La diffusione di dispositivi mobili e indossabili capaci di fornire indicazioni su parametri inerenti allo stato di salute o alla forma fisica sono ormai onnipresenti.
Alcuni di questi sono per un uso personale, ma tanti altri sono utilizzati anche in ambito medico da ospedali e strutture sanitarie – grazie alla Telemedicina – per monitorare i pazienti e poter averne un controllo continuativo anche da remoto.
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Remote Patient Monitoring: un mercato in forte crescita
La disponibilità di tali dispositivi – e la conseguente enorme mole di dati generati – sta portando alla definizione di nuovi modelli di cura data-driven basati sul Remote Patient Monitoring (RPM), il cui mercato è previsto in forte espansione (dai 53 miliardi del 2022 ai 175 miliardi entro il 2027, crescendo a un CAGR del 26,7%).
Scienziati e ricercatori, consapevoli della forte domanda proveniente dal mercato Remote Patient Monitoring, si stanno muovendo di conseguenza, mettendo a disposizione delle aziende di settore studi, ricerche e tecnologie innovative sulle quali investire.
Di seguito, alcuni esempi significativi.
Remote Patient Monitoring per scongiurare le pandemie
La storia recente ha fatto diventare di grande attualità il tema delle mascherine intelligenti, capaci di aiutare sia le persone comuni sia il personale medico nella prevenzione delle infezioni delle vie respiratorie.
Così, ai progetti già in atto, se ne sono aggiunti altri per individuare il prodotto più adatto a raggiungere l’obiettivo di evitare nuove pandemie. In questo senso, sembra che il sensore creato di recente dalla Shanghai Tongji University abbia caratteristiche biotecnologiche e sensibilità tali per poter dar vita a una smart mask con adeguate capacità di analisi e attendibilità.
Grazie all’impiego di aptameri, molecole sintetiche capaci di legare uno specifico bersaglio biologico come proteine, virus o cellule, il biosensore ionico consente di rilevare i virus nell’aria anche se presenti a bassissime concentrazioni. L’integrazione della tecnologia Internet of Things facilita il rilevamento in tempo reale dell’aria circostante.
Una “pelle elettronica” ci salverà la pelle
Ingegneri del MIT e ricercatori della Corea del Sud hanno sviluppato una “pelle elettronica” a prova di sudore. Si tratta di un cerotto adesivo conformabile, dotato di sensori, che monitora la salute di una persona senza avere malfunzionamenti o staccarsi, anche quando chi lo indossa è sudato.
Il cerotto è dotato di condotti di sudore artificiali, simili ai pori della pelle umana, che i ricercatori hanno inciso attraverso gli strati ultrasottili del materiale (mostrato in figura) secondo un design che garantisce la fuoriuscita del sudore attraverso il cerotto stesso, evitando irritazioni della pelle e danni ai sensori incorporati.
Il particolare design aiuta inoltre il cerotto a conformarsi alla pelle umana quando si allunga e si piega. Questa flessibilità, unita alla capacità del materiale di resistere al sudore, consente di monitorare la salute di una persona per lunghi periodi di tempo, cosa che non è stata possibile con i precedenti design di electronic skin.
È un passo avanti verso la realizzazione di pelli intelligenti di lunga durata che possano tenere sotto controllo i parametri vitali quotidiani e – come ipotizzato dagli stessi ricercatori – potenzialmente salvare vite umane monitorando la progressione dei tumori della pelle e di altre patologie.
RPM ed AI per la diagnostica di patologie comuni
Attraverso il dispositivo sperimentale chiamato EarHealth, i ricercatori dell’Università di Buffalo (stato di New York) hanno stabilito che le capacità intrinseche degli auricolari, oltre a emettere suoni, consentono anche di rilevare potenzialmente condizioni che possono affliggere l’orecchio interno e il condotto uditivo.
Gli auricolari EarHealth emettono un particolare rumore che si riverbera nel condotto uditivo, producendo suoni ed echi che vengono catturati da un microfono molto sensibile.
I suoni catturati sono poi elaborati da un’applicazione personalizzata, che si basa su un algoritmo di deep learning, su uno smartphone collegato.
L’analisi di tali suoni può consentire di diagnosticare tre diverse condizioni: presenza di cerume, rottura dei timpani e otite media, ovvero una comune infezione o infiammazione dell’orecchio medio come quella causata da raffreddore o mal di gola.
Sensori RPM per uso odontoiatrico
Esistono anche sensori che possono essere applicati sui denti a scopo terapeutico.
Gli scienziati e gli ingegneri della Tufts University School of Engineering (Massachusetts) hanno infatti creato un sensore indossabile per la bocca, piccolo e “discreto”.
Installato direttamente sui denti, contiene materiali bioreattivi in grado di rilevare sostanze chimiche come sale, alcol o glucosio.
Quando il sensore rileva le succitate sostanze, le trasmette in modalità wireless a un dispositivo mobile.
È così possibile monitorare i livelli di pH della bocca e notare se la bocca è troppo acida, un rischio per le infezioni dentali come la carie.
Il sensore si può anche utilizzare per monitorare l’andamento di una dieta, rilevando i nutrienti presenti negli alimenti e stabilendo, ad esempio, se si sta mangiando troppo sale o zuccheri.
