Una “calza” per tornare a camminare
Dare nuova vita alle persone. È questo il senso vero del traguardo raggiunto per mezzo della collaborazione tra il LISiN (Laboratorio di ingegneria del sistema neuromuscolare) del Dipartimento di Elettronica e Telecomunicazioni-DET del Politecnico e Cionic, azienda dedita alle applicazioni elettromedicali creata nel 2018 con sede a San Francisco (USA) ma con un cuore tecnologico e scientifico che deve molto all’Italia. É infatti per mezzo del lavoro in comune tra questa impresa e il Politecnico che è nata Neural Sleeve, una “calza” attraverso la quale vengono forniti gli impulsi elettrici necessari a far contrarre i muscoli delle gambe per migliorare la deambulazione di persone con gravi difficoltà motorie.
L’azienda è arrivata a collaborare con il Politecnico dopo aver lavorato sull’ elettromiografia di superficie (sEMG), la tecnologia che aiuta a comprendere come si attivano i muscoli delle persone quando camminano. Il passo successivo, su cui CIONIC e il Politecnico hanno collaborato, è stato quello di realizzare uno stimolatore elettrico neuromuscolare atto a fornire gli impulsi elettrici necessari ad attivare i muscoli delle gambe con la giusta sequenza ed intensità.
Domenico Pisaturo, Chief Product Officer di Cionic, spiega: “Nelle nostre indagini sul tema abbiamo trovato un articolo scientifico del Politecnico su come alleviare i fenomeni di affaticamento del muscolo. Da quello studio è nato il primo contatto. Era la fine del 2020”. Dopo un anno di lavoro circa, la certificazione per la “calza” che aiuta a camminare viene richiesta ed ottenuta alla FDA (Federal Drug Administration) – l’ente che negli USA vigila sulle apparecchiature medicali – e nel gennaio 2023 il prodotto viene finalmente immesso sul mercato americano.
Il percorso così rapido è stato reso possibile dalla intensa collaborazione tra Cionic e Politecnico. LISiN – che fa parte del Centro Interdipartimentale Polito Biomed Lab –aveva già lavorato su aspetti tecnologici e metodologici riguardanti la stimolazione elettrica neuromuscolare. L’unione delle competenze di ricerca acquisite dall’Ateneo da una parte e dall’Azienda dall’altra, ha permesso rapidamente di mettere a punto il meccanismo che consente di bypassare la necessità dell’impulso che arriva dal cervello nei casi di persone che hanno difficoltà a trasmetterlo correttamente. L’esperienza di LISiN è stata però utile anche per altri aspetti.
Alberto Botter – docente presso il DET e referente del LISiN per questo progetto – precisa: “Con Cionic abbiamo potuto applicare la nostra competenza specifica di ingegneri biomedici che progettano pensando non solo al funzionamento del dispositivo, ma anche al suo sviluppo e alla sua applicazione che devono rispettare determinati vincoli normativi e di sicurezza. In altri termini, la progettazione è stata svolta tenendo conto delle certificazioni necessarie all’immissione nel mercato del dispositivo”. Per l’azienda proprio l’esperienza di LISiN ha consentito così di abbattere il rischio di lavorare su percorsi di ricerca e sviluppo inutili ma, anzi, di ottimizzare la ricerca, la progettazione e la produzione. A regolare la collaborazione è stato un contratto di consulenza sulla progettazione e uno per la consulenza regolatoria.
Il punto cruciale viene sottolineato da Giacinto Luigi Cerone, ricercatore a tempo determinato presso il DET,che precisa come il problema tecnologico principale sia stato quello di sviluppare un dispositivo compatto e di semplice utilizzo che permettesse l’acquisizione dei segnali di controllo (sEMG) e, allo stesso tempo, l’erogazione degli impulsi elettrici di stimolazione (attuazione). Un passaggio delicato, che sottolinea la criticità intrinseca delle applicazioni di neurostimolazione in termini di sicurezza e che è stato affrontato con l’aiuto del Politecnico, riguarda la progettazione di un dispositivo medico sicuro ed efficace. Infatti, uno stimolatore elettrico può fornire impulsi che hanno ampiezza che può arrivare anche a 100-150 Volt e una durata che può andare da qualche decina di microsecondi a qualche centinaio di microsecondi; gli stessi si ripetono in modo periodico da qualche decina fino a qualche centinaio di volte al secondo. A complicare il tutto, inoltre, c’è l’esigenza di trasmettere gli impulsi che servono nel momento giusto e a più muscoli contemporaneamente. Il neurostimolatore così costruito viene comandato da un comune cellulare che avvia il programma necessario ad attivare la stimolazione ed esegue le operazioni di calibrazione necessarie per ogni utente.
Ad oggi, Neural Sleeve è già stata distribuita in varie migliaia di pezzi negli USA. Oltre al successo di mercato, Pisaturo rileva però un aspetto importante dal punto di vista umano: molti degli utilizzatori hanno la sclerosi multipla e sono giovani che grazie a questa “calza” sono in grado di mantenere una famiglia, di lavorare e di condurre una vita normale.