Le tecnologie (e le scienze) delle Gambe artificiali

Le scienze che studiano nel dettaglio le protesi sono sia l'ingegneria biomedica sia l'ortopedia. Negli ultimi tempi si è assistito in oltre alla comparsa di nuove figure in questo campo: alcuni progettisti e designer hanno aperto nuove strade all'interno del mondo delle protesi.
In campo tecnologico si stanno seguendo due vie principali: la robotica e la ricerca di nuovi materiali/tecnologie.

La robotica.





















Una ricerca di Michael Windrich, Martin Grimmer, Oliver Christ, Stephan Rinderknecht e Philipp Beckerle per conto del sito https://www.biomedcentral.com/ ha evidenziato l'esistenza di un totale di 21 diverse protesi attive, tra cui 8 da sopra al ginocchi, 9 sotto al ginocchio e 4 per l'intera gamba.
Le protesi attive soo collegate attraverso speciali recettori direttamente ai nervi dei pazienti e sono perciò controllabile quasi come fossero arti nativi dell'uomo. Ovviamente ci sono molti fattori che vanno ad incidere ull'utilizzo e la diffusione di queste protesi; primo tra tutti è il costo estremamente alto per via delle componenti high-tech che devono essere utilizzate. Per quanto riguarda la meccanica la realizzazione di pezzi con la capacità di generare forze di torsione elevate ad alta efficenza ma di dimensioni e peso estremamente ridotte è assai problematica. In ultimo le protesi automatiche hanno necessità di essere costantemente alimentate da batterie elettriche con tutte le problematiche che ne derivano.


Nuovi materiali/tecnologie
La diffusione sempre maggiore di nuove tecnologie come la stampa 3D sta permettendo la nascita di proposte inovative che possono abbassare drasticamente il costo, a volte pribitivo, delle protesi.
Il designer William Root ad esempio progetta e stampa gambe artificiali utilizzando scanner e stampanti 3D.
Per prima cosa scansiona se possibile l'arto del paziente prima dell'amputazione, dopo di che crea un modello virtuale del moncone su cui andrà a posizionarsi la protesi ed infine stampa a bassissimo costo la protesi che sarà perfettamente aderente al paziente.

Gli utilizzatori delle Gambe artificiali

Le gambe artificiali possono esere considerate democratiche: vengono utilizzate in ugual modo da ricchi, poveri, uomini, donne, anziani, adulti e bambini senza distinzione di razza alcuna.
Ovviamente a seconda della ricchezza cambia la qualità delle protesi.
La mancanza di una gamba o parte di essa può creare dei seri disagi sia motori sia mentali, esistono infati molti gruppi di aiuto per aiutare chi ha dovuto subire un amputazione. A livello sociale spesso l'insicurezza e la mancanza della fluidità precedente possono demoralizzare un paziente fino a portarlo alla depressione.

Le storie e i protagonisti per le gambe artificiali

Le storie e i protagonisti per le gambe artificiali

Ambroise Parè
Barbiere-chirurgo vissuto tra il 1510 ed il 1590. Proveniente da una famiglia di umili origini è oggi considerato uno dei padri della chirurgia. 
Nel 1529 riprende le tecniche ormai perdute della legatura dei vasi sanguigni andando a porre le basi per le attuali procedure di amputazione. Fu anche costruttore di protesi estremamente raffinate per l'epoca intervenendo sia su arti inferiori che superiori (dal 19536). Notevole la sua maestria nell'ingegnerizzare protesi in grado di riprodurre i movimenti umani grazie a giunti e blocchi settabili dal paziente che ancora oggi sono in uso. In collaborazione con un fabbricante di serrature, Lorrain, sviluppa le protesi interamente in pelle colla e legno leggero andando a ridurre notevolmente la scomodità dei massicci modelli precedenti.

 Etienne Morel,

369 × 435 - commons.wikimedia.org

imprimendo una svolta alle amputazioni, introdusse per la prima volta nel 1674 il laccio emostatico (tourniqet), con lo scopo di ridurre le perdite di sangue, e di conseguenza i decessi per emorragia.
  

Pieter Verduyn

(1696 circa)
 introdusse nella sua opera Dissertation epistolaris de nova artuum decur tandorum ratione la prima protesi per arti inferiori dotata di cerniere che permettevano maggiori movimenti alla protesi stessa ed un miglior fissaggio al corpo. Il segno lasciato da Veruyn fu tale che le più moderne tecnologie si rifanno ancora alle innovazioni da lui introdotte.
   



 James Potts 

nel 1800 progettò una protesi in legno costituita da un ginocchio in acciaio e da un piede articolato con tendini, provenienti da viscere di gatto, per collegarlo alla gamba ed al ginocchio.



