Paralisi cerebrale: i ricercatori dell’Università di Pisa alla guida di una delle più grandi ricerche europee per validare nuovi algoritmi di intelligenza artificiale per la diagnosi funzionale e la tele-riabilitazione personalizzata di bambini con emiplegia.
Collaborano IRCCS Fondazione Stella Maris, Scuola Superiore Sant’Anna e la Fondazione FightTheStroke
English Version
E’ destinata ad aprire nuove prospettive di valutazione clinica, di cura e di trattamento riabilitativo nei bambini con paralisi cerebrale infantile. Parliamo di una delle più importanti ricerche scientifiche che in Europa validerà sotto il profilo clinico nuovi algoritmi di intelligenza artificiale per sviluppare strumenti clinici di supporto alle decisioni basati sull’evidenza, per la diagnosi funzionale dei bambini con emiplegia (paralisi a uno dei due lati del corpo), costruendo sistemi di tele-riabilitazione a domicilio. Questi sistemi permetteranno non solo di svolgere la valutazione personalizzata del profilo clinico motorio del bambino ma anche di impostare il trattamento riabilitativo personalizzato di “action observation”, un nuovo modello di riabilitazione basato sul funzionamento dei neuroni specchio.
A condurre questo importante progetto, finanziato per quasi 6 milioni di euro (5.999.942 € per l’esattezza) dall’Unione Europea nell’ambito del Programma Quadro EU Horizon, sarà il team italiano dell’Università di Pisa, guidato, come responsabile scientifico, dalla ricercatrice dr.ssa Giuseppina Sgandurra del Dipartimento di Medicina clinica e sperimentale con un gruppo di ricercatori del Dipartimento di Informatica dell’Ateneo Pisano coordinato dal professor Giuseppe Prencipe. Partecipano come partner italiani l’IRCCS Fondazione Stella Maris di Calambrone (prof Giovanni Cioni) che si occuperà della sperimentazione clinica; la Scuola Superiore Sant’Anna con l’Istituto di Biorobotica (ing. Matteo Cianchetti) per la messa a punto di nuovi dispositivi sensorizzati con tecnologia robotica e l’Istituto di Management (prof Giuseppe Turchetti) per la sostenibilità del progetto nei sistemi sanitari europei. L’Università del Salento (prof. Fiorella Battaglia) si occuperà degli aspetti etici nell’uso dell’intelligenza artificiale in età evolutiva. Per la prima volta partecipa sin dalla fase progettuale la Fondazione FightTheStroke con il suo braccio operativo FTS srl, il principale gruppo italiano a supporto dei genitori di bambini con paralisi cerebrale infantile, che porterà la voce dei bisogni delle famiglie e co-creerà soluzioni disegnate intorno ai giovani pazienti, così come di rilievo è la presenza nel consorzio di tre aziende del settore: Khymeia per lo sviluppo di software e architettura tele-sanitaria; Noldus Information Technology per lo sviluppo di una nuova piattaforma software innovativa per la fase di osservazione dell’action observation, e Tyromotion GMBH che guiderà il monitoraggio quotidiano della valutazione degli arti superiori. Come partner internazionali vi saranno l’Universidad De Castiglia - La Mancha (Spagna) e la Katholieke Univesiteit Leuven (Belgio) che insieme a Stella Maris si occuperanno della parte clinica, prevedendo il coinvolgimento di almeno 200 bambini, e la University of Queensland (Australia) per la messa a punto di algoritmi di intelligenza artificiale da integrare nel modello.
Cosa significa e quali sono gli obiettivi del progetto?
