WAY - Wearable interfaces for hand function recovery
Le funzioni motorie e sensoriali delle nostre mani possono essere gravemente compromesse da amputazioni o da lesioni neurologiche. Soltanto in Europa, ogni anno, ci sono circa 2.000 nuove amputazioni di mano e circa 7.500 nuove lesioni al midollo spinale – di cui una percentuale significativa influenza le funzionalità della mano. Per questa ragione il recupero delle capacità motorie e sensoriali di una mano rappresenta uno dei principali obiettivi di settori come la Bioingegneria e la neuroscienza applicata.
Partendo da questo contesto, si è sviluppato il progetto di ricerca WAY, coordinato dal prof. Christian Cipriani e finanziato dalla Commissione Europea all’interno del Settimo Programma Quadro per la ricerca e lo sviluppo tecnologico (FP7-ICT-288551, ottobre 2011-maggio 2015, con un finanziamento pari a 2,5 M€).
WAY ha proposto interfacce uomo-macchina indossabile e non invasive, e dispositivi di assistenza come protesi di mano robotica ed esoscheletri, con lo scopo di migliorare la qualità della vita degli individui con lesioni neurologiche o amputazione. Il progetto ha affrontato due differenti scenari clinici: il primo ha preso in esame i casi di amputazione di arto superiore attraverso la realizzazione di una protesi di mano abile; il secondo si è concentrato sugli individui che hanno una funzionalità limitata della mano e che possono recuperare parte della capacità di movimento attraverso un esoscheletro robotico indossabile.
Oltre all'Artificial Hands Area e alla Neuro Robotics Area (in particolar modo il Wearable Robotics Lab), il progetto WAY ha visto la partecipazione di cinque partner provenienti da altrettanti paesi europei: Università di Umea, Università di Tubinga, Scuola Universitaria Professionale della Svizzera Italiana IDSIA, Istituto clinico di riabilitazione Guttman, Ossur.
I risultati del progetto sono presentati nel video sottostante.
ENTE FINANZIATORE: Commissione Europea
NUMERO DEL PROGETTO: 288551
PERIODO E DURATA DEL PROGETTO: 2011-2015 (44 MESI)
FINANZIAMENTO A ARTIFICIAL HANDS AREA: 600 K€
FINANZIAMENTO COMPLESSIVO: 2.25 M€
Pubblicazioni scientifiche
Articoli su rivista
- I. Strazzulla, M. Nowak, M. Controzzi, C. Cipriani, C. Castellini, Online Bimanual Manipulation Using Surface Electromyography and Incremental Learning, IEEE Trans. on Neural Systems and Rehabilitation Engineering, vol. 25, no. 3, pp. 227-234, 2017 (on line version 2016);
- H. Al-Angari, G. Kanitz, S. Tarantino, C. Cipriani, Distance and Mutual Information Methods for EMG Feature and Channel Subset Selection for Classification of Hand Movements, Biomedical Signal Processing and Control, vol. 27, pp. 24-31, 2016;
- F. Clemente, M. D’Alonzo, M. Controzzi, B. Edin, C. Cipriani, Non-invasive, temporally discrete feedback of object contact and release improves grasp control of closed-loop myoelectric transradial prostheses, IEEE Trans. on Neural Systems and Rehabilitation Engineering, vol. 34, no. 12, pp. 1314-1421, 2016 (on line version 2015);
- S. Crea, M. D’Alonzo, N. Vitiello, C. Cipriani, The rubber foot illusion, Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation, vol. 12, no. 77, 2015;
- S. Crea, C. Cipriani, M. Donati, M. C. Carrozza, N. Vitiello, Providing time-discrete gait information by wearable feedback apparatus for lower-limb amputees: usability and functional validation, IEEE Trans. on Neural Systems and Rehabilitation Engineering, vol. 23, no. 2, pp.250-257, 2015;
