Esoscheletri attivi per gli arti inferiori nella locomozione

Gli esoscheletri attivi per gli arti inferiori sono robot indossabili motorizzati che azionano o assistono l'anca, il ginocchio e la caviglia per consentire o riaddestrare la deambulazione. Sono studiati in due ruoli principali: come ausili alla mobilità che permettono a persone con grave paralisi degli arti inferiori — come la lesione midollare motorio-completa — di stare in piedi e camminare, e come piattaforme per la riabilitazione dell'andatura che erogano una pratica intensa e ripetitiva nel contesto della riabilitazione neurologica, ad esempio dopo un ictus. Il loro funzionamento è organizzato attorno al ciclo del passo, applicando assistenza in fase con l'appoggio e il volo.

Definition

Un esoscheletro attivo per gli arti inferiori è un'ortesi indossabile motorizzata che interessa uno o più articolazioni degli arti inferiori e fornisce una coppia attuata, sincronizzata con il ciclo del passo, per consentire la stazione eretta e la deambulazione oppure per guidare un addestramento specifico dell'andatura.

Scope

L'argomento riguarda la funzione, le popolazioni di riferimento e la logica riabilitativa degli esoscheletri motorizzati per gli arti inferiori nella deambulazione, unitamente alla logica delle fasi del passo e alle strategie assistive che li governano. Non comprende dispositivi per gli arti superiori, ortesi passive né arti protesici (trattati in argomenti adiacenti). Si tratta di una panoramica di riferimento educativo; non costituisce un protocollo clinico, una norma di idoneità né una raccomandazione di dispositivo.

Core questions

• In che modo gli esoscheletri motorizzati per gli arti inferiori consentono o riaddestrare la deambulazione?
• Quali popolazioni sono state studiate — lesioni midollari, ictus e altri?
• Come viene coordinata l'assistenza con le fasi del ciclo del passo?
• Qual è la logica riabilitativa della pratica robotizzata ad alta ripetizione dell'andatura?

Key concepts

• Ciclo del passo e controllo per fasi
• Supporto in fase di appoggio e assistenza durante il volo
• Riabilitazione robotizzata dell'andatura
• Strategie di assistenza secondo necessità
• Dispositivi per deambulazione libera versus su tapis roulant
• Pratica ripetitiva specifica per il compito
• Dipendenza dall'equilibrio e dalle stampelle o dal deambulatore

Mechanisms

Gli esoscheletri motorizzati per gli arti inferiori rilevano la postura e la fase del passo del portatore ed erogano una coppia attuata all'anca e al ginocchio (e talvolta alla caviglia) per sostenere il peso corporeo durante l'appoggio e per avanzare l'arto durante il volo. I dispositivi per la deambulazione libera destinati alle persone con paralisi generano schemi di passi predefiniti innescati dallo spostamento del peso o da un controllore, tipicamente con l'ausilio di stampelle o di un deambulatore per l'equilibrio [esquenazi-2012]. I dispositivi per la riabilitazione mirano invece a elicitare e modellare il movimento proprio del paziente: le strategie di assistenza secondo necessità e di guida della traiettoria forniscono solo l'aiuto necessario a completare un passo [banala-2009][bortole-2015]. Tra i diversi progetti, le rassegne organizzano la logica assistiva attorno al ciclo del passo e al livello di supporto fornito in ciascuna fase [yan-2015].

Clinical relevance

Questi dispositivi sono studiati come mezzo per ripristinare la mobilità in posizione eretta nelle persone con grave compromissione degli arti inferiori e per intensificare la pratica dell'andatura durante la riabilitazione. Le prime segnalazioni cliniche descrivono la deambulazione con esoscheletri per uso esterno in soggetti con lesione midollare [esquenazi-2012] e la fattibilità della riabilitazione robotizzata dell'andatura dopo ictus [bortole-2015]. Questa voce descrive il funzionamento dei dispositivi e gli ambiti di studio; non stabilisce criteri di idoneità, dosaggi né esiti per alcun individuo specifico, che richiedono una valutazione specialistica.

Evidence & guidelines

Le evidenze attuali provengono prevalentemente da studi di fattibilità, casistiche di piccole dimensioni e rassegne ingegneristiche, piuttosto che da ampi studi randomizzati [esquenazi-2012][bortole-2015][yan-2015]. I risultati relativi alla velocità di marcia, alla resistenza e al trasferimento alla deambulazione non assistita rimangono preliminari e specifici per dispositivo; si raccomanda ai lettori di consultare rassegne sistematiche aggiornate e le informazioni regolamentari relative a ciascun prodotto specifico.

History

La riabilitazione robotizzata dell'andatura si è sviluppata inizialmente attorno a sistemi fissi su tapis roulant nella seconda metà degli anni Novanta e nei primi anni Duemila, per poi evolversi verso esoscheletri portatili per deambulazione libera nel corso degli anni Dieci. La ricerca sugli esoscheletri per gli arti inferiori ha consolidato i concetti di addestramento dell'andatura con assistenza secondo necessità [banala-2009], e i sistemi indossabili per uso esterno hanno esteso la deambulazione motorizzata alle persone con lesione midollare motorio-completa [esquenazi-2012], con lavori paralleli che hanno esteso l'approccio alla riabilitazione post-ictus [bortole-2015].

Debates

I guadagni della riabilitazione robotizzata dell'andatura si trasferiscono alla deambulazione non assistita?

Se la pratica ripetitiva con deambulazione guidata dal dispositivo si traduca in un miglioramento della deambulazione autonoma rimane controverso, con risultati variabili in base alla popolazione, al dispositivo e al protocollo di addestramento.

Quanto dovrebbe fare il dispositivo al posto del paziente?

Guidare completamente l'arto garantisce una cinematica corretta, ma potrebbe ridurre lo sforzo volontario; il controllo con assistenza secondo necessità mira invece a mantenere il paziente attivamente coinvolto; l'equilibrio ottimale tra le due strategie non è ancora definito.

Seminal works

• esquenazi-2012
• banala-2009
• bortole-2015

Frequently asked questions

Un esoscheletro motorizzato può consentire a una persona con paralisi di camminare di nuovo?

Alcuni esoscheletri per deambulazione libera hanno permesso a persone con lesione midollare motorio-completa di stare in piedi e camminare nei contesti di studio, di norma con l'ausilio di stampelle o di un deambulatore per l'equilibrio. I risultati sono specifici per dispositivo e persona, e l'utilizzo richiede supervisione clinica; questa voce ha finalità educative e non garantisce alcun risultato.

Perché gli esoscheletri per gli arti inferiori vengono utilizzati nella riabilitazione dell'ictus?

Essi possono erogare molte ripetizioni di passi guidati o assistiti, il che si allinea con la logica riabilitativa della pratica specifica per il compito ad alta intensità. Se ciò migliori la deambulazione autonoma varia a seconda del paziente e del protocollo ed è ancora oggetto di studio.