Studio di sistemi robotici attivi interagenti per rieducazione motoria

Stroke is the third leading cause of death in industrialized countries and is recognized as the most costly disease in terms of money and quality of life. Disability in survivors in at least one of activities of daily living is present in 67.6% of patients. Rehabilitation training is the more effective the more it is early, intensive and full of multi-sensory stimuli. Patients require an individual approach to physiotherapy for at least 3 hours a day, often not feasible. It comes the need to seek new tools in order also to contain costs. The aim of this work is the design of a novel active hand orthosis for neurorehabilitation. The functional and mechanical properties derived from a careful study of anatomy, joint physiology and hand grip strength. At the same time it's prsented the design, development and analysis of an architecture of teleoperation system for remote assessment of the clinical status of the hand that makes use of the existing prototype of a single-dof active hand orthosis that has highlighted the shortcomings and key points of the previous project. Many authors agree that complex and multi-dof devices for hand rehabilitation, as the analysis of the current state of art reveals to be the majority of them, are not necessary for the rehabilitation of moderate and severe attacks stroke. This paper traces then all phases of the design, from the functional design by means of synthesis algorithms to mechanical one defining lines, shapes, structure and transmission of the machine, up to the wiring diagram and control project, validated through experimental tests in the developed tele-assessment system. Finally, modules are implemented for the management of augmented feedbacks and/or substitutive feedbacks, such as the underestimated auditory feedback, that may improve and make more efficient the motor re-learning of post-stroke patients. This comes from some performed studies at the University of California - Irvine (UCI), under the direction of Prof. David J. Reinkensmeyer, and described here, in order to find the role of auditory feedback in motor control and motor adaptation, in addition or in sensory substitution to other sensory modalities, in the presence of altered kinematics and dynamics.

L’ictus è la terza causa di morte nei paesi industrializzati ed è riconosciuto come la patologia più costosa in termini monetari e di qualità della vita. Nei sopravvissuti la disabilità in almeno una delle attività quotidiane è presente nel 67,6% dei pazienti colpiti. Il trattamento riabilitativo è tanto più efficace quanto più risulta precoce, intensivo e ricco di stimoli multisensoriali. I pazienti necessitano di un approccio fisioterapico individuale di almeno tre ore al dì, spesso non praticabile. Nasce la necessità di ricercare nuovi strumenti con lo scopo anche di un contenimento dei costi. Obiettivo di questo lavoro è il progetto di una nuova ortesi motorizzata per la rieducazione motoria della mano. Le specifiche funzionali e meccaniche derivano da un attento studio dell’anatomia, della fisiologia articolare e della forza di prensione dell’arto. In parallelo vengono presentatati la progettazione, lo sviluppo e l’analisi di un’architettura di teleoperazione per la valutazione da remoto dello stato clinico della mano che fa uso del prototipo preesistente di ortesi motorizzata ad un g.d.l. che ha messo in luce mancanze e punti di forza del progetto precedente. Molti autori affermano che dispositivi per la mano complessi e multi g.d.l., che dall’analisi dell’attuale stato dell’arte sono la maggior parte, non sono necessari per la riabilitazione di gravi e moderati attacchi ictali. Il presente lavoro ripercorre allora tutte le fasi della progettazione, da quella funzionale tramite algoritmi di sintesi cinematica, a quella meccanica che definisce struttura e trasmissione della macchina, fino allo schema elettrico e al progetto di controllo, validato con test sperimentali nel sistema di televalutazione sviluppato. Infine, sono predisposti moduli di gestione di feedback aumentati e/o sostitutivi che potrebbero migliorare il riapprendimento motorio di pazienti post-ictus. Ciò a fronte di alcuni studi condotti presso l’Università della California Irvine (UCI), sotto la supervisione del Prof. David J. Reinkensmeyer, e qui descritti per chiarire il ruolo di un feedback altamente sottovalutato come quello uditivo nel controllo e nell’adattamento motorio in sostituzione o in aggiunta ad altre modalità sensoriali, in presenza di cinematiche e dinamiche alterate.