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Robotica su misura: con il progetto “Fit For Medical Robotics” la scienza italiana rivoluziona la riabilitazione e la cura

Obiettivo offrire la tecnologia più adatta al paziente in base a patologia ed età. Dopo un anno avviati più di 50 studi con oltre 2000 pazienti in 25 strutture cliniche e di ricerca su tutto il territorio nazionale

 Roma, 7 febbraio 2024 – Quale tecnologia robotica è la più adatta a curare una singola patologia, in quale tipo di paziente e di quale età? Risponde a questa domanda il progetto “Fit For Medical Robotics” con l’obiettivo finale di dimostrare scientificamente quale sia l’utilizzo più efficace di una tecnologia robotica all’interno del percorso riabilitativo del paziente, con la stessa precisione con cui oggi si è in grado di prescrivere un farmaco.

Ad un anno dal suo avvio, i ricercatori hanno fatto il punto sui primi risultati e mostrato alcune delle tecnologie che popoleranno le strutture sanitarie. Oggi i robot per la riabilitazione, gli esoscheletri per l’assistenza, le protesi di arto superiore e inferiore, i sensori indossabili e gli algoritmi di intelligenza artificiale per la comunicazione e l’interazione con le macchine, i sistemi di realtà aumentata e virtuale per facilitare l’interazione con la tecnologia sono oggetto di ricerche avanzate ma ancora utilizzati in singoli centri all’interno di piccoli studi sperimentali che offrono i primi risultati incoraggianti ma non permettono di analizzare in modo sistematico l’efficacia clinica di queste tecnologie.

Per la prima volta in Italia la ricerca sulle tecnologie avanzate per la riabilitazione e la cura connette sinergicamente ingegneri e clinici all’interno di più di 50 diversi studi con oltre 2000 pazienti coinvolti in più di 25 strutture su tutto il territorio italiano. I centri clinici e di ricerca e le aziende coinvolte, capitanati dal Consiglio nazionale delle ricerche (CNR) con Università Campus Bio-Medico di Roma e Fondazione Don Gnocchi, operano insieme grazie a un finanziamento di 126 milioni di euro messi a disposizione nell’ambito del Piano complementare al PNRR dal Ministero dell’Università e della Ricerca.

“In questo primo anno abbiamo innanzitutto invertito la rotta – ha ricordato la professoressa Loredana Zollo, ordinario di Bioingegneria e preside della Facoltà di Ingegneria dell’Università Campus Bio-Medico di Roma – siamo passati  da un contesto molto frammentato, caratterizzato da tanti piccoli studi clinici distribuiti sul territorio nazionale con numerosità esigue di pazienti, ad un nuovo scenario caratterizzato da una visione sinergica e collaborativa tra decine di centri clinici, università, centri di ricerca e aziende per costruire la base scientifica necessaria a dimostrare l’efficacia delle tecnologie robotiche emergenti, in una prospettiva di completa razionalizzazione del loro utilizzo nelle strutture sanitarie in base alle esigenze del singolo paziente. La grande sfida che il progetto affronta è riuscire a dimostrare che le tecnologie robotiche possono efficacemente fornire supporto all’intero percorso di cura, dalla prevenzione fino all’assistenza domiciliare, mostrando per quale fase del processo riabilitativo la specifica tecnologia è più efficace, per quali patologie, per quale tipologia di pazienti e quali fasce di età. Inoltre, individuando i limiti delle tecnologie esistenti, sta progettando le componenti hardware e software della futura generazione di robot.”

“Fit for Medical Robotics è un progetto rivoluzionario in quanto pone al centro la persona: con esso, le tecnologie robotiche diventano il mezzo attraverso il quale sviluppare soluzioni innovative per superare vulnerabilità e fragilità, migliorare la qualità della vita di pazienti e caregiver, favorire una maggiore inclusione sociale”, dichiara la Presidente del Cnr, Maria Chiara Carrozza. “In questo primo anno di attività, l’ampio partenariato pubblico-privato, guidato dal Consiglio nazionale delle ricerche, ha riunito studiose e studiosi impegnati insieme per mettere la ricerca e la tecnologia al servizio del benessere dell’umanità”.

