Ricerca e sviluppo

Attività di ricerca

 La ricerca nel campo della medicina fisica e riabilitativa e dell’ortopedia ha compiuto prodigiosi passi avanti negli ultimi decenni con un conseguente incremento dell’aspettativa di risultati da parte degli utenti finali, la richiesta di una profonda evoluzione dei comparti di appartenenza e una maggiore attenzione sia allo sviluppo di nuovi prodotti con caratteristiche tecniche all’avanguardia che di sistemi di progettazione e produzione assolutamente innovativi.

Alla luce di queste considerazioni, ITOP ha avvertito la necessità di attuare un programma di investimenti finalizzato a “Ricerca, Sviluppo ed Innovazione Tecnologica“, creando un dipartimento di “Ricerca e Sviluppo” e avviando un’intensa attività di collaborazione con i più importanti I.R.C.C.S., Università, Centri di Ricerca e di Riabilitazione Motoria, finalizzata ad individuare concrete innovazioni in ambito progettuale, diagnostico e riabilitativo che favoriscano i pazienti al rapido reinserimento sociale e lavorativo con l’ausilio dei dispositivi più moderni e sofisticati frutto dell’intensa attività di ricerca e sviluppo.

Dal 2014 ITOP è Membro Associato del Centro Interuniversitario IUC-BOHNES che vede il coinvolgimento di prestigiose realtà accademiche nell’ambito dell’analisi del movimento umano, quali L’Università degli Studi di Roma “Foro Italico”, L’Università degli Studi “Roma Tre”, L’università degli Studi di Napoli “Federico II”, L’Università Politecnica delle Marche, L’Università degli Studi di Sassari, L’Universitè Claude Bernard di Lione e L’Universitè Aix-Marseille di Marsiglia.

Obiettivo della collaborazione è l’analisi scientifica di tematiche di natura clinica e tecnologica al fine di portare innovazione nel settore delle tecniche ortopediche di-vulgando i risultati dei progetti di ricerca perseguiti.”

 

Laboratorio Gait Analysis

ITOP ha creato nella nuova struttura un Laboratorio di analisi del movimento nel quale Ingegneri e Tecnici ITOP, attraverso specifiche strumentazioni (Video-Analisi, Stereofotogrammetria optoelettronica, Analisi delle forze reattive, Elettromiografia superficiale, Sensoristica magneto-inerziale) studiano in maniera oggettiva, tramite protocolli validati dalla comunità scientifica internazionale, il movimento umano limitando la soggettività nella scelta relativa all’utilizzo di uno specifico dispositivo e nel processo di valutazione della sua efficacia. Il laboratorio fa parte di una rete costituita da laboratori di analisi del movimento delle più importanti Università e Strutture Sanitarie italiane che studiano il movimento umano sia dal punto di vista fisiologico che patologico.

Oggi ITOP è impegnata in una serie di progetti di ricerca, alcuni in dirittura di arrivo altri in corso d’opera, di cui si riportano le caratteristiche peculiari:

Sistema Articolato di Seduta Attivo a Controllo Elettronico

Sviluppato in collaborazione con l’I.R.C.C.S. “Ospedale Pediatrico Bambino Gesù” e “La Sapienza” Università di Roma, il progetto S.A.C.E. è la necessaria e sostanziale evoluzione di un dispositivo già sperimentato il cui brevetto internazionale è stato depositato da ITOP nel 2002 (brevetto n° WO 02/22067A1) ma che solo nel 2008 è risultato vincitore di un bando di finanziamento europeo che ne ha promosso un ulteriore radicale sviluppo e la collocazione in un ambito applicativo più articolato e complesso.
Si tratta di un innovativo sistema posturale, alternativo a quelli normalmente in commercio inadatti ad accogliere soggetti affetti da gravi patologie del Sistema Nervoso Centrale, in grado di seguire il paziente nel movimento improvviso e disordinato causato dalla contrazione muscolare distonica e di riportarlo poi dolcemente nella condizione posturale più corretta, favorendo così una permanenza più confortevole e più lunga nel tempo sulla seduta e quindi una migliore condizione di vita.
Il dispositivo è controllato elettronicamente e permette non solo di monitorare i parametri che caratterizzano gli eventi distonici ma anche di pilotare attuatori che consentono di applicare traiettorie di ritorno personalizzate alle reali esigenze del paziente lungo i principali assi articolari di tronco, anca, ginocchio e caviglia. Il sistema è stato brevettato da ITOP (brevetto n° 0001410040).

Pedana Riabilitativa Ecologica M.M.P.

