Infatti una approfondita comprensione del funzionamento dell’articolazione e delle corrispondenti strutture anatomiche che la compongono consente di operare a vari livelli con maggiore cognizione di causa ottenendo i migliori risultati possibili. L’intervento può essere fatto sia su individui sani sia su pazienti affetti da varie patologie. In entrambi i casi il successo dell’intervento dipenderà fortemente dalla conoscenza che si ha dell’articolazione. In particolare, pensando a individui sani, gli interventi possono riguardare, ad esempio, la messa in essere di tecniche di allenamento per l’ottimizzazione delle prestazioni sportive; la costruzione di esoscheletri o tutori che consentano di migliorare le prestazioni degli atleti in certe attività quali, ad esempio, trekking (scalate Himalaiane), prove di resistenza (endurance) su lunghi percorsi e su terreni particolarmente ostili; di aumentare la capacità di trasportare materiali pesanti, ecc.; di realizzare strumenti per l’allenamento più efficienti perchè più rispettosi dei vincoli anatomici dei soggetti. Pensando a pazienti affetti da diverse patologie, gli interventi possono riguardare, ad esempio, lo studio e la progettazione di protesi articolari (endoprotesi), arti protesici (protesi esterne per amputati), tutori (esoscheletri passivi o attivi), strumenti e dispositivi per la riabilitazione più efficienti (perchè più rispettosi dell’anatomia del paziente e dei suoi vincoli strutturali anatomici). La conoscenza necessaria per sviluppare efficacemente quanto riportato sopra si acquisisce, ad esempio, mettendo a punto modelli (cinematici, statici e dinamici) delle articolazioni mediante i quali potere identificare i parametri geometrici, statici e dinamici (ovvero i parametri che identificano i legamenti, le ossa e i muscoli) e la loro funzione nell’esecuzione di vari compiti motori. La conoscenza di tali parametri, opportunamente inserita in modelli affidabili e testati, permette di accelerare in modo molto significativo il processo di progettazione di dispositivi quali, per esempio, protesi articolari e contemporaneamente, sfruttando anche lo sviluppo di tecniche moderne di indagine non invasiva tipo MRI (Risonanza Magnetica), TAC (Tomorafia Computerizzata) o fluoroscopia, ecc, consente di realizzare dispositivi (protesi interne ed esterne) veramente patient-specific, ovvero progettati ad hoc per il singolo paziente. I vantaggi offerti dall’evoluzione attuale delle tecniche di fabbricazione additiva possono poi venire ampiamente aumentati dall’uso dei modelli suddetti. Durante il convegno della Fondazione Sinapsi del 23 aprile, abbiamo delineato i passi principali che portano alla realizzazione dei modelli cinematici, statici e dinamici delle articolazioni di ginocchio e di caviglia. L’intervento ha messo in rilievo sia le principali ipotesi semplificative sia gli elementi di maggiore criticità sia, infine, i vantaggi derivante dall’uso di tecniche sempre più avanzate e non invasive. Sono poi state mostrate alcune macchine di prova utili alla raccolta di dati sperimentali di fondamentale importanza sia per la definizione dei modelli matematici e la loro validazione sia per studiare nuove tecniche più efficienti orientate sempre più alla realizzazione di protesi patient specific. A titolo di esempio di applicazione degli strumenti teorici, sviluppati anche nell’ambito della robotica industriale, sono stati presentati alcuni casi di progettazione di esoscheletri di mano per la riabilitazione di pazienti affetti da ictus e un esempio di arto protesico di braccio per amputati di spalla.