“Fra le sfide più importanti del nostro tempo – sottolinea Maria Cristina Messa, direttrice scientifica della Fondazione Don Gnocchi – vi è quella della cura ed assistenza di lungo periodo utilizzando al meglio le tecnologie e la digitalizzazione. Il progetto Fit4medrob è un piano di sviluppo basato su ricerca scientifica, che, mettendo a sistema numerosi centri di ricerca e di assistenza, trova la massa critica per poter indirizzare lo sviluppo futuro e l’uso appropriato della robotica in ambito sanitario. In un Centro come la Fondazione Don Carlo Gnocchi, tradizionalmente dedicato alla cura dei soggetti più fragili anche attraverso la ricerca scientifica, il progetto permette non solo di acquisire nuove conoscenze alla base del processo riabilitativo ma anche di poter diffondere metodi di cura avanzata su tutto il territorio, raggiungendo tutti coloro che ne hanno bisogno”.

“Analizzando questo primo anno di lavoro, è proprio il caso di dire: ‘l’unione fa la forza’. La sinergia che si è creata tra i partner è il vero motore di un progetto che si è posto un obiettivo ambizioso: imprimere un deciso cambio di rotta sugli attuali modelli riabilitativi e assistenziali rivolti a pazienti di ogni età attraverso l’utilizzo di nuove tecnologie robotiche e digitali” dichiara Christian Cipriani, professore ordinario di Bioingegneria industriale della Scuola Superiore Sant’Anna e direttore scientifico del progetto

I risultati di questo progetto avranno, in prospettiva, un impatto importante sull’efficienza del sistema sanitario e permetteranno di investire efficacemente le risorse nelle apparecchiature robotiche e riabilitative, permettendo una maggiore diffusione sul territorio nazionale di queste tecnologie con beneficio sulla salute dell’intera popolazione.

IL PROGETTO FIT FOR MEDICAL ROBOTICS

Fit4MedRob, coordinato dal Consiglio nazionale delle ricerche, vede la partecipazione di altri 24 partner, di cui 10 università e centri di ricerca, 11 Irccs o centri clinici e 3 realtà industriali. Nasce con l’obiettivo di rivoluzionare gli attuali modelli riabilitativi e assistivi per pazienti di tutte le età aventi funzioni motorie, sensoriali o cognitive ridotte o assenti, mediante lo sviluppo di nuove tecnologie digitali bioniche e biorobotiche, nonché di paradigmi innovativi di cura in grado di sfruttare tali tecnologie in tutte le fasi del percorso riabilitativo, dalla prevenzione fino all’assistenza domiciliare in fase cronica.

I partner del progetto

Fit4MedRob riunisce 25 partner, di cui 11 Università e Centri di ricerca, 11 IRCCS e Centri clinici e 3 realtà industriali. Di seguito l’elenco completo: Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR), Cure Ortopediche Traumatologiche S.p.A., Fondazione Don Carlo Gnocchi, Fondazione Mondino, Fondazione Policlinico Universitario Campus Bio-Medico, Fondazione Stella Maris, Istituti Clinici Scientifici Maugeri, Istituto Giannina Gaslini, Istituto Italiano di Tecnologia, Eugenio Medea dell’Associazione “La Nostra Famiglia”, Istituto Nazionale per l’Assicurazione contro gli Infortuni sul Lavoro Centro Protesi Inail di Vigorso di Budrio, Ospedale Policlinico San Martino, Scuola Superiore Sant’Anna, Università Campus Bio-Medico di Roma, Università degli Studi di Firenze, Università degli Studi di Genova, Università degli Studi di Modena e Reggio Emilia, Università degli Studi di Napoli Federico II, Università di Pisa, Università degli Studi di Pavia, Università degli Studi di Siena, Congregazione Suore Infermiere dell’Addolorata Villa Beretta – Ospedale Valduce, Eustema S.p.A., Item Oxygen SRL, Tecnobody s.r.l.