Il progetto di ricerca è stato condotto da ITOP in collaborazione con l’I.R.C.C.S. “Ospedale Pediatrico Bambino Gesù” e “La Sapienza” Università di Roma ed ha portato all’ideazione, costruzione, brevettazione (brevetto n. 0001390091) e sperimentazione della “Pedana Riabilitativa Ecologica MMP”. Basata sui principi della “Riabilitazione Ecologica” del Prof. Marcello Mario Pierro, alla cui memoria è dedicata, il dispositivo è una piattaforma trasportabile, mobile nello spazio, con dinamica variabile e personalizzabile che permette di applicare perturbazioni control late all’ambiente con cui interagisce il paziente. La pedana consente di valutare le competenze posturali e di riabilitare i bambini affetti da lesioni neurologiche con compromissioni posturali anche gravi. Il protocollo di utilizzo di questo dispositivo ne prevede l’impiego in combinazione con specifiche ortesi di arto inferiore che hanno lo scopo di “congelare o scongelare” i giunti articolari a diversi livelli, facilitando l’estrazione delle regole percettive che sono alla base del controllo posturale. Una nuova versione della piattaforma ,oggi in fase di studio, prevede l’applicazione “on board” di un sistema elettronico sensorizzato per la valutazione oggettiva delle competenze posturali del paziente e, di conseguenza, dell’efficacia del training riabilitativo impostato con il dispositivo.

Ortesi Dinamica per il trattamento del Toe Walking Idiopatico (A.dyn.O)

Il progetto, soggetto a domanda di brevetto europeo (brevetto n° 1411806) è stato avviato sotto la guida del Dott. Giuseppe Di Rosa, da Gennaio 2011, attraverso un’attività di sperimentazione volta a sviluppare un’ortesi podalica innovativa, leggera e poco invasiva, per il trattamento del cosiddetto toe walking idiopatico, ossia di bambini che, in assenza di una patologia ortopedica o neurologica concl

pedale Pediatrico Bambin Gesù ed il Dipartimento di Scienze del Movimento Umano e dello Sport dell’Università degli Studi di Roma “Foro Italico”, si sta perfezionando una metodica di analisi del movimento per la valutazione quantitativa dell’efficacia dell’ortesi A.dyn.O. e si sta sviluppando unmodello matematico volto alla caratterizzazione della deambulazione in punta così da individuarne possibili vantaggi biomeccanici. amata, camminano in maniera abitudinaria sulla punta dei piedi.
A seguito di tale attività è stato realizzato un prototipo sperimentale con il quale sono stati compiuti test clinici e di laboratorio che hanno permesso di ottimizzare l’ortesi. Il dispositivo è costituito da tre diversi componenti imprescindibili l’una dall’altro per lo svolgimento della corretta azione biomeccanica:

– A: ortesi podalica in materiale depressibile con eventuali bordi avvolgenti e stimoli propriocettivi;

– B: lamina in fibra di carbonio sagomata ed inserita al di sotto del plantare avvolgente, che agisce come una molla sulla porzione posteriore dell’ortesi contribuendo a contrastare la tendenza all’equino dinamico tipico dei soggetti toe  walkers;

– C: calzatura con forti rigidi bilaterali, opportunamente accollata e con un’allacciatura prossimale in corrispondenza della rima dell’articolazione tibiotarsica che consente di ottimizzare il trasferimento di forza dall’avampiede al retropiede.

Dal 2014, in collaborazione con l’Os

CA.M.O. (CArbon Modular Orthosis)

Il progetto attualmente in corso è risultato vincitore di un bando di finanziamento ed è realizzato in collaborazione conl’I.R.C.C.S. “Ospedale5 Pediatrico Bambino Gesù”, il Policlinico e l’Università “Campus Biomedico” di Roma. Si propone come obiettivo quello di realizzare una innovativa ortesi AFO (Ankle Foot Orthosis) progettata secondo principi di biomeccanica e propriocezione e validata attraverso un complesso protocollo sperimentale versus altre ortesi. L’acronimo CAMO (CArbon Modular Orthosis) riassume due caratteristiche essenziali che dovrà avere il dispositivo: la modularità dei suoi componenti e l’applicazione di materiali innovativi compositi di cui saranno sfruttate le peculiari caratteristiche di accumulo e restituzione di energia potenziale e flessibilità. E’ prevista l’applicazione su pazienti con lesioni del sistema nervoso centrale, periferico o affetti da patologie neuromuscolari.

