Physiosmart: migliorare l’aderenza con un’app di teleriabilitazione

A cura di Greta Piccininni.

Recentemente abbiamo pubblicato uno studio sulla valutazione di un nuovo strumento di rilevamento della posizione che, utilizzando la videocamera frontale di uno smartphone, è in grado di stimare l’angolo di movimento del gomito. Esercizi di questo tipo sono utili nella riabilitazione dei soggetti emiplegici o che hanno subito un infortunio al braccio. Lo strumento consente l’analisi in tempo reale dell’esercizio. Stiamo sviluppando nuovi aggiornamenti per migliorare sempre più l’accuratezza delle misurazioni. Lo studio, a cura di Fabio Tedone, Davide Cafiero e Pierpaolo Di Bitonto, è stato pubblicato tra i Paper di Altruist. Potete trovare lo studio completo QUI.

L’importanza della riabilitazione per le persone con patologia cronica e il problema dell’aderenza

Nelle persone che vivono con una malattia cronica, la riabilitazione può ridurre il dolore, migliorare la capacità di movimento e di conseguenza la qualità della vita. Ogni giorno, i pazienti cronici dovrebbero eseguire esercizi riabilitativi, a casa e sotto la guida del terapista.

Nonostante siano noti i benefici della riabilitazione domiciliare, l’aderenza al trattamento è in realtà, un problema significativo: si stima, infatti, che le persone che non aderiscono al trattamento riabilitativo arrivino fino al 50%. Le ragioni sono multifattoriali e includono fattori psicologici e situazionali che variano da individuo a individuo.

 Purtroppo, sono molte le problematiche legate alla riabilitazione domiciliare, e la maggior parte di esse sono relative all’esperienza del paziente.

A volte, infatti, i pazienti devono collegare componenti, imparare ad utilizzare nuovi strumenti, oppure devono affrontare procedure complicate prima che il sistema funzioni.

Un’esperienza d’uso complicata, scoraggia l’utente e instillando dubbi sul corretto funzionamento e più in generale sfiducia nel sistema

La teleriabilitazione per migliorare il problema dell’aderenza

In questo scenario sono stati creati modelli riabilitativi alternativi, come la teleriabilitazione, che utilizzano soluzioni digitali per migliorare l’aderenza e il coinvolgimento del paziente.

La teleriabilitazione è la fornitura di servizi di riabilitazione a distanza utilizzando tecnologie ICT.

È un’area della telemedicina in continuo sviluppo per aumentare l’accessibilità e la continuità delle cure. La teleriabilitazione consente ai medici di ottimizzare il tempo, l’intensità e la durata della terapia, ha mostrato risultati significativi attraverso lo sviluppo di nuove tecnologie e può ora essere erogata utilizzando una varietà di diversi strumenti e modalità tecnologiche.

Riabilitazione fisica e console video

La riabilitazione fisica richiede grande attenzione nella valutazione dei movimenti e nella misurazione dei miglioramenti, soprattutto in assenza del praticante, poiché è essenziale per monitorare i progressi del paziente. Per garantire calcoli accurati, alcuni sistemi di teleriabilitazione hanno proposto l’utilizzo di console video come Microsoft Kinect o XBox. In alternativa, è stato proposto l’uso della Wii Balance Board di Nintendo o l’uso di sensori e dispositivi indossabili. Gli approcci precedenti richiedono costi aggiuntivi dovuti alle attrezzature tecnologiche e possono richiedere vincoli legati all’hardware utilizzato.

La riabilitazione fisica tramite smartphone

Al contrario, la possibilità di utilizzare un dispositivo personale potrebbe migliorare la motivazione, l’aderenza e l’esperienza dell’utente, soprattutto negli anziani. Con i recenti progressi nell’intelligenza artificiale, i sistemi di visione artificiale possono tracciare i movimenti del corpo nello spazio tridimensionale utilizzando la telecamera normalmente integrata nei telefoni cellulari. L’idea è quella di semplificare al massimo l’esperienza delle persone con patologia costruendo un sistema di riabilitazione domiciliare tramite l’utilizzo di uno smartphone o un tablet PC, già pronto per essere utilizzato. Sarebbe così possibile raggiungere una maggiore accessibilità, riducendo l’uso di sensori e garantendo l’accuratezza del monitoraggio senza compromettere l’esperienza del paziente?

Gli strumenti di visione artificiale più comunemente utilizzati per il rilevamento della posa e il tracciamento del corpo (OpenPose, Mask R-CNN, MediaPipe, BlazePose di Google, Alpha-Pose) dimostrano che è possibile verificare la corretta esecuzione di un movimento una volta completato e che, in condizioni ambientali stabili, possono arrivare a fornire indicazioni su specifici angoli articolari. Tuttavia, manca una valutazione della validità dei dati forniti per molti di questi sistemi.

