NiuRion: uno strumento innovativo per la riabilitazione neuromotoria

La storia di P2R s.r.l – Play to Rehab (start up innovativa a vocazione sociale)

GABRIELE CERUTI
CRISTIAN VALCHER
VERONICA MANZINI
JESSICA RISPOLI

Fisioterapisti

THOMAS ORLANDI

Informatico

Un pò di storia
La pluriennale attività di fisioterapista in un servizio di Neuropsichiatria Infantile e la collaborazione con l’Università Bicocca di Milano nel corso di laurea in Fisioterapia – quindi l’esperienza clinica e didattica – mi ha portato ad avere una particolare attenzione all’evidenza scientifica e all’efficacia del trattamento.
La presa in carico dei pazienti nel servizio di Neuropsichiatria Infantile avviene in età molto precoce (pochi o pochissimi mesi) e prosegue per molti anni.
Malgrado l’enorme fantasia nel proporre sessioni di terapia finalizzate al raggiungimento del miglior livello di coerenza funzionale, capita a volte di arrivare a una saturazione delle idee. Questa aridità a volte si scontra con le tecnologie di gaming in commercio, per cui a volte è capitato che i pazienti scegliessero di fermarsi a casa a giocare con le console (molto spesso senza poterci giocare ma solo a guardar giocare) che venire in terapia.
Si è presentata quindi l’esigenza di aggiornare il bagaglio di proposte con “qualcosa di più tecnologico” e accattivante, ma nello stesso tempo che permettesse di oggettivare la proposta riabilitativa.
La ricerca sul mercato di un device che potesse essere:

  • fortemente concorrenziale, in ordine alle proposte riabilitative, alle console già in commercio e quindi una proposta di gioco accattivante, con una trama interessante e che potesse catturare l’interesse dei pazienti sia per la giocabilità che per la grafica,
  • rispondente al bisogno di oggettivare tale intervento riabilitativo, estremamente accessibile dal punto di vista economico e tecnologico,

non ha sortito esiti positivi per uno o più di questi motivi. Abbiamo quindi deciso di realizzarlo da soli.
Con la disponibilità di Thomas Orlandi, amico informatico e di Jessica Rispoli e Veronica Manzini, a quel tempo tirocinanti e che hanno accettato di sviluppare la loro tesi di laurea in Fisioterapia su questo nostro progetto (“Utilizzo di ambienti interattivi in riabilitazione pediatrica. Studio, progettazione e verifica di sistemi-ambiente interattivi per la riabilitazione di soggetti affetti da emiparesi congenita. Progetto di ricerca”) seguite successivamente da una seconda tesi (“Scienza o Fantascienza. Studio e presentazione di un protocollo di ricerca per l’integrazione di sensori inerziali nella riabilitazione pediatrica” del collega Cristian Valcher ora anche lui parte del team operativo), abbiamo dapprima presentato un deposito di brevetto e successivamente costituito la P2R s.r.l., start up innovativa a vocazione sociale, con l’obiettivo di realizzare uno strumento innovativo per la riabilitazione che abbiamo chiamato NiuRion. Ora il team si è modificato e arricchito di ingegneri biomedici e grafici.