Protesi adattiva ad olocontrollo emulativo

Il progetto iniziato nel 2008 vede la collaborazione di ITOP con ENEA ed I.R.C.C.S. “Fondazione Santa Lucia” di Roma. Si propone di sviluppare un innovativo dispositivo protesico modulare di arto inferiore dotato di tecnologia ad “olocontrollo emulativo” che consente l’adattamento dinamico dell’invasatura al moncone durante le normali attività di vita quotidiana del paziente ed un feedback percettivo quanto più simile possibile a quello di un arto sano, con lo scopo di ridurre la casistica di rigetto volontario della protesi.
Il progetto è stato presentato in occasione del Bio and Medical Informatics and Cybernetics 2012 ad Orlando (USA) ed in occasione del congresso annuale 2012 della Società Italiana di Fisica. Nel 2014 il gruppo di ricerca ha partecipato al bando “Giovani Ricercatori” del Ministero della Salute con l’obiettivo di realizzare un prototipo funzionale della protesi adattiva da testare su paziente al fine di valutarne l’efficacia e definire le caratteristiche progettuali per l’industrializzazione del dispositivo.

SIVAM

Il progetto, concluso nel 2013, è stato svolto da ITOP in collaborazione con il Dipartimento di Scienze del Movimento Umano e dello Sport dell’Università degli Studi di Roma “Foro Italico”, il Dipartimento di Scienze Biomediche dell’Università degli Studi di Sassari, il Parco Scientifico-Tecnologico di Porto Conte (Alghero), l’Istituto Superiore di Sanità, il Consorzio Ricerche Roma, la Facoltà di Medicina dell’ Università Delaware (USA) e dell’Università di Hong Kong, la Facoltà di Ingegneria dell’Università di Singapore e dell’Università di Taipei (Taiwan), Let-Sense Srl, Sengital (Hong Kong) e BES Te-chnology (Singapore).
Il progetto ha consentito di sviluppare, testare e validare un innovativo protocollo di analisi del movimento tramite sensoristica magneto-inerziale applicata su soggetti affetti da differenti patologie con conseguenze a carico dell’apparato muscolo-scheletrico.

 

Unity

Dal 2014, in collaborazione con Ossur, ITOP sta studiando l’efficacia di differenti metodiche di misurazione delle variazioni volumetriche subite dal moncone dei pazienti amputati durante l’arco della giornata. Sfruttando tali misurazioni sarà possibile verificare l’efficacia di differenti sistemi di sospensione ad oggi disponibili sul mercato e la loro influenza sul circolo emato-linfatico.

Progetto Harmony

Di rilevanza internazionale è stato condotto a partire dal 2004 dall’I.R.C.C.S “Fondazione Santa Lucia” di Roma per conto dell’azienda tedesca Otto Bock, con la quale la ITOP collabora per studiare gli effetti di un rivoluzionario sistema di tenuta dell’invasatura, applicato su protesi di arto inferiore di pazienti affetti da gravi problemi vascolari e con lesioni cutanee al moncone. questo sistema è in grado non solo di controllare il volume dell’arto residuo, ma anche di ottenere un effetto terapeutico che favorisce una più rapida cicatrizzazione delle ferite, piaghe e ulcere, grazie all’impiego della tecnica con vuoto assistito.
In questo modo si agevola la fase riabilitativa del soggetto amputato che risulta essere più breve ed efficace così da portare ad un rapido reinserimento socio-lavorativo del paziente.

Seating clinic

Dal 2016 In collaborazione con l’I.R.C.C.S. “Ospedale Pediatrico Bambino Gesù”, ITOP sta sviluppando un innovativo sistema di valutazione quantitativa della postura seduta e dell’efficacia dei sistemi posturali, su misura o con elementi predisposti.
Il progetto mira a sviluppare nuovi strumenti di misurazione in grado di caratterizzare la postura seduta in termini di grandezze fisiche misurabili (pressione, temperatura…) e ad individuare un opportuno protocollo clinico di valutazione del dispositivo medico più adatto alle esigenze del paziente.

PUBBLICAZIONI

CAMO:
E. Tavernese, M. Petrarca, G. Rosellini, E. Di Stanislao, A. Pisano, G. Di Rosa. Carbon Modular Orthosis (Ca.M.O.): An innovtive hybrid modular ankle-foot orthosis to tune the variable rehabilitation needs in hemiplegic cerebral palsy. Neurorehabilitation. 40 (2017): 447-457.

ORTESI DINAMICA PER IL TRATTAMENTO DEL TOE WALKING IDIOPATICO (A.Dyn.O.)
G. Di Rosa, F. Mattogno, G. Rosellini, E. Di Stanislao. Dynamic anti-equinus orthosis (A.dyn.O.) in idiopathic toe-walkers. Giornale Italiano di Medicina Riabilitativa. 2012 ; 26(1): 30-31.