Lo studio di Helaglobe e l’app di teleriabilitazione

Abbiamo sviluppato un sistema di teleriabilitazione formato da due macro-componenti: un’app paziente e un sistema di control room rivolto al terapista. L’app guida il paziente nell’esecuzione dell’esercizio e consente di raccogliere e inviare al sistema di control room tutti i dati relativi alla sessione di allenamento: es. quali esercizi ha svolto, per quanto tempo, e i KPI clinici rilevati. Es. escursione dell’articolazione, velocità di esecuzione, simmetria del corpo, etc. L’applicazione di control room consente al terapista che si trova da remoto di monitorare gli esercizi di più pazienti nello stesso momento, pianificare le sessioni di riabilitazione e modificarle in base ai risultati osservati. In questo modo è possibile adattare il percorso riabilitativo alle capacità e alle esigenze specifiche del paziente, massimizzando la personalizzazione della riabilitazione.

L’applicazione utente è strutturata in modo molto semplice, con una schermata di login e un menu che consente all’utente di scegliere tra gli allenamenti proposti dal medico. Ogni sessione è composta da una fase di calibrazione, uno o più esercizi da eseguire e una scala analogica visiva per misurare il dolore e la fatica al termine della sessione. Infine, i dati del paziente e della sessione di trattamento vengono archiviati in un cloud.

Come funziona l’app di teleriabilitazione

Il sistema di teleriabilitazione proposto si basa sullo strumento di visione artificiale BlazePose, una tecnologia per il rilevamento della posa sviluppato da Google. Durante l’esecuzione dell’esercizio, il movimento del paziente viene catturato dalla fotocamera dello smartphone e trasmesso ed elaborato da BlazePose. L’algoritmo è in grado non solo di valutare se l’esercizio viene eseguito correttamente ma anche di individuare quale specifica parte del corpo necessita di essere corretta. In seguito, le valutazioni di questo algoritmo tornano all’utente come indicazione audio da parte di un coach virtuale.

L’app può essere utilizzata autonomamente dall’utente e l’esecuzione della seduta riabilitativa non richiede la presenza del terapista, nemmeno da remoto. Per questo motivo, una volta avviata la sessione di trattamento, viene eseguita una fase di calibrazione per garantire la migliore funzionalità dell’app. La calibrazione permette all’algoritmo di riconoscere l’utente così da personalizzare i successivi feedback durante l’esecuzione del movimento.

Risultati dello studio

I limiti principali dell’usare strumenti di visione artificiale su smartphone sono la capacità computazionale ridotta che rischia di non ottenere feedback in real time e la varietà con cui lo strumento può essere posizionato all’interno di una varietà di ambienti personali, con il rischio di inficiare l’accuratezza delle misurazioni. Il nostro studio dimostra, un’adeguata accuratezza nella stima del movimento.  E una buona capacità di fornire feedback in tempo reale in completa assenza del terapista garantendo così un’accuratezza nelle misurazioni paragonabile a quella di altri strumenti usati nei centri o alle prestazioni generali di un terapista.

Come l’app di teleriabilitazione migliora l’esperienza degli utenti

Il sistema di teleriabilitazione descritto mira a migliorare l’esperienza del paziente con tre caratteristiche principali: può essere eseguito su smartphone senza alcuna apparecchiatura aggiuntiva, dispone di un coach virtuale che fornisce feedback audio in tempo reale, e funziona senza l’intervento del medico o di altre figure.

Il coach virtuale è una parte importante del sistema, poiché migliora il coinvolgimento del paziente e garantisce la corretta esecuzione degli esercizi. Il feedback del coach virtuale può incoraggiare il paziente, correggere la sua posizione, e suggerire modifiche per migliorare la visibilità. Il feedback si basa sulla valutazione dell’algoritmo e può essere di diversi tipi, tra cui incoraggiamento, correzione, e suggerimento.

Conclusioni

È noto che i pazienti che non aderiscono al programma di esercizi di riabilitazione prescritto possono prolungare la durata del trattamento e rendere il trattamento meno efficace. Una scarsa aderenza può anche avere un impatto sugli operatori sanitari con un aumento dei tempi di attesa e una scarsa efficienza.

I fattori che possono influenzare l’aderenza alla riabilitazione con esercizi a casa sono moltissimi. I pazienti, ad esempio, possono dimenticarsi di fare esercizio, non avere tempo o orari di lavoro compatibili, così come possono non avere fiducia nelle proprie capacità di svolgere un compito (autoefficacia) o essere scoraggiati dal dolore provato durante gli esercizi. Infine, anche il divertimento e la facilità d’uso degli strumenti tecnologici o delle attrezzature per il fitness sono elementi rilevanti per lo svolgimento degli esercizi. L’app di teleriabilitazione rappresenta un valido aiuto ed una soluzione a questi ostacoli:

• riduce il tempo di esecuzione della seduta riabilitativa, eliminando il tempo per montare apparecchiature tecnologiche complesse o comprenderne il funzionamento;
• permette al paziente di svolgere gli esercizi in completa autonomia, in orari compatibili con il proprio lavoro ed i propri impegni personali;
• aumenta l’ingaggio del paziente, essendo lo smartphone uno strumento semplice con cui l’utente ha già una certa dimestichezza.

Referenze

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