RIABILITAZIONE, DAMMI UNA MANO AMICO ROBOT

Pisa è una delle città italiane punto di riferimento e di eccellenza per la robotica chirurgica e la biorobotica. A raccontarci come i robot possono aiutarci, il professor Stefano Mazzoleni, del Politecnico di Bari.

SALUTE
Francesca Franceschi
RIABILITAZIONE, DAMMI UNA MANO AMICO ROBOT

Pisa è una delle città italiane punto di riferimento e di eccellenza per la robotica chirurgica e la biorobotica. A raccontarci come i robot possono aiutarci, il professor Stefano Mazzoleni, del Politecnico di Bari.

Collaborativi, assistenziali, mai sostitutivi (se non per operazioni pericolose!) e preziosi alleati in tanti e interdisciplinari campi. Primo tra tutti la medicina. Non serve essere addetti ai lavori per comprenderlo: i robot sono al nostro fianco, ormai nella quotidianità. E se ce lo avessero detto 50 anni avremmo potuto al massimo fantasticare pensando ai tanti jeeg robot d’acciaio che hanno colorato l’infanzia di intere generazioni di bambini nati negli anni 70. La robotica – e nello specifico l’innovazione e la ricerca di avanguardia per la riabilitazione di persone con disabilità – sono stati i temi al centro della conviviale dello scorso 23 luglio del Rotary Club Castiglioncello e colline pisano-livornesi. Non a caso Pisa – e più in generale tutta l’area della “RobotValley” -, considerata una delle “capitali mondiali” della robotica e sede dei due «Festival internazionale della Robotica», è una delle città italiane punto di riferimento e di eccellenza per la robotica chirurgica e la biorobotica, la disciplina scientifico-tecnologica che fonde bioingegneria e robotica. A rendere alla portata di tutti, con un lessico semplice ma esaustivo, questa materia e ad illustrare le principali innovazioni applicate in campo riabilitativo ci ha pensato il professor Stefano Mazzoleni, attualmente – dopo aver svolto per venti anni attività di ricerca e didattica presso l’istituto di BioRobotica della Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa – docente e ricercatore del dipartimento di Ingegneria Elettrica e dell’Informazione del Politecnico di Bari e autore di oltre 130 pubblicazioni scientifiche su riviste e conferenze internazionali.

Professore, quando da bambino sognava e si divertiva guardando Jeeg Robot e Goldrake, avrebbe mai pensato di dedicare la sua vita alla robotica?

“Certamente no, ma sono sempre stato un sognatore e un curioso. Agli inizi degli anni ’80 ho avuto il mio primo incontro con i computer per videogiochi e sono stato incuriosito sin da subito dal loro contributo a risolvere quesiti scientifici oltre che, ovviamente, dalle loro potenziali applicazioni nella vita quotidiana”.

Di cosa si occupa la biorobotica?

“E’ un’area scientifico-tecnologica orientata alla progettazione e alla realizzazione di sistemi robotici di ispirazione biologica con applicazioni principalmente, ma non esclusivamente, in campo biomedico. È una disciplina caratterizzata da un approccio interdisciplinare, che include scienze di base e scienze applicate, in particolare medicina, biologia, neuroscienze, informatica, bio- e nanotecnologie. L’obiettivo è quello di sviluppare modelli teorici in grado di spiegare il funzionamento dei sistemi biologici, in particolare l’affascinante complessità dell’uomo e di realizzare sistemi bio-ispirati (di dimensioni macro, micro e nano) caratterizzati da prestazioni molto avanzate, in particolare per la chirurgia mini-invasiva, la riabilitazione e l’assistenza di persone con disabilità e anziani”

Quando ha iniziato a diffondersi?

“In ambito medico negli anni ‘90 con lo sviluppo dei primi dispositivi robotici per la chirurgia, la riabilitazione e la protesica. La chirurgia robotica, ad esempio, viene effettuata attraverso piattaforme in grado di trasformare i movimenti delle mani del chirurgo in azioni precise e sicure. E’ importante ricordare che i dispositivi biorobotici offrono diversi vantaggi, come l’ampliamento delle capacità dell’operatore: il comando degli strumenti con semplici movimenti della mano consente al chirurgo di superare i limiti delle tecniche tradizionali. È inoltre possibile eliminare il tremore fisiologico delle mani, attraverso l’uso di complesse tecniche di controllo. Grazie ad un impiego sempre più esteso dell’intelligenza artificiale, la biorobotica consente poi una maggiore velocità nelle operazioni, interventi sempre meno invasivi a vantaggio del paziente e un aumento della precisione. Ad esempio, i robot hanno la capacità di aiutare i chirurghi a evitare muscoli e nervi durante le operazioni. Ultimo vantaggio, ma non meno importante, un maggior comfort del chirurgo durante l’operazione, grazie all’ergonomia dei dispositivi e la possibilità di monitorare a distanza, attraverso la telemedicina, l’andamento del decorso post-operatorio. Pensi in epoca di pandemia quanto quest’ultimo aspetto si sia rivelato utile ed efficiente per tutti”.

E per quanto riguarda le terapie riabilitative? Penso ad un paziente che ha avuto un ictus, lesioni midollari, sclerosi multipla ma anche un grave trauma fisico… Cosa può fare un robot?