Giuliano Vanghetti, nella seconda metà dell'Ottocento, concepì, per rimediare alle amputazioni subite dagli Ascari in Abissinia, il principio dell protesi cinematiche: riflettendo su come dare "movimento" alle protesi, concluse che forse esse avrebbero potuto essere collegate a quei muscoli e tendini recisi dall'amputazione, sviluppando così protesi il cui movimento poteva essere controllato attraverso la contrazione muscolare.

 Ferdinand Sauerbruch (1875-1951)

con gli stessi scopi di Vanghetti, ebbe un ruolo fondamentale all'interno della pima guerra ondiale, sviluppando un metodo di operazione tramite cui i muscoli dell'amputato, non vendedo totalmente danneggiati, potevano essere collegati alla protesi per indurne il movimento.

Glossario trilingue delle gambe artificiali

Glossario trilingue delle gambe artificiali.
Di seguito i principali termini utilizzati attorno alle gambe artificiali.

ITALIANO

ITALIANO	INGLESE	FRANCESE	SPAGNOLO
arto	limb	de branche	extremidad
bullone	bolt	du boulon	perno
caviglia	ankle	cheville	tobillo
deambulare	ambulate	ambulate	ambulate
estensione	extension	prolongement	extensión
fodera	lining	de revêtement	forro
ginocchio	knee	de genou	de rodilla
igiene	hygiene	hygiène	higiene
lunghezza	length	de longueur	longitud
mobilità	mobility	de mobilité	movilidad
nervi	nerves	nerfs	nervios
ossa	bone	osseuse	hueso
protesi	prosthesis	de prothèse	prótesis
quadricipite	quadriceps	quadriceps	cuádriceps
resistenza	resistance	de résistance	resistencia
struttura	structure	destructure	estructura
traliccio	trellis	treillis	enrejado
uso	use	utilisent	utilizan
velocità	speed	vitesse	velocidad
zinco	zinc	de zinc	zinc

I rischi delle Gambe artificiali

I problemi più comuni riguardanti le Gambe artificiali sono legati ad irritazioni della pelle nella parte a contatto con la fodera della protesi. 

• Approssimativamente il 75% dei pazienti con una protesi agli arti iferiori manifesta irritazioni o ulcere dovute alle anormali condizioni termiche e meccaniche a cui si sottopone il moncone.

• Nel caso in cui ci sia avvenuto l'impianto di viti o altri dispositivi medici per fissare le protesi è possibile avere dei rigetti con conseguenti febbri ed infezioni.

Altri problemi possono essere:

• Artrite
• Stiramento dei muscoli adduttori
• Assenza di ergonomia nella fodera
• Cattiva progettazione della fodera che non distribuisce uniformemente il peso su tutta l'area di contatto con il moncherino
• Contratture muscolari dovute agli adattamenti necessari a deambulare con una protesi.
• Dolore fantasma, il cervello recepisce dolore all'artomancante nonostante sia stato amputato.
• Sudore

I grafici delle Gambe artificiali

Link 1


 


Link 2
 
Link 3 
 
Link4

Gambe artificiali nei FUMETTI

Pietro Gambadilegno (in originale Peg-Leg Pete) è un personaggio dell'universo Disney ideato da Walt Disney e Ub Iwerks.
È un gatto antropomorfo acerrimo nemico di Topolino.
La genesi di questo personaggio è molto complessa e precede di alcuni anni quella di Topolino. Pietro esordisce in un cortometraggio nel 1925 con il nome di Bootleg Pete. Il personaggio cambia nome nei successivi cortometraggi venendo chiamato Peg Lec Pete in Sagebrush Sadie (1928) e Putrid Pete in Hungry Hoboes (1928).
La prima apparizione sulla carta stampata di Pietro Gambadilegno avviene il 1 aprile 1930 nella storia a strisce Topolino nella valle infernale curata dallo stesso Walt Disney e da Floyd Gottfredson^.

Vignette della storia Topolino Boscaiolo in cui Pietro spiega perché non ha più la sua protesi di legno

All'anagrafe Percy P. Percival, detto Black Pete, è nato a Pittsburgh (almeno secondo Carl Barks)
Il nome italiano è la traduzione letterale del suo primo nome inglese: Peg­Leg Pet, assegnatogli perché inizialmente veniva realizzato con una protesi di legno a sostituire una gamba, uniformandosi all'idea dell'immaginario collettivo del "pirata con la gamba di legno".
In seguito questo particolare venne cambiato per non urtare la sensibilità dei più piccoli ed evitare di invertire le due gambe tra loro, commettendo maldestri errori di disegno.
Questo cambiamento avviene nella storia Gottfredson Topolino Boscaiolo, del 1941, in cui Pietro spiega di aver sostituito la gamba di legno con una più comoda protesi permamenente a forma di piede.
Il motivo per cui Gambadilegno in passato perse una gamba è spiegato nell'editoriale introduttivo alla storia Topolino e i pirati del 1936.
Viene infatti spiegato che ha una protesi alla gamba sinistra perché, durante una delle sua avventure, cadde prigioniero dei cannibali. Questi cominciarono subito a mangiarlo, ma egli era così cattivo che, dopo aver assaggiato solo una gamba, tutti i cannibali morirono avvelenati. Così lui riuscì a salvarsi saltellando sull'unica gamba rimastagli e in seguito fu costretto a servirsi di una protesi di legno.