Contesto operativo
Negli ultimi anni abbiamo assistito a un’enorme evoluzione tecnologica nell’ambito dei giochi interattivi. Ne sono un esempio la commercializzazione e la forte diffusione di nuove console che richiedono una performance più globale del corpo riproducendone i movimenti e permettendo l’interazione in un ambiente virtuale. Questa tipologia di gioco risulta sicuramente più coinvolgente e accattivante.
Anche in campo riabilitativo è necessario stare “al passo con i tempi”, saper leggere le evoluzioni e i cambiamenti per avere una visione completa della realtà e poter scegliere le alternative migliori al fine di poter proporre setting riabilitativi validi e efficaci.
Inoltre, la realtà medico-riabilitativa mostra alcune criticità, vere e proprie trappole procedurali in cui si rischia di cadere e stagnare, congelando il percorso verso un’evoluzione e un progresso scientifico. Capita infatti di somministrare sedute riabilitative o cicli di queste senza preoccuparsi troppo della reale efficacia ed efficienza delle pratiche adottate e delle proposte riabilitative offerte.
Gli studi più recenti nell’ambito delle neuroscienze portano a una progressiva evoluzione della proposta riabilitativa, prendendo in considerazione il soggetto nella sua globalità. Questa visione è ben conciliabile con gli ambienti virtuali creati per questa nuova tipologia di gioco interattivo; durante l’attività ludica, infatti, le prestazioni richieste non riguardano soltanto un gesto, ma una funzione integrata in un contesto target (tutto il corpo è coinvolto nel raggiungere un obiettivo). Questo è ben evidenziato ad esempio da recenti studi in cui l’attività cerebrale viene monitorata e registrata durante l’esecuzione di una prestazione funzionale (Sung H You et al., 2005).
E ancora, negli ultimi anni si è assistito a un bisogno sempre maggiore di giustificare specifiche scelte di trattamento secondo dei criteri precisi ed evidenti. Si è così sviluppato il concetto di Evidence Based Medicine (EBM), ovvero “l’uso coscienzioso, esplicito e giudizioso delle migliori evidenze scientifiche del giorno d’oggi per prendere decisioni nella presa in carico dei singoli pazienti”.
Questa esigenza nasce da diversi fattori; il primo è il periodo di recessione economica e la necessità della individuazione della proposta più efficace in tempi brevi; il secondo è lo sviluppo quasi quotidiano di tecniche e tecnologie innovative che promettono risultati inimmaginabili, ma spesso si rivelano essere solo metodi per creare facili profitti senza alcun beneficio; infine i pazienti si informano sulla propria condizione fin nei minimi dettagli, dai sintomi ai trattamenti possibili; spesso tramite fonti inattendibili.
Medici e professionisti sanitari quindi devono essere abili a destreggiarsi tra la richiesta di evidenza scientifica e la crescente influenza della tecnologia nella vita delle persone.
È infatti indiscutibile che negli ultimi anni in campo tecnologico abbiamo assistito a un progresso con andamento esponenziale in tutti gli ambiti della vita delle persone; la sfera medica ha ampiamente usufruito delle tecnologie che il progresso le ha messo a disposizione.
E in campo riabilitativo? Anche la riabilitazione spesso ha sviluppato nuovi strumenti attraverso cui agire, prendendo in prestito diverse tecnologie, dalle apparecchiature elettromedicali per le terapie fisiche ai robot assistivi come gli esoscheletri.
L’impiego della realtà virtuale in protocolli di trattamento riabilitativo è sempre piu presente con studi e risultati molto positivi, anche nella terapia riabilitativa di alcuni deficit neuromotori. Ma forse più di ogni altra cosa si sono sviluppati strumenti per l’analisi del movimento. Per questi ultimi le tecnologie impiegate sono molteplici e sempre in costante aggiornamento; dai laboratori muniti di sistemi optoelettronici alle pedane posturometriche.

Sensoristica inerziale
Una di queste tecnologie proprio in questi anni sta vivendo il momento di massimo sviluppo e diffusione: la sensoristica inerziale.
I sensori sfruttano l’inerzia di una massa contenuta al loro interno per misurare accelerazioni lineari (gli accelerometri, con inerzia al moto lineare) o velocità angolari (i giroscopi, con inerzia al movimento angolare).
Per fornire dati utili riguardo a posizioni e angoli di un oggetto nello spazio, accelerometri e giroscopi lavorano insieme in quella che viene definita “piattaforma inerziale”, integrati inoltre da un magnetometro, sensore che fornisce dati più precisi riguardo all’orientamento nello spazio.
Tale tipologia di sensori viene ampiamente utilizzata nei campi più svariati, da quello dei sistemi di navigazione a quello del motion capture (nel mondo del cinema viene sfruttato, ad esempio, per la realizzazione di animazioni 3D).
Il loro utilizzo è stato esteso anche all’ambito biomedico per fare analisi del movimento, dalla diffusa gait analysis ai complessi movimenti sport-specifici.
Poiché questa strumentazione permette di raccogliere un’enorme quantità di dati e parametri sulla cinematica, utili nello studio e nell’analisi di diversi disturbi motori e neuromotori, ci siamo chiesti come era possibile utilizzare questa categoria di strumenti all’interno di un progetto riabilitativo e che rilevanza potesse avere tale applicazione; inoltre se era possibile impiegare la tecnologia in questione per impostare e applicare un programma di esercizi terapeutici che si rivelasse efficace per pazienti e fisioterapisti.

COSA È NiuRion
NiuRion risponde alle nostre domande e rappresenta una innovazione tecnologica rilevante nell’ambito della riabilitazione immersiva per:

  • utilizzo massiccio dell’intelligenza artificiale con lo scopo di adattare in tempo reale la complessità dell’esercizio di riabilitazione alle capacità e ai progressi dimostrati dal paziente (sistema feed-forward);
  • Look&Feel di tipo gaming con ambiente immersivo e avatar del paziente per la proposta di esercizi specifici di riabilitazione;
  • analisi clinica oggettiva, con score collection indicativa della reale mobilità/motricità del paziente; il team formato da tecnici della riabilitazione-informatici-ingegneri ha realizzato un concetto proprietario di score clinico in modo da poter fornire al paziente e al suo terapista dati fortemente intelleggibili e spendibili in real time;
  • possibilità di operare sia off-line che on-line, sfruttando un servizio di connessione con il proprio fisioterapista/personal trainer.

