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Riabilitazione robotica: il futuro è già qui

Robot, esoscheletri, realtà virtuale, intelligenza artificiale… I sistemi riabilitativi assomigliano sempre di più a coinvolgenti videogiochi e molti studi iniziano a testarne l’efficacia. Ma gli specialisti raccomandano: ogni robot deve sempre essere affiancato dal terapista.

Negli ultimi anni anche la medicina riabilitativa, come altri settori della sanità in precedenza, ha visto comparire e diffondersi tecnologie innovative estremamente sofisticate e con potenzialità straordinarie. Ma quali sono le tecnologie più promettenti? Come funzionano? Lo chiediamo agli ingegneri Ivan Snider, Gianluigi Reni, Emilia Biffi e alle dottoresse Elena Beretta e Paola Colombo del Polo Medea di Bosisio Parini. “Oggi sono disponibili robot riabilitativi in grado di affiancare il terapista durante i trattamenti sia dell’arto superiore che inferiore”, spiegano gli specialisti: “questi robot movimentano l’arto del paziente, prendendolo dalla sua estremità oppure abbracciando tutto l’arto con una struttura apposita che guida il movimento delle articolazioni. Grazie alla miniaturizzazione delle componenti elettroniche e meccaniche e all’utilizzo di nuovi materiali, sono comparsi anche gli esoscheletri, strutture indossabili ed utilizzabili dal paziente a scopo sia riabilitativo che assistivo. Alcuni esoscheletri ad esempio, permettono a pazienti tetraplegici di assumere una posizione eretta e di camminare in autonomia.

Anche la realtà virtuale sta assumendo un ruolo sempre più importante nei percorsi riabilitativi, grazie alla forte valenza ludica e motivazionale. Sistemi basati su ambienti immersivi o su visori indossabili, stanno emergendo nella pratica clinica e molti sono gli studi in corso con l’obiettivo di valutarne l’efficacia.

L’ultima frontiera è rappresentata dall’intelligenza artificiale, una tecnologia che si è dimostrata utile in diversi campi della medicina, come l’analisi di immagini, sfruttando supercalcolatori e grandi masse di dati, ma che ancora non ha raggiunto una grande diffusione in ambito clinico riabilitativo. I maggiori ostacoli all’uso dell’intelligenza artificiale sono oggi costituiti dalla mancanza di processi standardizzati, da un quadro giuridico non ancora ben definito e da una per il momento, limitata accettazione e fiducia da parte del personale sanitario.

Quali sono le difficoltà che si devono superare da un punto di vista ingegneristico?

Trasferire una tecnologia innovativa dal laboratorio alla pratica clinica non è per nulla semplice. Macchine che sembrano funzionare perfettamente nel disegno progettuale o al banco di prova, rivelano spesso tutti i loro limiti quando vengono applicate al paziente. L’iter per ottenere un dispositivo tecnologico che sia realmente utile al paziente, passa attraverso lunghe fasi di sperimentazione, validazione e valutazione degli effetti. Nel caso dei trattamenti riabilitativi, il percorso è particolarmente lungo ed oneroso, in quanto è necessario molto tempo per rilevare i benefici sul paziente. Diventa così cruciale effettuare studi scientificamente rigorosi per poter misurare gli esiti dei trattamenti e rilasciare poi dispositivi riabilitativi efficaci, con indicazioni d’uso precise e sicure.

Quali sono le applicazioni finora più promettenti?

Già oggi esoscheletri sensorizzati permettono al paziente di eseguire i movimenti corretti e ripeterli infinite volte in modo preciso, garantendo un miglior recupero neuromotorio, affiancati da sistemi di realtà virtuale che lo motivano e ne favoriscono la compliance. I sistemi riabilitativi assomigliano sempre di più a coinvolgenti videogiochi, in grado al contempo di raccogliere sterminate moli di dati che, una volta analizzate da algoritmi di intelligenza artificiale, permetteranno al sistema riabilitativo stesso di modificarsi adattandosi allo stato psicofisico del paziente.

Forse un giorno robot ed esoscheletri diventeranno addirittura oggetti di uso comune nelle nostre vite, al pari di un impianto cocleare o di un paio di occhiali da vista, permettendoci di conservare le nostre capacità motorie anche in età avanzata.

Su quali meccanismi cerebrali agiscono?

Innumerevoli studi scientifici hanno dimostrato che anche in presenza di una lesione neurologica congenita o acquisita, è comunque spesso possibile avere importanti potenzialità di recupero, grazie alla neuroplasticità cerebrale, cioè alla capacità del cervello di modificare il suo funzionamento a seguito di adeguate stimolazioni.

I sistemi riabilitativi ad alta tecnologia sfruttano proprio questa capacità, proponendo compiti ripetitivi con elevata intensità, orientati agli obiettivi e cognitivamente coinvolgenti, potenziati da segnali sensoriali sincronizzati e sempre con una partecipazione attiva del paziente.

La neuroplasticità cerebrale è addirittura maggiore nei bambini e questo induce a pensare che i benefici per loro possano essere superiori rispetto a quanto osservato negli adulti.

