medicina riabilitativa

AI e robot per la riabilitazione: quali speranze per disabili e anziani

I robot e l’intelligenza artificiale stanno cominciando a rendere possibili alcuni miracoli nel campo della medicina riabilitativa. I nuovi approcci terapeutici prevedono, oltre a robot e AI, l’uso della realtà virtuale, della neuro-stimolazione funzionale e delle pedane elettroniche intelligenti. Casi d’uso e prospettive

06 Apr 2022
Domenico Marino

Università Degli Studi Mediterranea di Reggio Calabria

Il connubio virtuoso fra robotizzazione, intelligenza artificiale e medicina riabilitativa è uno straordinario strumento per ridurre le disabilità e per aiutare soprattutto la popolazione anziana ad avere un più alto livello di autosufficienza e di benessere e, pertanto, è uno dei settori su cui si devono concentrare risorse, non solo finanziarie, ma anche e soprattutto di ricerca.

Persone che erano completamente paralizzate dalla vita in giù a causa di lesioni del midollo spinale possono ora camminare usando deambulatori a rotelle o stampelle come supporto, grazie a impianti che stimolano elettricamente i nervi nella schiena e nelle gambe.

I robot per la cura degli anziani: scenari, speranze e criticità

Il caso di Michel Roccati

È il caso di Michel Roccati, un trentenne italiano, vittima di un incidente stradale, nel 2017. Con l’utilizzo di una tecnologia sviluppata dall’Ospedale Universitario di Losanna in Svizzera, basata su degli elettrodi che connettono il midollo spinale e eliminano la discontinuità che si era creata a seguito dell’incidente, oggi Michel può camminare per un chilometro e può restare in piedi per anche per più ore. Ovviamente l’impianto tecnologico è solo la prima parte di un processo complesso che, poi, deve comprendere anche un percorso evoluto di riabilitazione per ottenere risultati concreti. Riuscire a far riacquistare la mobilità alle vittime di gravi incidenti che, fino a pochi anni fa sarebbero stati costretti a rimanere paralizzati per tutta la vita, è un risultato straordinario e che stimola la mostra fantasia e la nostra ammirazione, anche se riuscire ad assicurare la mobilità normale alla popolazione anziana è un risultato meno eclatante, ma probabilmente più rilevante dal punto di vista della sanità pubblica.

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Alcune applicazioni precedenti degli impianti spinali erano state realizzate per fare una terapia del dolore in pazienti con lesioni spinali. Tuttavia, questi impianti non erano abbastanza potenti per raggiungere tutti i centri nervosi che attivano i complessi schemi necessari per il movimento. Prima di Michel gli studi si erano concentrati sull’utilizzo di impianti tecnologici per stimolare i nervi del midollo spinale in persone che a seguito di incidenti avevano riportato lesioni minori che avevano lasciato una parte importante del sistema nervoso intatta. Si supponeva infatti che la neuro stimolazione contribuisse ad aumentare la capacità di trasmettere dei nervi rimanenti attraverso l’amplificazione degli stimoli celebrali.

Elettrodi e neuro stimolazione per aiutare le persone paralizzate

Nel caso di Michel, invece, il danno era esteso e per questo è stato necessario usare una nuova tecnica basata sull’utilizzo di elettrodi più grandi, in grado di superare la grande cesura causata dall’incidente. Gli elettrodi sono stati sviluppati da una start up innovativa, la Onward Medical. Si è partiti con un impianto di 16 elettrodi, anche se si prevede di portarli a 32 nei prossimi pazienti. Gli elettrodi assicurano una connessione, anche se parziale, fra le parti del midollo spinale che erano state recise dall’incidente e, ovviamente, quanto più si migliora la connessione e si collegano elettricamente le parti, tanto più il risultato è migliore. Gli elettrodi vengono, poi, collegati a un dispositivo situato nell’addome del paziente che governa il processo di neuro stimolazione.

Il dispositivo che governa la neuro stimolazione dovrà essere sostituito dopo circa nove anni, mentre gli elettrodi dovrebbero durare tutta la vita. Attraverso un tablet si possono scegliere degli opportuni programmi di movimento e il software del computer che controlla gli elettrodi per ottenere diversi modelli di movimento deve essere continuamente testato e aggiornato per ottimizzare i risultati. Occorre anche considerare che la posizione esatta degli elettrodi va opportunamente studiata perché ogni paziente ha una struttura del sistema nervo diverso e, quindi, gli elettrodi si devono adattare alla sua conformazione anatomica. Si ritiene che, in generale, questa metodologia potrebbe essere utile per aiutare le persone rimaste paralizzate a seguito di un incidente che hanno almeno sei centimetri di midollo spinale sano sotto la lesione.

Protesi intelligenti e esoscheletri per aiutare le persone disabili

Il ripristino della connessione, però da solo non basta a ottenere un risultato. L’intervento deve essere associato ad un programma di tele riabilitazione funzionale necessario per ottenere un buon risultato che può essere gestito anche con l’intelligenza artificiale. Le tecnologie dei neurotrasmettitori, la robotica e la tele riabilitazione stanno facendo passi da gigante. Importanti avanzamenti in questi campi possono essere legati allo sviluppo di esoscheletri che permettono la mobilità a pazienti affetti da disabilità gravi.

In questo senso molto interessante sarà l’utilizzo dell’intelligenza artificiale estesa per la costruzione di protesi intelligenti e di esoscheletri che possano aiutare le persone disabili a superare le difficoltà di relazione con l’ambiente esterno. In questo caso la sinergia fra intelligenza artificiale e supervisione umana può assicurare un livello di funzionalità quasi normale anche nei casi più gravi. E la supervisione umana in questo caso appartiene al campo di intervento delle discipline riabilitative.

Inoltre, la ricerca riabilitativa sta sperimentando nuovi approcci terapeutici innovativi che prevedono l’utilizzo della robotizzazione, l’utilizzo della realtà virtuale per poter simulare in 3D gli effetti delle tecniche riabilitative, l’utilizzo della neuro-stimolazione funzionale e delle pedane elettroniche intelligenti per la rieducazione motoria.

Queste metodiche potranno essere utilizzate anche in campo sportivo non solo per migliorare le procedure di recupero degli infortuni, ma anche per ottimizzare gli allenamenti.

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