In medicina, per protesi s’intende un apparato artificiale sostitutivo di arti o parti del corpo. Lo scopo prioritario della medicina è quindi quello di sviluppare protesi che siano il più simili possibili, dal punto di vista funzionale, all’organo o alla parte del corpo da sostituire. Nell’opinione pubblica le protesi sono note soprattutto come sostituti di arti persi. Che la ricerca e lo sviluppo di protesi abbia fatto dei progressi e in particolare che riescano a sostituire quasi perfettamente gli arti, lo dimostrano i cosiddetti Giochi paralimpici, dove persone, ad esempio con una protesi della gamba, ottengono prestazioni sportive di altissimo livello. La tecnologia protesica è molto eterogenea e non si concentra solo sugli arti sostitutivi. Le protesi rivestono un’enorme importanza anche in molti altri settori della medicina, come nell’odontoiatria.

Caratteristiche distintive delle protesi

Si distinguono in primo luogo protesi che si trovano esternamente al corpo, dalle varianti che sono completamente avvolte dai tessuti dell’organismo. Esistono inoltre le cosiddette epitesi che hanno una funzione estetica e spesso servono a riarmonizzare l’aspetto fisico. Le protesi conosciute di questo tipo sono ad esempio le imitazioni del padiglione auricolare, del naso e degli occhi. Le protesi che si trovano esternamente al corpo sono definite esoprotesi. Tra le esoprotesi rientrano ad esempio le protesi di braccio, mano e gamba. Sono invece definite endoprotesi le protesi coperte, completamente avvolte dai tessuti dell’organismo. A queste sono associate le anche artificiali. Accanto alle protesi coperte si utilizzano nella tecnologia protesica anche protesi scoperte. Una protesi scoperta è ancorata in un osso e sporge per una percentuale definita dal tessuto dell’organismo. Ne sono un esempio le protesi dentali. 

Panoramica di comuni varianti di protesi

  • Esoprotesi (esternamente al corpo)
  • Endoprotesi (completamente avvolte dai tessuti dell’organismo)
  • Epitesi (protesi con funzione estetica)

Set di elementi componibili della serie HFUC-2A utilizzato nella protesi dell’articolazione del ginocchio 

Per consentire alle persone di mantenere la loro qualità di vita dopo la perdita di una parte del corpo, come p.e. una gamba, nel settore delle protesi bioniche si applicano le tecnologie più avanzate e componenti tecnicamente complessi. Accade ad esempio per le articolazioni del ginocchio, che si basano su una combinazione di intelligenza artificiale, sensori e attuatori. In questo caso si tratta di replicare esattamente i processi cinetici e cinematici del portatore di protesi – e questo in modo permanente. Sono necessari a questo scopo un riduttore altamente integrato e un servomotore compatto. Insieme ai sensori e ai microprocessori rappresentano la base per una sostituzione proattiva della gamba, che con l’aiuto di un muscolo artificiale consente di effettuare i movimenti quotidiani. I set componibili della serie HFUC-2A di Harmonic Drive AG soddisfano requisiti quali assenza di gioco permanente, silenziosità e ottimizzazione del peso. 

Vantaggi funzionali delle protesi moderne

Le prime protesi non avevano un ruolo funzionale, ecco perché sostituivano le parti del corpo mancanti solo dal punto di vista estetico. Questo valeva sia per gli arti artificiali sia anche per protesi specifiche. La tecnologia protesica e la tecnica medicale sono in una fase avanzata oggigiorno e consentono l’impiego di protesi più complesse. Le protesi di braccia e gambe sono già controllate da microprocessori e sono in grado di svolgere schemi di movimento complessi. Esse consentono inoltre al paziente di svolgere attività sportiva. In passato, le protesi delle braccia venivano realizzate o come protesi passive (protesi estetiche), senza ulteriore funzione, oppure come protesi hook (protesi a forma di uncino). Oggi le esoprotesi possono essere dotate di una funzione di afferramento che imita il movimento della mano umana. Tuttavia, la funzione in questione rappresenta ancora un costo rilevante.

Il rivestimento esterno delle moderne esoprotesi è spesso realizzato in PVC. Il PVC è un polimero estremamente robusto e somiglia inoltre molto alla pelle umana. Un inconveniente del PVC è che, contrariamente ai materiali in pelle-acciaio e legno, si sporca facilmente. Inoltre, la plastica si decolora e pertanto nel corso del suo utilizzo dovrebbe essere sostituita regolarmente. Accanto al PVC trovano impiego come rivestimento esterno anche cosiddetti guanti cosmetici in silicone. Il silicone non è però robusto come il PVC (si strappa facilmente, forte usura) ed è più costoso all’acquisto. Il silicone offre tuttavia un vantaggio essenziale: non si sporca molto. Le protesi delle gambe sono spesso dotate di un’estetizzazione in espanso adattata alla forma della parte del corpo. Una calza di rivestimento forma lo strato esterno.

Categorizzazione delle esoprotesi

Le protesi per gli arti vengono suddivise in diverse categorie. Per quanto riguarda gli arti inferiori si distinguono protesi del piede, protesi tibiale e protesi femorale. Le protesi del piede sono necessarie dopo amputazioni al di sotto della caviglia. Le protesi tibiali sono utilizzate per lo più dopo amputazioni al di sotto del ginocchio. Per quanto riguarda le protesi femorali, si distingue tra protesi inserite dopo l’amputazione al di sopra del ginocchio e varianti inserite dopo disarticolazioni del ginocchio. Se è necessaria un’amputazione dell’anca, serve spesso una protesi completa della gamba. Protesi dell’avambraccio e del braccio superiore sono le categorie in cui sono suddivise le protesi degli arti superiori. Altre suddivisioni si effettuano in base alle funzionalità delle protesi.

Livello di sviluppo della tecnologia protesica

Lo sviluppo di protesi di ogni tipo riveste grande importanza per la società nel suo insieme. Quale branca della medicina la tecnologia delle protesi assicura una qualità di vita a molte persone. Le moderne esoprotesi sono già dotate di microprocessori che aiutano a generare movimenti complessi. Con una protesi della mano è possibile ad esempio afferrare in modo mirato degli oggetti e una moderna protesi della gamba permette una deambulazione che stabilizza il portatore di protesi e consente un movimento per quanto possibile naturale. A seconda del modello, le protesi delle gambe possono essere utilizzate oggi anche per lo sport. La tecnologia protesica si avvale delle innovazioni e di nuove conoscenze di tecnologie e settori specialistici affini. Nel settore della “ingegneria tissutale” si cerca ad esempio di coltivare dei tessuti per le valvole cardiache, allo scopo di ottenere, a partire dai tessuti propri del paziente, un tessuto sostitutivo funzionale e adeguato.