Quale obiettivo intendono raggiungere?

L’obiettivo principale dell’utilizzo di tecnologie innovative in ambito riabilitativo è di ottimizzare il recupero neuromotorio dei pazienti e migliorare l’outcome. Questo si può ottenere attraverso attività che siano piacevoli e in grado di incrementare la tolleranza e la compliance, affinché il tempo di trattamento riabilitativo diventi sempre più efficace.

E i risultati? Esistono prove scientifiche sull’uso della tecnologia e della robotica in riabilitazione?

Tanti studi e lavori di ricerca hanno affrontato il tema dell’efficacia della robotica utilizzata in ambito riabilitativo. I dati disponibili dimostrano che queste tecnologie portano un reale beneficio al paziente, anche se la maggior parte degli studi si è rivolta finora all’età adulta e in campo pediatrico ci sono ancora poche sperimentazioni. Ricerche recenti, fra cui alcune dell’IRCCS Medea, hanno evidenziato le possibilità di miglioramento del cammino e dell’utilizzo dell’arto superiore anche in età pediatrica, ad esempio in bambini con esiti di paralisi cerebrale infantile o con cerebrolesioni acquisite.

Pazienti e terapisti come interagiscono con le macchine e tra loro?

L’introduzione di tecnologie semiautomatizzate nei percorsi riabilitativi suscita di primo acchito nel personale sanitario diffidenza e timore, la sensazione che una macchina possa prima o poi sostituirlo sul lavoro. E’ lo stesso fenomeno che si manifesta nell’industria manifatturiera, quando intere linee di produzione vengono attrezzate con sistemi robotizzati.

L’IRCCS Medea, all’avanguardia nella ricerca tecnologica applicata alla riabilitazione, è il coordinatore del progetto di ricerca europeo MindBot che ha proprio l’obiettivo di capire quali siano le reazioni e le emozioni di un lavoratore che debba interagire con un “collaboratore” robotizzato. Contemporaneamente, ci si propone di introdurre nel sistema tecnologico nuove funzionalità con l’obiettivo di tutelare il benessere anche psicologico dell’operatore.

Già oggi si può però affermare con sicurezza che ogni riabilitazione robotizzata deve sempre essere affiancata dalla presenza del terapista. Il lavoro del terapista è fondamentale nel comunicare in modo adeguato il ruolo della tecnologia utilizzata e nello spiegare in modo chiaro le modalità di interazione con essa: è importante che il paziente continui a sentirsi al centro del processo di cura e che non viva la presenza del mediatore tecnologico come sostituto della relazione con il clinico. Solo attraverso il rapporto con un altro essere umano, si possono creare nel paziente quella tensione e quell’empatia che non sono riproducibili con una macchina e che sono probabilmente ingredienti fondamentali per rendere realmente efficace un intervento terapeutico-riabilitativo.

Qual è l’atteggiamento dei pazienti nei confronti di robot e nuove tecnologie? Le accettano? Sono dubbiosi?

Per qualunque persona, l’idea di affidarsi alle mani di un robot genera qualche inquietudine .

Un terapista è in grado di modulare o fermare il suo gesto, se si accorge che provoca disagio o sofferenza, ma una macchina come si comporterà? Un algoritmo di intelligenza artificiale che decisioni potrà prendere nell’esecuzione di un trattamento riabilitativo?

Sono pensieri e preoccupazioni che attraversano l'animo di chi si trova ad interagire per obbligo o necessità con dei sistemi robotizzati.

D’altro canto, un paziente si sente spinto a vincere le paure e i timori che connotano qualunque percorso terapeutico, pur di ottenere qualche beneficio. Se si parla di robot, poi, l’aspettativa di beneficio è particolarmente elevata, come se i robot e in generale ogni nuova tecnologia avessero proprietà terapeutiche straordinarie.

Si pone in questo campo una delicata questione etica e di responsabilità per le istituzioni, il personale sanitario, i tecnici: di fronte alla posizione di fragilità e di debolezza del paziente, diventano fondamentali rigore e serietà scientifica e professionale nel proporre trattamenti riabilitativi, basati su tecnologie di cui sia comprovata l’efficacia e l’utilità, senza farsi attrarre dall’ultima novità, magari solo per fini di business.

Quali sono le differenze più marcate nel trattamento di pazienti in età pediatrica rispetto agli adulti?

Il trattamento riabilitativo di pazienti in età pediatrica offre opportunità straordinarie in termini di recupero, grazie alla elevata plasticità del sistema nervoso centrale per tutta l’età dello sviluppo. Una riabilitazione effettuata precocemente anche su pazienti con patologie croniche, determina benefici per l’intero arco della vita, con un cosiddetto “ritorno sull’investimento” molto elevato. La crescita veloce del bambino, sia in termini antropometrici, che in termini psichici, determina però la necessità di disporre di tecnologie profondamente diverse per ogni fase di crescita. Da un lato, le macchine riabilitative dovranno avere dimensioni, potenze, movimenti commisurati alle caratteristiche del corpo del paziente, dall’altro i software utilizzati dovranno essere progettati per stimolare persone con interessi e potenzialità profondamente differenti. Non si può utilizzare lo stesso prodotto su un bambino di 3 anni e su un adolescente di 16 anni!

