzato in relazione al percorso riabilitativo previsto. Il dispositivo, durante l’esecuzione del movimento, può essere programmato per generare una resistenza variabile in relazione alla posizione ed all'intenzione di moto del paziente. Tale personalizzazione è selettiva rispetto ai differenti distretti muscolari di ciascuna articolazione dell'arto inferiore (ginocchio e caviglia), abilitando il training motorio in pazienti con esiti da post-trauma (ortopedici) o da ictus (neurologici), incrementandone il tono muscolare ed il recupero funzionale. Il dispositivo è in grado, ad esempio, di simulare l’effetto di una trattamento riabilitativo in acqua facendo interagire il paziente con una resistenza viscosa variabile. L'integrazione con sistemi di realtà virtuale/realtà aumentata (VR/AR) consente inoltre il coinvolgimento del paziente immergendolo in scenari virtuali, incrementando l'aderenza e l'efficacia del trattamento riabilitativo mediante meccanismi di "rewarding" e feedback personalizzati sulla base del completamento degli esercizi e dei risultati raggiunti. Il dispositivo indossabile modulare presenta una catena cinematica compatibile con la catena anatomica del paziente (1 o 2 gradi di libertà per la riabilitazione dell’articolazione del ginocchio e 2 o 3 gradi di libertà per la riabilitazione della caviglia). La specifica configurazione dei giunti e la presenza di link regolabili consente di avere un'elevata adattabilità ai differenti parametri antropometrici dei pazienti e di semplificare le procedure di vestizione e rimozione.

Il sistema, equipaggiato con un controller ed un modulo di alimentazione (batteria/alimentatore), è connesso ad un dispositivo remoto (PC o smartphone) attraverso un canale di comunicazione wireless (WiFi/Bluetooth). Un'applicazione software viene utilizzata per: il controllo del dispositivo; la programmazione degli esercizi; l'acquisizione dati; il controllo dei risultati rispetto al target atteso. I professionisti hanno a disposizione un ambiente per impostare le sessioni riabilitative e valutare i progressi raggiunti da ciascun paziente. Possono essere configurati differenti protocolli riabilitativi e relativi esercizi al fine di raggiungere specifici target clinici in relazione alle necessità dei pazienti. In particolare, tali dispositivi saranno testati in:

  • riabilitazione ortopedica: recupero funzionale post operatorio per protesi d’anca, ginocchio, caviglia (con valutazione del possibile utilizzo a casa del paziente beneficiando del basso costo dei dispositivi);
  • riabilitazione neurologica (e.g. ictus celebrale): verticalizzazione precoce di pazienti con esiti da ictus e recupero del cammino.
Il progetto prevede le seguenti attività correlate:

  • definizione dei requisiti funzionali e delle specifiche tecniche dei dispositivi mediante il contributo di centri clinici di riferimento (FASE I)
  • attività di ricerca e sviluppo sui Fluidi ER con il doppio obiettivo di mantenere un elevato livello tecnologico (miglioramento delle prestazioni attuali) e di ottimizzarne i processi produttivi (dal laboratorio all'industria) (FASE II);
  • progettazione dei dispositivi con verifica sperimentale preliminare in merito a punti chiave quali usabilità, spazio di lavoro, vestibilità (FASE III);
  • realizzazione (versione alfa) dei dispositivi e validazione in laboratorio (TRL4) con successivo upgrade (versione beta) e validazione in ambiente pertinente (TRL5) (FASE IV);
  • realizzazione (versione finale) dei dispositivi e dimostrazione in ambiente pertinente (TRL6) mediante un'idonea sperimentazione clinica (FASE V).
In conclusione, all’interno del progetto, è previsto lo sviluppo, la prototipazione e la dimostrazione in ambiente pertinente (TRL 6) di dispositivi semi-attivi indossabili modulari a basso costo per la riabilitazione motoria dell'arto inferiore composti da un dispositivo modulare per ginocchio (1 o 2 DOF) ed uno per caviglia (2 o 3 DOF).