NiuRion permette di effettuare sedute riabilitative o di potenziamento e rinforzo muscolare sia in sede clinica che da remoto, assistite direttamente o virtualmente da tecnici specializzati, essendo stato pensato e realizzato da terapisti per i colleghi terapisti e i propri pazienti e studiato come una vera e propria sessione di riabilitazione neuromotoria immersiva.
In base alle esigenze riabilitative, l’utilizzatore – dopo aver indossato una maglia o un pantalone aderente e inserito i sensori inerziali negli appositi alloggiamenti – si pone di fronte allo schermo di un qualsiasi device per la riproduzione video (es. PC, TV ecc.) e inizia la sua sessione di riabilitazione all’interno dell’ambiente virtuale del gioco. Il software costruisce, a partire dai dati raccolti dai sensori inerziali, una fedele riproduzione dell’utilizzatore (avatar) che è chiamato a muoversi all’interno di un ambiente di realtà virtuale, progettato per essere compatibile anche con gli ambienti immersivi (es. Oculus Rift, Google Glass ecc.).
Gli esercizi riabilitativi, proposti sotto forma di attività ludiche, sono studiati da un team di specialisti nel campo della riabilitazione (fisioterapisti e ingegneri) per agire con efficacia sulle diverse disabilità motorie. In tal modo, il paziente effettua azioni controllate dal software e movimenti mirati al progresso del percorso terapeutico prefissato. Un algoritmo proprietario di intelligenza artificiale adatta la sessione di terapia in real time alle risposte dell’utilizzatore in modo da accompagnarlo in un percorso personale di abilitazione e riabilitazione. Possiamo quindi dire che lo strumento “capisce” e si adatta a ciascun utente.

Vantaggi pratici nel lavoro di clinica
Un vantaggio pratico molto importante riguarda la possibilità di disporre di dati oggettivi sulle performance e sui progressi del paziente nel corso delle sedute di riabilitazione, al fine di poter poi impostare il percorso riabilitativo sulle esigenze del singolo soggetto con questa stessa proposta o con altre a nostra disposizione.
Dall’altro lato, però, non possiamo non considerare la Fisioterapia come una scienza, ricca di contrasti e di opinioni al suo interno. La pratica clinica ad esempio è ricca di situazioni in apparenza simili ma da trattare in maniera totalmente opposta. Quindi se come fisioterapisti viviamo nel costante bisogno di cercare metodi per valutare e trattare al meglio i nostri pazienti, NiuRion rappresenta lo strumento ideale: la sua capacità di valutare oggettivamente il paziente e tutto il suo percorso riabilitativo sono l’elemento fondamentale che lo caratterizza per la nostra pratica clinica.
Al termine della seduta il paziente saprà come è andata la sua sessione, potrà confrontare questa sessione con le precedenti, vedere la sua evoluzione riabilitativa, e anche noi terapisti di conseguenza potremo oggettivamente verificare il suo percorso, modulare le proposte e impostare percorsi ad hoc.
Noi potremo verificare e sostenere l’evidenza del trattamento e il paziente potrà tornare protagonista del suo percorso di recupero perché sarà in grado di volta in volta di verificare i reali progressi.
Non di minore importanza innovativa e di ricaduta sulla pratica clinica sono la capacità di NiuRion di adattarsi automaticamente alle esigenze motorie del soggetto realizzando ogni volta una sessione “customizzata” della proposta. Ma anche l’aspetto ludico della proposta riabilitativa, o meglio “il sistema ambiente interattivo” in cui si palesa la proposta e il percorso riabilitativo, rafforzandone enormemente l’efficacia, merita un focus di attenzione.
NiuRion consente di seguire da remoto i pazienti, i quali potranno eseguire al proprio domicilio il percorso oggettivo di trattamento. Con un clic potremo ottimizzare i tempi e i profitti!
Grazie ad algoritmi proprietari, NiuRion è in grado di parametrizzare i dati raccolti dai sensori inerziali e, attraverso l’assistente virtuale, dare dei rimandi sonori al paziente o all’utilizzatore.
Quando il sistema registra che il paziente sta eseguendo compensi o è stanco si arresta.
Con NiuRion siamo certi che il soggetto non potrà mai eseguire movimenti fuori range e non potrà mai peggiorare la sua condizione neuromotoria di partenza.

UNA VISIONE VISIONARIA
La grossa sfida che ci accompagna dagli albori è rendere NiuRion un prodotto di facile e immediato accesso e utilizzo per i colleghi fisioterapisti e i loro pazienti. Fino ad oggi le tecnologie di analisi del movimento sono state, e sono ancora, di esclusivo appannaggio di pochi, così come la ricerca e la sperimentazione.
Vogliamo che NiuRion diventi lo strumento quotidiano dei colleghi affinché, grazie a un prezzo accessibile e una facilità e praticità d’uso, essi possano permettersi di fare ricerca dal basso, creare una rete di contatti, scambiarsi informazioni e dati e così poter rivoluzionare il mondo della riabilitazione e … migliorare la qualità della vita dei pazienti.
A breve avvieremo anche uno studio (autorizzato dal Ministero della Salute e dal Comitato Etico) che si propone, attraverso l’applicazione di un protocollo dedicato, di valutare se tale strumentazione possa a pieno titolo affiancare e assistere un tecnico riabilitatore nella sua pratica quotidiana. Tale studio sarà applicato a un campione di soggetti sani e a un campione di soggetti affetti da patologie neuromotorie congenite, in età pediatrica; sarà nostra premura informarvi sugli esiti di tale sperimentazione.

Per informazioni:
www.playtorehab.com
info@playtorehab.com

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