Tessuti intelligenti per il Remote Patient Monitoring
I materiali intelligenti nei tessuti sono stati lanciati sul mercato alla fine degli anni ’90 e, anche nel nostro Paese, si sono susseguiti progetti ed esperimenti interessanti in tale ambito: ad esempio, AI-Textiles – progetto attuato dall’Università di Cagliari e finanziato da Sardegna Ricerche – e “Cuore di Maglia“, la maglietta intelligente nata all’Its “Tessile Abbigliamento Moda (TAM)” di Biella.
Oggi, i sistemi smart textile sono molto complessi, a tal punto, talvolta, da essere definiti “computer indossabili”.
Di fatto, i tessuti intelligenti sono semplici sistemi informatici con 5 funzioni fondamentali:
- sensori
- elaborazione dei dati
- attuatori
- archiviazione
- comunicazione.
Alla base troviamo, infatti, materiali ottenuti dalla filatura di tessuti veri e propri con fibre intelligenti. Questo insieme è in grado di percepire cambiamenti e stimoli dall’ambiente esterno e di comportarsi di conseguenza.
Tuttavia, l’integrazione dei componenti digitali deve essere coerente con le funzioni dell’abbigliamento, come il comfort, la durata, la resistenza.
Esistono diversi tipi di indumenti creati con tessuti intelligenti: si va dalle camicie alle magliette fino ai leggings o alle calze. Questi consentono di avere il monitoraggio biometrico in tempo reale dell’attività muscolare, della frequenza cardiaca, del dispendio calorico e del tempo di attività rispetto al tempo di riposo. Ma anche del ritmo respiratorio, dello stress, del sonno e via dicendo.
Sensori per il fitness: presente e futuro
La rilevazione dei carichi di lavoro per gli atleti, così come i parametri relativi alla loro salute vengono ora forniti in misura sempre maggiore dai sensori indossabili. Questi dispositivi, inclusi sensori e software incorporati in tessuti, orologi e cerotti posizionati sopra il corpo, raccolgono, trasmettono e analizzano una serie di dati fisiologici e biomeccanici con l’intento di aiutare chi li usa a migliorare le prestazioni, il recupero fisico o altri aspetti della salute e del benessere.
I recenti progressi tecnologici hanno portato all’integrazione di molteplici sensori all’interno di fitness tracker, smartwatch e smartband. Questi includono, tra gli altri, accelerometri digitali a 3 assi, pulsossimetri, sensori ottici della frequenza cardiaca, termometri, barometri e magnetometri.
Secondo alcuni studi, l’incrocio dei dati raccolti da questi sensori, con il consenso di chi li indossa, può essere utile per il monitoraggio remoto e la previsione in tempo reale delle malattie virali. Con una crescente popolazione di utenti che fa uso di queste tecnologie indossabili, infatti, i dati raccolti da questi sensori potrebbero essere integrati nei programmi di sorveglianza virale della popolazione contribuendo a prevedere e prevenire le future epidemie.
Tatuaggi elettronici
Noti anche come elettronica epidermica (e-tattoo), i tatuaggi elettronici sono dispositivi ultrasottili e morbidi, non invasivi e conformi alla pelle con capacità che includono il rilevamento fisiologico e la stimolazione transdermica e terapeutica. Hanno un contatto diretto con la pelle e, quindi, possono monitorare direttamente i segnali biologici attraverso lo strato epidermico, ma possono anche trasferire un farmaco terapeutico attraverso il derma.
Simili a tatuaggi, questi dispositivi biomedici sono comodi da indossare e semi-permanenti ed è stato dimostrato che sono stabili nelle prestazioni per oltre una settimana di uso continuo.
I tatuaggi elettronici possono misurare la frequenza cardiaca e persino la frequenza respiratoria, che può essere estratta dai segnali ECG.
Uno studio dell’Università del Texas ad Austin ha dimostrato che, usando un e-tattoo con un sensore in grafene, è possibile misurare e monitorare anche la pressione del sangue.
Remote Patient Monitoring: enormi potenzialità in parte inespresse
La tecnologia RPM sta facendo passi da gigante, consentendo la realizzazione di dispositivi dalle grandi potenzialità. E altri ancor più sofisticati sono in fase di studio.
Per esempio, tutti i device citati funzionano a diretto contatto con il corpo, ma stanno per essere sviluppati anche quelli “contactless” che apriranno nuove e (oggi) impensabili frontiere.
Purtroppo, però, al momento, tutte queste potenzialità sono sfruttate solo in parte perché, spesso, manca una formazione medica e sanitaria ad hoc con le opportune competenze digitali e un impianto normativo adeguato e al passo con i tempi (anche in tema di privacy e sicurezza dei dati sanitari raccolti da questo tipo di dispositivi).
Tuttavia, non appena tali problemi saranno affrontati e (si spera) man mano superati, consentendo davvero di mettere a frutto le potenzialità, i vantaggi e le enormi opportunità offerte da queste tecnologie di monitoraggio remoto dei pazienti, si potrà finalmente puntare a un’assistenza sanitaria proattiva – in linea con il modello della medicina d’iniziativa – che consentirà interventi tempestivi e precoci, cure di qualità a costi inferiori e, in generale, un futuro migliore per la nostra salute e il nostro benessere.
