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Spinal Cord Injury could lead to disability and paralysis. Robotic devices are giving injured people a chance for mobility and rehabilitation. Early rehabilitation is important to prevent joint contractures and the loss of muscle strength. Robotic exoskeleton rehabilitation systems developed in 2017 at Sant’Anna School (CLIMB project) showed that spinal cord injury patients with moderate to mild impairment demonstrated the greatest functional and motor performance gains in the upper extremity. Antonio Frisoli is now working on a soft robotic device for hand rehabilitation with the support of the Azienda Ospedaliera Universitaria - Careggi, Habilia Association and ATP - Associazione Toscana Paraplegici.  Experiments on physical interaction will be performed using motor control theories to a more complex framework including 3D force fields acting at the joint level. Advances in these wearable devices is expected to have an important impact on clinical exoskeletons, leading to the design of innovative approaches to rehabilitation with the training of inter-joint coordination, supporting patients to reach their full functional potential.

The spinal cord injury refers to damage to the spinal cord resulting from trauma or from disease or degeneration. The average age at injury has increased from 29 years during the 1970s to 42 years currently. In Italy, the estimated annual incidence is 18 to 20 cases per 1,000 population.

In 2017, the CLIMB project by TECIP institute of Sant’Anna School and the Unità Spinale CTO Careggi have received funding from the CR Firenze Foundation for developing ergonomic and human-centered exoskeletons to help patients with spinal cord injuries becoming more independent Robotic gait training is aimed to allow injured people to stand, walk, reach and grip objects. This soft robotics application represents a significant evolution designed to embody natural behaviors, such as smooth movements, resilience, and safety to increase variable impedance optimization and enable a safe interaction with the environment.

Utilizzare le innovazioni raggiunte nei campi degli esoscheletri, della soft robotics e del miocontrollo di sistemi robotici per sviluppare nuove tecnologie robotiche per la riabilitazione e l’assistenza della mano tetraplegica del paziente mieloleso.

Questo è l’obiettivo del nuovo progetto di ricerca finanziato dalla Fondazione Cassa di Risparmio di Firenze che l’Istituto TeCIP, Tecnologie della Comunicazione, dell’Informazione e della Percezione, con la supervisione scientifica di Antonio Frisoli, docente del Laboratorio PERCRO dell’Istituto, svilupperà nei prossimi due anni con la collaborazione dell’Azienda Ospedaliera Universitaria di Careggi, e la partecipazione dell'Associazione Habilia e dell’Associazione  Toscana Paraplegici  ATP.  

L’intento è quello di sperimentare  nuove  tecnologie  di  ‘soft robotics’ (‘robotica soffice’) per creare esoscheletri robotici per la mano, leggeri e indossabili, in grado di restituire ai pazienti con tetraplegia la funzione manuale più naturale e migliorarne il reinserimento nella vita sociale.

La  lesione  midollare  è  la  conseguenza  di  traumi  spinali  con  un  deficit  totale  o  parziale  di  varie funzioni come mobilità e sensibilità ed è tra le patologie più invalidanti che colpiscono in media pazienti giovani (29 anni). In  Italia l’incidenza della lesione midollare  è di circa 18/20 nuovi casi l’anno per 1.000 abitanti. L’Unità Spinale di Careggi è oggi un punto di riferimento per le persone con lesione midollare a livello nazionale e in particolare del centro Italia. 

Il progetto prosegue con l’intento di supportare le persone affette da lesione midollare intrapreso con CLIMB, il progetto toscano per la sperimentazione clinica dell’uso degli esoscheletri robotici indossabili a cui ha partecipato l’Istituto TeCIP ed i cui risultati sono stati presentati a dicembre 2017. In questo caso si trattava della sperimentazione clinica di un esoscheletro per consentire il movimento e il cammino alle gambe paralizzate supportando, quando possibile, le capacità muscolari rimaste dopo la lesione del midollo spinale. Uno strumento di esercizio e riabilitazione di nuova generazione per consentire ai pazienti di non utilizzare la sedia a rotelle e mantenere la stazione eretta per la deambulazione con il miglioramento non solo dell’autonomia ma anche della funzione degli organi interni, e quindi dello stato di salute generale dell’individuo.

La nuova sfida sarà quella di applicare le tecnologie innovative della soft robotics per l’assistenza della mano tetraplegica per fornire un ulteriore aiuto alle persone affette da questa patologia.