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Jul 13, 2023

La corsa agli armamenti della Guerra Fredda per le protesi

Nel 1961 Norbert Wiener, il padre della cibernetica, si ruppe l'anca e finì al Massachusetts General Hospital. La sfortuna di Wiener si trasformò in fruttuose conversazioni con il suo chirurgo ortopedico,

Nel 1961, Norbert Wiener , il padre della cibernetica, si ruppe l'anca e finì al Massachusetts General Hospital. La sfortuna di Wiener si trasformò in conversazioni fruttuose con il suo chirurgo ortopedico, Melvin Glimcher. Questi colloqui a loro volta portarono a una collaborazione e a un'invenzione: il Boston Arm, una delle prime protesi mioelettriche. I movimenti del dispositivo sono stati controllati utilizzando segnali elettrici provenienti dai muscoli bicipiti e tricipiti residui di un amputato.

Wiener aveva ipotizzato per la prima volta che i segnali biologici potessero essere utilizzati per controllare una protesi all'inizio degli anni '50, ma la ricerca in questo settore non era fiorente negli Stati Uniti.

Le discussioni tra il cibernetico Norbert Wiener [a sinistra] e il chirurgo Melvin Glimcher [a destra] hanno ispirato il Boston Arm. A sinistra: Museo del MIT; A destra: Stephanie Mitchell/Università di Harvard

Invece, fu lo scienziato russo Alexander Kobrinski a realizzare la prima protesi mioelettrica clinicamente significativa nel 1960. L’uso di transistor ne riduceva le dimensioni, ma le batterie, indossate in una cintura intorno alla vita, erano pesanti. Un rapporto speciale pubblicato nel Canadian Medical Association Journal nel 1964 ritenne la protesi esteticamente accettabile e operativamente soddisfacente, con alcuni inconvenienti: era rumorosa; aveva solo due movimenti: l'apertura e la chiusura della mano; ed era disponibile in una sola taglia, adatta a un maschio adulto medio. Storicamente, la maggior parte delle amputazioni della parte superiore del braccio erano il risultato di infortuni in combattimento e incidenti sul lavoro, e quindi avevano colpito in modo sproporzionato gli uomini. Ma l’uso della talidomide durante la gravidanza nei primi anni ’60 ha comportato un aumento dei bambini di entrambi i sessi nati senza arti. C'era bisogno di protesi di diverse dimensioni.

Nel 1961, Glimcher si recò in Unione Sovietica per vedere una demo della Mano Russa. A quel tempo lavorava un giorno alla settimana al Liberty Mutual Rehabilitation Center, curando gli amputati. Glimcher e Thomas Delorme, direttore medico del centro, hanno notato che molti amputati non utilizzavano le loro protesi a causa dei limiti dei dispositivi. La Liberty Mutual Insurance Co., che gestiva il centro di riabilitazione, aveva un interesse finanziario nello sviluppo di protesi migliori in modo che i suoi utenti potessero tornare al lavoro e liberarsi dalla disabilità a lungo termine. L'azienda ha accettato di finanziare un gruppo di lavoro per sviluppare un braccio protesico mioelettrico.

Mi sono imbattuto per la prima volta nel Boston Arm mentre stavo facendo ricerche sul "guanto dell'udito" di Norbert Wiener, un dispositivo per aiutare le persone non udenti e con problemi di udito a interpretare le onde sonore. Una ricerca nel database del Museo del MIT non ha dato risultati (non esiste alcun esempio noto di guanto acustico), ma ho trovato la voce sul braccio di Boston. La curatrice Deborah Douglas mi ha inviato copie digitalizzate della tesi di dottorato di Ralph Alter, un comunicato stampa sul Boston Arm e numerosi ritagli di stampa.

Cercando un’ampia panoramica della storia delle protesi, ho trovato “L’evoluzione della sostituzione funzionale della mano: dalle protesi in ferro al trapianto di mano” di Kevin Zuo e Jaret Olson (Plastic Surgery vol. 22, n. 1, primavera 2014) particolarmente utile, così come lo è stato “Historical Aspects of Powered Limb Protheses” di Dudley Childress (Clinical Prosthetics & Orthotics, vol. 9, n. 1, 1985).

L'Office of Technology Assessment è stato chiuso nel 1995, ma l'Università di Princeton ospita il sito legacy, che contiene una serie completa di rapporti digitalizzati dell'agenzia, incluso il Case Study 29 sulla tecnologia sanitaria, "The Boston Elbow".

Wiener suggerì che Amar G. Bose, professore di ingegneria elettrica al MIT, e Robert W. Mann, professore di ingegneria meccanica anche lui al MIT, si unissero al gruppo. Bose e Mann a loro volta reclutarono gli studenti laureati Ralph Alter, per lavorare sull'elaborazione del segnale e sul software, e Ronald Rothschild, per lavorare sull'hardware. Negli anni successivi, questa collaborazione tra MIT, Harvard Medical School, Massachusetts General Hospital e Liberty Mutual ha sviluppato il braccio di Boston.

Nel 1966, il Laboratorio di ricerca di elettronica del MIT pubblicò la tesi di dottorato di Alter, "Bioelectric Control of Prostheses", come rapporto tecnico 446. Alter aveva studiato i segnali elettromiografici (EMG) provenienti dal tessuto muscolare e aveva concluso che potevano essere utilizzati per controllare la protesi. Nel frattempo, Rothschild stava lavorando alla sua tesi di master, "Progettazione di un gomito artificiale alimentato esternamente per il controllo elettromiografico". Lavorando con Alter, Rothschild progettò, costruì e dimostrò un gomito motorizzato controllato da segnali EMG.