NARRAZIONI delle GAMBE ARTIFICIALI

Narrare, descrivere e spiegare un arto artificiale comprende molto più del solo spiegarne i componenti ed il funzionamento: la narrazione di una gamba artificiale non può precindere dall'esperienza di chi la porta ed è intimamente legata al suo possessore. L'insieme di tubi, viti, elastici e materiali speciali che compongono una protesi fanno spesso dimenticare che per chi la porta quella è a tutti gli effetti una gamba. Una gamba artificiale si accompagna spesso quindi a racconti esperienziali circa le circostanze che l'anno attratta al possessore. La narrazione di un arto posticcio è, in fin dei conti, la narrazione della vita del possessore.

Un esempio di narrazione dello sviluppo di una gamba artificiale:
un'intervista all' Ingegner Gennaro Verni, direttore del Centro Protesi Inail di Vigorso di Budrio

Funzioni sostitutive: Gambe artificiali per deambulare

L'utilizzo di una gamba artificiale nasce dal duplice intento di sopperire alla funzione originale dell'arto (deambulare) e di mantenere una forma esteticamente antropomorfa.
Spesso le due caratteristiche hanno un eguale importanza psicologica per i possessori di gambe artificiali.

Le funzioni principali a cui assolve sono:
-di supporto (permettere di scaricare il peso corporeo tramite due punti di appoggio e non uno solo)
-camminare
-correre
-praticare sport

Forme Sostituive delle Gambe Artificiali

Le gambe artificiali, così come tutte le protesi, sono pensate per sostituire un arto mancante. La tendeza è quella di mimare la morfologia dell'arto mancante sia per questioni psicologiche dell'utilizzatore sia per convenzione.
Nonostante questa decisa preferenza, alcune protesi sono state modificate per permettere di praticare sport.

Gamba artificiale progettatata per l'atletica.

Un altra forma sostitutiva della gamba artificiale è la stampella, che assolve alle stesse funzioni seppur con un appoto ergonomico estremamente inferiore.
 

Gambe artificiali - Materiali

Ecco i materiali più utilizzati per la costruzioni delle protesi per gli arti inferiori.

Materiali plastici:
_Polietilene
_Polipropilene
_Acrilico
_Pliuretano

Metalli leggeri: 
_Titanio
_Alluminio

Materiali compositi_Fibra di carbonio
_Vetroresina

Materiali utilizzati in passato
_Legno
_Acciaio
_Ferro
_Gomma

Componenti delle gambe artificiali

Le componenti delle Gambe artificiali sono principalmente quattro:
_Guaina, struttura all'interno del quale si inserisce la porzione di arto integra.
_Traliccio, struttura di sostegno che permette di scaricare il peso del portatore.
_Articolazione, non presente in tutte le protesi, permette l'articolazione dell'arto posticcio.
_Piede protesico, elemento di contatto con il terreno, il piede può essere o non essere articolato a seconda del modello. Nel caso di protesi sportive si perde la forma del piede in cambio di una resa migliore del materiale proteico che asseconda la corsa.
Esistono differenti tipi di protesi per gli arti inferiori a seconda della porzione di corpo che vanno a sostituire.
I vari tipi di protesi si innestano alla parte di arto o di corpo più vicina.
Nel caso in cui manchi il femore in toto si utilizza una guaina che va indossata al bacino.

Protesi transfemorale con attacco al bacino

Protesi transtibiale

Protesi transfemorale con moncone

Protesi sportiva

SCIENCE - Procedura chirurgica per "portare in vita" le protesi"

 
I ricercatori dell' "University of Michigan" stanno sperimentando un'innovativa tecnica che potrebbe permette agli amputati di comandare le protesi come fossero parti del corpo.
Questo nuovo traguardo nella bionica apre nuovi scenari e nuove speranze in un campo medico del tutto nuovo.

QUI il link al sito web di SCIENCE, la prestigiosa rivista scientifica.

Gambe artificiali: mappa concettuale

GAMBE ARTIFICIALI

GAMBE ARTIFICIALI  

Traduzioni dal mondo

Inglese: artificial limbs

Francese: jambes artificielles

Polacco: sztuczne nogi

Portoghese: pernas artificiais

Norvegese: kunstige ben

Arabo: الساقين الاصطناعية

Olandese: kunstmatige benen

Spagnolo: piernas artificiales

Definizioni 

Treccani per Gamba
Treccani per Artificiale

Treccani per Gamba Artificiale (protesi)