Per informazioni: Francesco Unali – Ufficio stampa Università Campus Bio-Medico di Roma 

FIT FOR MEDICAL ROBOTICS

DUE ESEMPI DELLE TECNOLOGIE IN FASE DI SPERIMENTAZIONE PRESSO LA FACOLTA’ DI INGEGNERIA DELL’UNIVERSITA’ CAMPUS BIO-MEDICO DI ROMA

 Stimolazione Elettrica Transcutanea del Nervo (TENS) per la restituzione del feedback sensoriale in pazienti con amputazione di arto inferiore (UCBM-FdG)

L’amputazione dell’arto inferiore è un evento traumatico per la qualità della vita di un paziente ma, nonostante gli enormi progressi nella progettazione di dispositivi protesici, le attuali protesi di arto inferiore commerciali non forniscono agli utenti un feedback sensoriale circa la loro interazione con l’ambiente. Tale mancanza può portare all’insorgenza di disturbi della deambulazione e ad un aumento del rischio di cadute contribuendo ad un aumento del tasso di abbandono delle protesi di arto inferiore. In alternativa ai metodi invasivi, un valido approccio è rappresentato dall’impiego della Stimolazione Nervosa Elettrica Transcutanea (TENS) come soluzione non invasiva per ripristinare un feedback sensoriale somatotopico. Infatti, la tecnica proposta utilizza elettrodi superficiali posizionati sull’epidermide per stimolare elettricamente i nervi sottostanti, elicitando sensazioni tattili riferite percepite nella gamba mancante. L’obiettivo di tale progetto è quello di sviluppare un sistema non invasivo per il ripristino del feedback sensoriale mediante TENS per pazienti con amputazione di arto inferiore. Una soletta sensorizzata rileva la forza applicata al terreno durante il cammino e tali informazioni vengono inviate a un software di controllo per la modulazione dei parametri di stimolazione. Quest’ultimo invia di conseguenza uno stimolo in corrente al paziente mediante elettrodi superficiali posti sulla cute del moncone.

Dichiarazione della professoressa Loredana Zollo, preside della Facoltà di Ingegneria dell’Università Campus Bio-Medico di Roma

“Questa protesi bionica di arto inferiore, sviluppata dall’Università Campus Bio-Medico di Roma in collaborazione con la Fondazione Don Carlo Gnocchi, utilizza una soletta sensorizzata per misurare il contatto con il terreno. L’informazione sensoriale acquisita viene restituita al paziente con amputazione attraverso un sistema non invasivo di stimolazione del nervo periferico che è in grado di restituire la sensazione della pressione sul terreno e quindi migliorare l’equilibrio e la capacità di deambulare”.

 Il Robot che parla e aiuta nel trattamento riabilitativo insieme (UCBM)

La riabilitazione robot-mediata rappresenta un campo in rapida evoluzione nell’ambito della salute e del benessere. Tuttavia, ad oggi, sono ancora poche le tecnologie in grado di offrire assistenza fisica durante la riabilitazione, mentre contemporaneamente gestiscono un’interazione cognitiva significativa con il paziente. Le comunicazioni tra fisioterapisti e pazienti sono un elemento cruciale nel processo di recupero, e l’integrazione di robotica avanzata potrebbe migliorare notevolmente questa interazione. Il sistema proposto in questo studio affronta questa sfida, combinando manipolazione fisica con interazione verbale naturale, cercando di emulare l’interazione tipica tra il medico o fisioterapista e il paziente. La capacità del sistema cognitivo di interagire linguisticamente è stata fondamentale per creare un ambiente più accogliente e coinvolgente per i pazienti durante le sessioni di riabilitazione. Questo approccio olistico potrebbe rivoluzionare il modo in cui i robot vengono utilizzati nel contesto della riabilitazione, migliorando l’efficacia complessiva dei trattamenti. Inoltre, introdurre sistemi di analisi del movimento senza contatto consente al robot di identificare il movimento svolto dal paziente per capirne la bontà dell’esecuzione e intervenire quando necessario per correggerlo ma anche motivarlo. Questo sottolinea ulteriormente l’importanza di considerare non solo gli aspetti puramente fisici del recupero, ma anche quelli legati alla sfera emotiva e psicologica del paziente.

Dichiarazione della professoressa Loredana Zollo, preside della Facoltà di Ingegneria dell’Università Campus Bio-Medico di Roma

“Tra le varie tecnologie, stiamo sviluppando un robot per la riabilitazione fisica e cognitiva che per la prima volta mette insieme la capacità di dialogare con il paziente con quella di movimentare l’arto cercando di replicare quanto fa il fisioterapista durante un tipico trattamento riabilitativo. Il robot è in grado di osservare il paziente con la sua telecamera, dialogare con il paziente, fornire indicazioni verbali spiegando l’esercizio riabilitativo, ma può anche intervenire fisicamente guidando l’arto del paziente verso la corretta esecuzione dell’esercizio riabilitativo”.