Dato che le dimensioni del mercato dei dispositivi riabilitativi per età pediatrica sono contenute, si verifica purtroppo il fenomeno per cui le aziende investono pochissime risorse in questo settore. Per questo a livello europeo è stata recentemente attivata una infrastruttura di ricerca supportata da centinaia di istituzioni, tra cui l’Istituto Medea, (European Paediatric Translational Research Infrastrucutre – EPTRI) che si propone proprio di promuovere lo sviluppo di dispositivi medici per l’età pediatrica.

Si sono evidenziati limiti nella riabilitazione?

La riabilitazione con strumenti innovativi non deve essere pensata come la risposta magica ad ogni problema. La sfida è piuttosto individuare lo strumento più adatto ad ogni paziente, in un preciso momento del suo percorso riabilitativo. In questo senso è molto importante identificare con attenzione tra i pazienti coloro che potrebbero trarre maggiori benefici dall’utilizzo delle nuove tecnologie. Ciò è correlato all'età, alla distanza dall'evento acuto e alla condizione di disabilità.

Degna di ulteriore considerazione è la complessità che accompagna un processo riabilitativo basato sulle nuove tecnologie. Numerose professionalità sono infatti chiamate ad interagire, a confrontarsi, a comunicare al fine di ottenere un risultato positivo. Il medico, il terapista, l’ingegnere devono sviluppare linguaggi condivisi tra di loro e con il paziente e la sua famiglia, pena il fallimento nell’utilizzo della tecnologia.

Quali sono i vantaggi rispetto alla riabilitazione “tradizionale”?

Tra i vantaggi della riabilitazione attraverso la robotica e le nuove tecnologie, si può menzionare senza dubbio una maggiore standardizzazione e controllo del processo riabilitativo.

Le nuove tecnologie inoltre, consentono di sperimentare un maggiore senso di presenza e di autoefficacia personale, grazie alla loro capacità di essere calibrate e adattate sulle abilità del paziente, consentendogli quindi di esperire una maggiore adattività e agentività sull’ambiente circostante.

Recentemente, l’emergenza COVID-19 ha poi accelerato il ricorso alla teleriabilitazione, introducendo la possibilità di utilizzare questa modalità come strumento integrativo in molti casi di trattamento riabilitativo dei pazienti. Oltre alla sostenibilità di sistema durante la fase di pandemia, è importante sottolineare il vantaggio che soluzioni legate alle nuove tecnologie possono portare anche in condizioni di normalità: si riduce il tempo in presenza richiesto ai pazienti e alle loro famiglie e si ottimizza il tempo dell’operatore. Sistemi robotizzati e di realtà virtuale utilizzati a domicilio permettono infatti di monitorare lo stato di progresso del paziente e forniscono al medico curante dati preziosi per consentire una medicina che sia sempre più personalizzata e focalizzata sul paziente. Si perfeziona un sistema di cura appropriata che non perde di vista né l’efficacia né l’efficienza.

Una riabilitazione ad alta tecnologia può essere considerata come un sistema di semplificazione e di miglioramento delle procedure sanitarie, oltre che un valido strumento a supporto dei processi di ricerca clinica e di monitoraggio e organizzazione dei servizi sanitari.

Come sono inquadrate le nuove tecnologie dal punto di vista dei percorsi di cura? Sono riconosciute nei Drg? Rientrano nei Lea?

L'uso della robotica nel campo della riabilitazione sta crescendo progressivamente e si prevede che si espanderà ulteriormente in modo significativo in futuro.
La recente revisione normativa sui Livelli Essenziali di Assistenza sembra aver confermato l'utilità di queste tecnologie con il loro inserimento nel nomenclature dei servizi riabilitativi professionali erogati dal SSN.

Ad oggi l’impiego delle tecnologie robotiche per gli interventi riabilitativi, pur essendo una parte integrante del processo di ricovero, non è ancora correttamente riconosciuto sotto il profilo tariffario dei DRG.

Probabilmente una motivazione è dovuta al fatto che si rilevano notevoli disomogeneità e discrepanze nei criteri e nelle metodologie pratiche di impiego clinico di queste tecnologie, nei contesti organizzativi in cui esse sono erogate, nella valutazione dei loro esiti.

Si rileva in sostanza la mancanza di un quadro complessivo e condiviso di riferimento, che possa chiarire i molti diversi aspetti di cui tener conto perché queste tecnologie siano integrate nell’offerta riabilitativa in modo efficace, stabile, sicuro ed accettabile da parte di tutti i diversi soggetti coinvolti.

Alle risposte hanno contribuito gli ingegneri Ivan Snider, Gianluigi Reni, Emilia Biffi e le dottoresse Elena Beretta e Paola Colombo della Sede di Bosisio Parini.

Parte del materiale è stato pubblicato sul Corriere della Sera nel dossier “Riabilitazione robotica: le indicazioni e le possibilità”, di Ruggiero Corcella, 24 giugno 2021.

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