“Il progetto è molto ampio e complesso - dice la dr.ssa Giuseppina Sgandurra ricercatrice dell’Università di Pisa e Responsabile del Laboratorio INNOVATE della Fondazione Stella Maris – che aggiunge- il progetto AInCP ha l’obiettivo di mettere a punto un processo decisionale etico e sostenibile per fornire un approccio personalizzato e validato per il monitoraggio e la tele-riabilitazione dell’emiplegia nei bambini con paralisi cerebrale, grazie all’utilizzo dell’intelligenza artificiale. Sarà un esempio significativo di approccio transdisciplinare grazie ad un consorzio in cui lavoreranno clinici, data scientist, fisici, ingegneri, economisti, esperti di etica, piccole e medie imprese, bambini e associazioni di genitori, tutti insieme in modo sinergico per la co-creazione di approcci diagnostici e riabilitativi, altamente innovativi, clinicamente validati e in grado di essere sostenibili e adeguati alla realtà dei sistemi sanitari europei”.
Le voci di alcuni dei protagonisti evidenziano la complessità e la rilevanza del Progetto AlnCP . “E’ una grande soddisfazione poter dare un contributo, insieme ad altri colleghi del nostro Dipartimento, a questo importante e avvincente progetto - dichiarano il prof. Giuseppe Prencipe e il prof. Paolo Ferragina, in qualità di Prorettore all’Informatica dell’Università di Pisa e membro del gruppo di ricercatori del Dipartimento di Informatica coinvolto nel progetto – non solo per gli aspetti scientifici sottostanti la definizione e lo sviluppo di nuove tecnologie di Big Data Analytics e di Intelligenza Artificiale per la diagnosi funzionale e la tele-riabilitazione personalizzata di bambini con emiplegia, ma anche e soprattutto per le ricadute riabilitative e sociali che queste potenzialmente avranno sui bambini e sulle loro famiglie.
Il prof. Giovanni Cioni, Direttore Scientifico di IRCCS Fondazione Stella Maris evidenzia le possibili ricadute sui bambini e le famiglie: “Si tratta di un progetto di grande rilevanza che apre prospettive nuove di diagnosi e terapia per il più grave e frequente disturbo motorio dei bambini, la paralisi cerebrale, I partner del progetto sono di molti Paesi, ma il nucleo essenziale è frutto della sinergia tra 3 istituzioni di Pisa, oltre all’Università, la Scuola Superiore Sant’Anna e l’IRCCS Stella Maris che da sempre segue questi piccoli pazienti. La coordinatrice, Giuseppina Sgandurra, è stata allieva di tutte e 3 queste Istituzioni ed ha saputo mettere a frutto quanto ha appreso per competere con successo e prevalere sui moltissimi progetti presentati. Soprattutto potremo sempre più personalizzare il nostro intervento e fornire ad ogni bambino ed alla sua famiglia il tipo di cure con maggior garanzia di poter sviluppare le sue funzioni adattive”.
Alta tecnologia dentro a oggetti semplici. “All’interno del progetto - spiega Matteo Cianchetti, ricercatore dell’Istituto di BioRobotica della Scuola Superiore Sant’Anna - svilupperemo dei dispositivi ad alto contenuto tecnologico che porteranno alla realizzazione di una piattaforma sensorizzata in tutte le sue parti. Sfruttando la nostra esperienza nell’ambito delle tecnologie meccatroniche e dalla robotica soft, trasformeremo dei semplici giocattoli e oggetti di uso comune nei bambini, in sistemi non invasivi per il monitoraggio dei movimenti degli arti superiori.”
Il Progetto AlnCP vuole essere di immediata applicabilità nei sistemi sanitari. “Il nostro contributo - spiega Giuseppe Turchetti, Professore ordinario dell’Istituto di Management della Scuola Superiore Sant’Anna - sarà rivolto, da un lato, a valutare, in una prospettiva di HTA, le implicazioni economiche relative alle tecnologie che verranno sviluppate all’interno del progetto e, dall’altro, a disegnare nuovi modelli organizzativi per la gestione dei pazienti che favoriscano la rapida introduzione nella pratica clinica delle innovazioni in un quadro di sostenibilità del nostro Servizio Sanitario Nazionale e di quelli europei.”
