La necessità di identificare le migliori opzioni di trattamento per il recupero della funzionalità degli arti superiori è tra le 10 priorità relative alla vita dopo un ictus. Sebbene i dispositivi robotici e la stimolazione elettrica funzionale abbiano dimostrato di essere forme di allenamento valide di per sé, la loro combinazione in sistemi ibridi può superare i limiti di un approccio unilaterale. L’allenamento assistito da dispositivi ibridi in scenari realistici, che consentono al soggetto di interagire liberamente con l’ambiente, può ottimizzare il trasferimento dei guadagni funzionali alle attività della vita quotidiana.
A questo scopo, è fondamentale rilevare le intenzioni motorie dell’utente. Il segnale elettromiografico può essere sfruttato come fonte di informazione non invasiva per rilevare l’intenzione motoria prima della sua effettiva esecuzione. In questo contesto, HYBR-ID mira a sviluppare una piattaforma robotica multimodale per supportare il recupero della funzionalità degli arti superiori, con l’obiettivo di migliorare il recupero funzionale delle braccia e l’acquisizione di abilità motorie residue in soggetti sopravvissuti a un ictus.
La piattaforma HYBR-ID (upper limb reHabilitation sYstem integrating exoskeleton assistance and functional electrical stimulation driven By a user tailoRed synergy-based Intention Detection framework) sarà composta da un modulo di controllo cooperativo, che combina il contributo volontario residuo dell’utente, l’assistenza indotta dalla stimolazione elettrica funzionale e l’assistenza del robot, e da un modulo di rilevamento dell’intenzione in grado di identificare l’intenzione dell’utente di muoversi verso una serie di obiettivi specifici, entrambi integrati con un esoscheletro brachiale. Il modulo di controllo cooperativo comprenderà:
- un’assistenza robotica antigravitazionale a feed-forward per compensare il peso del dispositivo e del braccio;
- un dispositivo di controllo della stimolazione elettrica funzionale basato sulla sinergia multi-muscolare per guidare la mano del soggetto verso l’obiettivo desiderato;
- un'assistenza robotica correttiva a feed-back per facilitare il raggiungimento dell'obiettivo.
Sia la stimolazione elettrica funzionale che l’assistenza robotica saranno implementate secondo un paradigma che massimizza il coinvolgimento dell’utente. Il modulo di rilevamento dell’intenzione consisterà in un classificatore basato sull’apprendimento automatico. L’output del modulo di rilevamento dell’intenzione servirà a innescare il modulo di controllo cooperativo e sarà ottimizzato per ridurre al minimo il tempo necessario per la calibrazione e l’addestramento, per classificare il bersaglio il più velocemente possibile e per reagire nel modo migliore agli imprevisti che potrebbero verificarsi durante le registrazioni elettromiografiche (per esempio, la perdita di contatto).
HYBR-ID integra numerosi progressi tecnologici in quanto rappresenta il primo tentativo di integrare il contributo volontario, la stimolazione elettrica funzionale e l’assistenza robotica per il recupero della funzionalità degli arti superiori secondo una modalità guidata direttamente dall’utente. Da un punto di vista clinico, l’allenamento con HYBR-ID potrà migliorare il recupero funzionale delle braccia nei sopravvissuti all'ictus, migliorando la capacità di trasferire i guadagni funzionali alle attività quotidiane.