“Un sistema robotico è in grado di intensificare le ore di trattamento, di misurare le prestazioni del paziente dopo una seduta e di personalizzare il trattamento riabilitativo sulla base delle caratteristiche del paziente e del grado di recupero. Recentemente i sistemi biorobotici stanno estendendo il loro raggio d’azione anche alla riabilitazione cognitiva delle persone con disabilità, in particolare a seguito di danni neurologici”.

Sempre più utilizzati e frequenti nel linguaggio comune sono gli esoscheletri. Come funzionano?

“Sono dispositivi robotici indossabili che consentono di dare un supporto al cammino e all’equilibrio di persone affette da gravi disabilità. Pensi a pazienti con ictus o lesioni midollari che devono affrontare complessi percorsi di riabilitazione. Nei prossimi anni gli esoscheletri robotici saranno sempre più utilizzati come strumenti di supporto non solo per persone con disabilità motorie, ma anche per soggetti anziani e adulti che svolgono lavori usuranti. A differenza delle protesi, gli esoscheletri non sostituiscono gli arti, ma ne ripristinano o rafforzano le funzioni motorie.”

C’è però chi sostiene che i robot, a lungo termine, sostituiranno l’uomo a discapito di posti di lavoro… Prendiamo il caso delle terapie riabilitative: il fisioterapista sarà messo all’angolo dalla robotica?

“Assolutamente no. Il rapporto tra il fisioterapista e il paziente è fondamentale per il successo dei trattamenti riabilitativi. I sistemi robotici rappresentano uno strumento nelle mani del fisioterapista, che decide se e come utilizzarli all’interno del programma riabilitativo individualizzato. Il fisioterapista, in aggiunta ai trattamenti tradizionali, come ad esempio la riabilitazione manuale, deve sapere utilizzare i sistemi robotici. È per questo che è fondamentale aggiornare i programmi formativi universitari e post-universitari. Negli ultimi anni questo processo è iniziato e prosegue attraverso collaborazioni proficue a livello istituzionale tra dipartimenti, centri di ricerca, ospedali e centri di riabilitazione”.

Eppure c’è chi dice che la robotica non sia alla portata di tutti, in primis per l’elevato costo dei suoi dispositivi.

“La questione dei costi rappresenta una delle sfide per i prossimi anni non solo per noi ricercatori, ma per tutti i portatori di interesse a livello pubblico e privato. L’equità nell’accesso a queste tecnologie e la sostenibilità economica del loro utilizzo per il sistema sanitario sono fattori imprescindibili, senza i quali l’innovazione scientifica e tecnologia rischia di diventare inutile. I ricercatori si sforzano continuamente di offrire soluzioni affidabili, sicure e che siano disponibili a quante più persone possibile. È un processo lungo e complesso, ma ormai il cammino è segnato: negli ultimi venti anni il costo dei dispositivi robotici per la riabilitazione e l’assistenza è diminuito in media di circa 1/3 e noi siamo impegnati, come docenti e ricercatori, ad uno sforzo collettivo per permettere un utilizzo eticamente sostenibile di questa tecnologia e ad insegnare alle prossime generazioni di bioingegneri la progettazione di sistemi biorobotici accessibili a tutti”.

Durante l’ultimo Festival Internazionale della Robotica che si è svolto a Pisa le migliaia di visitatori hanno potuto vedere da vicino la carrozzina robotica RISE (Robotic Innovation for Standing and Enabling) per la verticalizzazione e la mobilità di persone con disabilità motorie gravi e il sistema robotico Motore per la riabilitazione degli arti superiori. In questo contesto l’interazione tra il medico e il bioingegnere è risultata imprescindibile. Si può dire che fate tutti parte di un’unica squadra?

“Certamente. Noi bioingegneri collaboriamo quotidianamente con i medici e gli staff clinici per progettare insieme la prossima generazione di robot con l’obiettivo finale di migliorare la qualità di vita delle persone con specifiche patologie e traumi. I dispositivi robotici che realizziamo per la riabilitazione e l’assistenza forniscono un supporto al lavoro dei medici e dei fisioterapisti e possono incrementare l’efficacia dei trattamenti. Questi sistemi rappresentano un’importante innovazione tecnologica in ambito medico, con effetti benefici per i pazienti dimostrati da molte pubblicazioni scientifiche e con un elevato potenziale impatto per il sistema sanitario regionale e nazionale in termini di ottimizzazione delle risorse, equità degli accessi e sostenibilità economica. Ma mi faccia dire un’ultima cosa…”

Dica pure…

“Da molti anni si è instaurata in Toscana una collaborazione tra fisiatri (medici specialisti in riabilitazione ndr) e bioingegneri dell’Istituto di BioRobotica della Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa con l’obiettivo di utilizzare tecnologie avanzate in riabilitazione. In una prima fase questa collaborazione si è avvalsa di alcuni progetti di ricerca portando allo sviluppo di primi prodotti ed all’utilizzo dei sistemi robotici disponibili sul mercato. Una vera svolta c’è stata quando nel 2011 è stato realizzato un Laboratorio di Bioingegneria della Riabilitazione congiunto tra il Centro Auxilium Vitae di Volterra e la Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa che ho avuto l’onore di coordinare fino al 2020. La creazione del laboratorio, che poi è stato imitato in altre realtà, anche oltre i confini nazionali, grazie alla collaborazione quotidiana tra medici, fisioterapisti e bioingegneri ha permesso di sviluppare una ricerca traslazionale sull’utilizzo dei robot nella riabilitazione neurologica ed in particolare per i disturbi del movimento dell’arto superiore”.