Il ruolo dei genitori sarà centrale. “Siamo orgogliosi di far parte di questo consorzio e di tracciare la strada all’innovazione in medicina, capitalizzando sulle nostre esperienze pregresse in ambito ‘action observation’, con la piattaforma Mirrorable, e coinvolgendo le famiglie in un reale processo di co-design - spiega la dr.ssa Francesca Fedeli, Amministratore di FTS srl -. La medicina personalizzata, l’analisi dei dati, la cura del paziente e della famiglia: sono queste le nostre competenze, tipiche del modello di ‘community-led healthcare’. Ci auguriamo così di poter contribuire a un miglioramento delle condizioni di vita dei nostri bambini, in linea con una nuova medicina di prossimità, per una migliore presa in carico e riabilitazione delle categorie più fragili”.
AlnCP è l’acronimo del Progetto EU “Clinical validation of Artificial Intelligence for providing a personalized motor clinical profile assessment and rehabilitation of upper limb in children with unilateral Cerebral Palsy” -Horizon Europe Framework Programme (HORIZON)
Pagina aggiornata al 23/4/2023
Per maggiori informazioni: https://www.aincp.eu/
ENGLISH VERSION
Cerebral palsy: researchers from the University of Pisa are leading one of the largest European research to validate new artificial intelligence algorithms for functional diagnosis and personalized tele-rehabilitation of children with hemiplegia.
IRCCS Stella Maris Foundation, Sant'Anna School of Advanced Studies and FightTheStroke together to collaborate.
It’s aimed to open new perspectives for clinical evaluation, care and rehabilitation treatment in children with cerebral palsy. We’re talking about one of the most important scientific research that in Europe will clinically validate new artificial intelligence algorithms to develop evidence-based clinical decision support tools for the functional diagnosis of children with hemiplegia (paralysis on one of the two sides of the body) building tele-rehabilitation systems at home. These systems will permit not only to carry out the personalized assessment of the child's clinical motor profile but also to set up the personalized rehabilitation treatment of "action observation", a new rehabilitation model based on the functioning of mirror neurons.
Leading this important project, funded for almost 6 million euros (precisely 5,999,942€) by the European Union under the EU Horizon Framework Program, will be the Italian team of the University of Pisa, led, as scientific coordinator, by the researcher Dr. Giuseppina Sgandurra of the Department of Clinical and Experimental Medicine, together with a group of researchers from the Computer Science Department of the University of Pisa coordinated by Professor Giuseppe Prencipe. The clinical trial will be handled by the IRCCS Stella Maris Foundation of Calambrone (prof. Giovanni Cioni); the Scuola Superiore Sant'Anna with the Institute of Biorobotics (Eng. Matteo Cianchetti) for the development of new sensorized devices with robotic technology and the Institute of Management (Prof. Giuseppe Turchetti) for the sustainability of the project in the European health system. The University of Salento (prof Fiorella Battaglia) will deal with the ethical aspects of the use of artificial intelligence in the developmental age. For the first time, FightTheStroke Foundation, with its operational arm FTS SME, the main Italian group in support of parents of children with cerebral palsy, takes part from the design phase and will bring the voice of the needs of families co- creating solutions designed around young patients; as well as the presence in the consortium of three companies in the sector: Khymeia for the development of software and tele-healthcare architecture; Noldus Information Technology for the development of a new innovative software platform for the observation phase of the action observation treatment, and Tyromotion GMBH which will guide the daily monitoring of the evaluation of the upper limbs. As international partners there will be Universidad De Castile - La Mancha (Spain), Katholieke Univesiteit Leuven (Belgium) who together with Stella Maris will take care of the clinical part, providing for the involvement of at least 200 children, The University of Queensland (Australia) for finetuning the development of artificial intelligence algorithms to be integrated into the model.
What does it mean and what are the main goals of the project?