S.A.C.E:
Pennestrì E., Pierro M.M., Ma F., Danese F., Utilizzo dello Schienale Dinamico a torsione adattabile (SDTA) in 12 bambini con grave distonia: valutazioni qualitative sulla sperimentazione; presented at XXX Congresso Nazionale Dal bambino le radici delle nostre conoscenze, Reg-gio Emilia, 24-28 september 2002. Europa Medicophysica-Minerva Medica, vol.38, Suppl.1 to issue n3 Sept 2002, p. 319.

PEDANA:
Stortini M., Giannarelli P ., Cherubini S., Luttazi P., Latini B., Morocutti A., Tacconi J., Barca L., Mattogno F., Rosellini R., Castelli E. Rapporto postura/movimento: training specifico per la stabilità e l’azione. Eur Med Phys 2008;44 (Suppl. 1 to No. 3)
Stortini M., Pasquale A., Rosellini R., Giannarelli P.. “Rock `n roll: improving postural control in children with CNS damage”. Dev Med Child Neurol. 2011, 53 (Suppl. 3) 63-67

HARMONY:
M. Traballesi, A. S. Delussu, A. Fusco, M. Iosa, T. Averna, R. Pellegrini, S. Brunelli; Residual limb – wounds or ulcers heal in transtibial amputees using an active suction socket system. A randomized controlled study. Vol 48-2012 European Journal of Phisycal and Rehabilitation Medicine.
M. Traballesi; t. Averna; A. S. Delussu; S. Brunelli. Transtibial prosthesization in large area of residual limb wound: Is it possible? A case report. Disability and Rehabilitation: Assistive Techno-logy, September 2009; 4(5): 373–375
Passive vacuum suspension system in transtibial amputees: the effects of replacing a standard system with a hypobaric Iceross SealIn® X5. Prosthetics & Orthotics International. 2013 Dec;37(6):436-44

SEAL-IN:
S. Brunelli, T. Averna, S. Delusso, M. Traballesi. Vacuum assisted socket system in transtibial amputees: Clinical report. Orthopädie-Technik Quarterly, English edition II/2009

CAVIGLIA ELETTRONICA PROPRIO-FOOT:
A.S. Delussu, S. Brunelli, F. Paradisi, M. Iosa, R. Pellegrini, D. Zenardi, M. Traballesi. Assessment of the effects of carbon fiber and bionic foot during overground and treadmill walking in transtibial amputees. Gait&Posture. 38 (2013): 876-882.

PIEDE PROTESICO “1M10 ADJUST”:
F. Paradisi, A.S. Delussu, S. Brunelli, M. Iosa, R. Pellegrini, D. Zenardi, M. Traballesi. The conventional non-articulated SACH or multiaxial prosthetic foot for hypomobile transtibial amputees? A clinical comparison on mobility, balance and quality of life. The Scientific World Journal. 2015, e-pub.
A.S. Delussu, F. Paradisi, S. Brunelli, R. Pellegrini, D. Zenardi, M. Trabalesi. Comparison between SACH foot and a new multiaxial prosthetic foot during walking in hypomobile transtibial amputees: physiological responses and functional assessment. European Journal of Physical and Rehabilitation Medicine 2016 June;52(3):304-9.

INVASATURA MAS :
M. Traballesi, A.S. Delussu, T. Averna, R. Pellegrini, F. Paradisi, S. Brunelli. Energy cost of walking in transfemoral amputees: comparison between MArlo Anatomical Socket and Ischial Containment Socket. Gait&Posture. 34(2011): 270-274.

SIVAM:
F. Paradisi, E. Di Stanislao. A. Summa, S. Brunelli, M. Traballesi, G. Vannozzi. Upper body accelerations during level walking in transtibial amputees. Prosthetic and Orthotic International. In press.

ALTRE PUBBLICAZIONI:
G. Monteleone, P. Pistillo, F. Mattogno, R. Rosellini, B. Alagia; Proposta di un’ortesi per il trattamento dell’anterocollo dell’anziano. Rivista di Patologia dell’Apparato Locomotore, Vol III -Fasc. ½ -2009.
M. Petrarca, A. Colazza, R. Rosellini, F. Mattogno, JL Jackson, E. Castelli; New Dynamic Knee Orthosis for gait re-education – Gait & Posture, Volume 33, issue (April, 2011), p. S7-S9.
E. Di Stanislao, R. Pellegrini, D. Zenardi, F. Mattogno. Fase protesica: la protesi, le protesi. Giornale Italiano di Medicina del Lavoro ed Ergonomia. Vol XXXVII (2015) : 31.