- J.L. Segil, M. Controzzi, R.F. Weir, C. Cipriani, Comparative study of State of the Art Myoelectric Controllers for Advanced Prosthetic Hands using Virtual and Physical Assessment, Journal of Rehabilitation Research & Development, vol. 51, no.9, pp. 1439-1454, 2014;
- M. D'Alonzo, F. Clemente, C. Cipriani, Vibrotactile stimulation promotes embodiment of an alien hand in amputees with phantom sensations, IEEE Trans. on Neural Systems and Rehabilitation Engineering, vol. 23, no. 3, pp. 450-457, 2015. (Online version 2014); Articolo in primo piano
- C. Cipriani, J. Segil, F. Clemente, R. Weir, B. Edin, Humans can integrate feedback of discrete events in their sensorimotor control of a robotic hand, Experimental Brain Research, vol. 232, no. 11, pp. 3421-3429, 2014;
- C. Cipriani, J. Segil, A. Birdwell, R. Weir, Dexterous control of a prosthetic hand using fine-wire intramuscular electrodes in targeted extrinsic muscles, IEEE Trans. on Neural Systems and Rehabilitation Engineering, vol. 22, no. 4, pp. 828-836, 2014; Video - Scarica l'articolo. Articolo in primo piano
- M. D’Alonzo, S. Dosen, C. Cipriani, D. Farina, HyVE – Hybrid Vibro-Electrotactile Stimulation – is an Efficient Approach to Multi-Channel Sensory Feedback, IEEE Transactions on Haptics, vol. 7, no. 2, pp. 181-190, 2014. (on line version 2013) Scarica l'articolo
- M. D'Alonzo, S. Došen, C. Cipriani, D. Farina, HyVE: Hybrid Vibro-Electrotactile Stimulation for Sensory Feedback and Substitution in Rehabilitation, IEEE Trans. on Neural Systems and Rehabilitation Engineering, vol. 22, no. 2, pp. 290-301, 2014 (online version 2013); Scarica l'articolo
- P. Rogério de Almeida Ribeiro, F. Lima Brasil, M. Witkowski, F. Shiman, C. Cipriani, N. Vitiello, M. C. Carrozza, S. R. Soekadar, Controlling assistive machines in paralysis using brain waves and other biosignals, Advances in Human-Computer Interaction, vol. 13, ID 369425, 2013. Numero speciale sull'utilizzo di onde cerebrali per il controllo di computer e macchine.
- Y. Hao, M. Controzzi, C. Cipriani, D. B. Popovic, X. Yang, W. Chen, X. Zheng, M.C. Carrozza, Controlling Hand-Assistive Devices: Utilizing Electrooculography as a Substitute for Vision, IEEE Robotics and Automation Magazine, vol. 20, no. 1, pp. 40-52, 2013; Numero speciale sulla robotica assistiva.
- C. Antfolk, M. D’Alonzo, M. Controzzi, G. Lundborg, B. Rosén, F. Sebelius, C. Cipriani, Artificial redirection of sensation from prosthetic fingers to the phantom hand map on transradial amputees: vibrotactile vs mechanotactile sensory feedback discrimination, IEEE Trans. on Neural Systems and Rehabilitation Engineering, vol. 21, no. 1, pp. 112-120, 2013
- C. Antfolk, M. D’Alonzo, B. Rosén, G. Lundborg, F. Sebelius, C. Cipriani, Sensory feedback in upper limb prosthetics, Expert Review of Medical Devices, vol. 10, no.1, pp. 45-54, 2013;
- M. D’Alonzo and C. Cipriani, Vibrotactile sensory substitution elicits feeling of ownership of an alien hand, PLOS ONE, vol. 7, no. 11, pp. 1-9, 2012.
CONFERENCE PAPERS
- H. Alangari, G. Kanitz, S. Tarantino, J. Rigosa, C. Cipriani, Feature and Channel Selection using Correlation Based Method for Hand Posture Classification in Multiple Arm Positions, International Conf. on NeuroRehabilitation, ICNR, Aalborg, Denmark, Jun. 24-26, 2014;
- F. Clemente and C. Cipriani, A novel device for multi-modal sensory feedback in hand prosthetics: design and preliminary prototype, In Proc. of IEEE Haptics Symposium, Houston, TX, Feb. 23-26, 2014.