"The project is very broad and complex - says dr. Giuseppina Sgandurra researcher at the University of Pisa and Head of the INNOVATE Laboratory of the Stella Maris Foundation - who adds - the AInCP project aims to develop an ethical and sustainable decision-making process to provide a personalized and validated approach for the monitoring and tele-rehabilitation of hemiplegia in children with cerebral palsy, thanks to the use of artificial intelligence. It will be a significant example of a transdisciplinary approach thanks to a consortium in which clinicians, data scientists, physicists, engineers, economists, ethics experts, small and medium-sized enterprises, children and parents' associations will work, all together in a synergical way for co-creation of diagnostic and rehabilitative approaches, highly innovative, clinically validated and capable of being sustainable and adequate to the reality of European health systems ".
The voices of some of the protagonists highlight the complexity and relevance of the AlnCP Project. "It is a great satisfaction to be able to make a contribution, together with other colleagues from our Department, to this important and exciting project - said prof. Giuseppe Prencipe and prof. Paolo Ferragina, as Deputy Dean of Computer Science of the University of Pisa and member of the group of researchers of the Computer Science Department involved in the project - not only for the scientific aspects underlying the definition and development of new Big Data Analytics technologies and Artificial Intelligence for functional diagnosis and the personalized tele-rehabilitation of children with hemiplegia, but also and above all for the rehabilitative and social repercussions that these potentially will have on children and their families.
Professor Giovanni Cioni, Scientific Director of IRCCS Stella Maris Foundation highlights the possible repercussions on children and families: "This is a project of great importance that opens up new perspectives of diagnosis and therapy for the most serious and frequent motor disturbance in children, cerebral palsy; the project partners are from many countries, but the essential core is the result of the synergy between 3 institutions in Pisa, as well as the University, the Scuola Superiore Sant'Anna and the IRCCS Stella Maris which has always followed these young patients. The coordinator, Giuseppina Sgandurra, was a student of all 3 of these Institutions and was able to exploit what she learned to compete successfully and prevail over the many projects presented. Above all, we will be able to personalize our intervention more and more and provide each child and his family with the right care with the greatest guarantee of being able to develop their adaptive functions ".
High technology within simple objects. "Within the project - explains Matteo Cianchetti, researcher at the Institute of BioRobotics of the Scuola Superiore Sant'Anna - we will develop high-tech devices that will lead to the creation of a sensorized platform in all its parts. Taking advantage of our experience in the field of mechatronic technologies and soft robotics, we will transform simple toys and objects commonly used in children, into non-invasive systems for monitoring the movements of the upper limbs. "
The AlnCP Project wants to be immediately applicable in health systems. "Our contribution - explains Giuseppe Turchetti, Full Professor of the Institute of Management of the Scuola Superiore Sant'Anna - will be aimed, on one hand, at evaluating, from an HTA perspective, the economic implications related to the technologies that will be developed in the project and, on the other hand, to design new organizational models for patient management that favor the rapid introduction into clinical practice of innovations within a framework of sustainability for our National Health Service and other similar services in Europe. "
The role of parents will be central. "We’re proud to be part of this consortium and to set the pace for innovation in medicine, capitalizing on our previous experiences in the field of 'action observation', with the Mirrorable platform, and involving families in a real process of co-design - explains dr. Francesca Fedeli, Director of FTS srl -. Personalized medicine, data analysis, patient and family centered design: these are our skills, typical of the 'community-led healthcare' model. In this way, we hope to be able to contribute to an improvement in the living conditions of our children, in line with a new proximity medicine, for better management and rehabilitation of the most fragile categories ".
AlnCP is the acronym of the EU Project "Clinical validation of Artificial Intelligence for providing a personalized motor clinical profile assessment and rehabilitation of upper limb in children with unilateral Cerebral Palsy" - Horizon Europe Framework Program (HORIZON).
Last update on 4/23/2023
For more info visit: https://www.aincp.eu/