STARTER: Tecnologie per la Riabilitazione

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1 STARTER: Tecnologie per la Riabilitazione a Bologna Prof. Angelo Cappello Dipartimento di Elettronica, Informatica e Sistemistica Università di Bologna

2 STARTER E UN ESEMPIO SIGNIFICATIVO DI PROCESSO COLLABORATIVO IN CAMPO BIOMEDICALE

3 Coordinator Prof. Angelo Cappello Dipartimento di Elettronica Informatica e Sistemistica Università di Bologna Funded Budget ,00 ( ,80) Time Duration 2 years, from June 2005 to October

4 Assistive & Rehabilitation Technology Cosa è? L insieme delle metodologie e delle tecnologie utilizzate per affrontare la riabilitazione (sensoriale, motoria, cognitiva,...) di un individuo affetto da patologie invalidanti Sempre più spesso ci si rivolge anche all anziano

5 Assistive & Rehabilitation Technology Perchè in Emilia Romagna? 1. Alla fine degli anni 90, quasi un milione di persone aveva oltre 65 anni in Emilia Romagna e la percentuale è in costante aumento. Tale percentuale è la più alta nell intera Unione Europea 2. In Emilia Romagna esiste già di fatto una rete di eccellenza che collega Università ed Enti di Ricerca (Istituti Ortopedici Rizzoli, Centro Protesi INAIL, ecc.)

6 Contesto StartER nasce nel contesto dei progetti PRRIITT Innovazione e Trasferimento tecnologico dagli istituti di ricerca al mondo aziendale

7 Partecipanti 1. Università di Bologna DEIS (Coordinatore) Technogym S.p.a, ett, Comune di Budrio(Bo), Otto-Bock Italia, Biotecnica, Neurological Sciences Institute-Oregon Health & Science University, CAT Medical Systems, Azienda USL Forlì, Azienda USL Cesena, Deltos impianti, Dem-Dispositivi Elettromedicali, Department of Biocybernetics- Slovak Academy of Sciences, Elmac Elettronica s.a.s, EMS srl, ENEA, FIOTO, Hit medica, ICS srl, Unità operativa di Recupero e Rieducazione Funzionale dell'ospedale Maggiore (Bologna), Servizio diagnostico di Analisi del Movimento centro S. Maria ai Servi - Parma, Laboratorio di Analisi del Movimento Dipartimento di Riabilitazione - Reggio Emilia, QUBIsoft, Samo, Società Italiana di Analisi del Movimento nella Clinica, Sol et Salus Gait&Motion Analysis Laboratory, Aurion SRL, LorAn Engineering s.r.l, A.I.A.S. Ferrara, emotion s.r.l., NeoPreSS s.r.l.,y.e.s. Your 2. Università di Bologna DIEM 3. Università di Ferrara ENDIF 4. INAIL Centro Protesi 5. Istituti Ortopedici Rizzoli 6. MONTECATONE Rehabilitation Institute 7. ARCISPEDALE S. ANNA 8. LUCE, Div. Ricerca di Aurora 9. AUSILIOTECA AIAS Engineering Solutions DEIS DIEM IOR AUSILIOTECA AIAS LUCE MONTECATONE + DEIS ENDIF INAIL DIEM TECHNOGYM Fontanellato, Parma SRRF Policlinico S. Orsola, Bologna Microsystems-MS Webcare, Milano SIAS, S.p.A.

8 Necessità Disabilità Questo termine fa riferimento alla capacità della persona di espletare autonomamente (anche con ausili) le attività fondamentali della vita quotidiana. Quindi non si riferisce esclusivamente ad una danno fisico, ma anche alle: limitazioni delle attività restrizioni alla partecipazione alla vita sociale a cui una persona può essere costretta a seguito di un alterazione del suo stato di salute

9 Necessità Numero di soggetti disabili in Italia: (5%) Numero di soggetti disabili in RER: Portatori di più di due disabilità: 33% + Percentuale di anziani in RER: 21.3% Percentuale di anziani in Italia: 16.8% Percentuale di anziani in Europa: 15.5%

10 Necessità Il problema della disabilità è diffuso C è un crescente bisogno di soluzioni innovative e sempre più efficaci, sia nel settore della riabilitazione che degli ausili C è un ampio bacino di utenza per le aziende interessate a questo settore

11 Requisiti Per potere introdursi proficuamente in questo settore e portare reale innovazione è necessaria una visione ed un know-how estremamente multidisciplinare, lungo tutto il processo produttivo

12 Requisiti Il problema dei requisiti diventa il problema di individuare i detentori dei know-how in modo da portarli a lavorare assieme Sviluppatori di nuova tecnologia Aziende Clinici ed Associazioni di disabili

13 Mission 1) Creare un sistema integrato, con un know-how multidisciplinare e strumentazione avanzata, capace di assistere aziende nello sviluppo di prodotti e servizi per la disabilità. StartER fornirà assistenza durante lo sviluppo di prototipi e la loro validazione, così come nella loro certificazione di qualità. 2) Condividere e sviluppare metodologie di lavoro comuni, utili per risolvere problemi identici o simili a quelli già evidenziati dai singoli partner di StartER e di interesse per aziende esterne.

14 Mission 3) Formare professionisti altamente qualificati da università, ospedali e aziende, in grado di avere una visione globale ed una esperienza diretta nel campo delle tecnologie per la riabilitazione e gli ausili. 4) Realizzare un network in grado di essere sempre aggiornato circa le necessità dei disabili e l offerta Regionale.

15 Obiettivi scientifici Due sono le vie percorribili per ridurre il livello di limitazione delle attività e/o di restrizione alla partecipazione conseguente ad un danno fisico: riabilitazione medica: aumentare le capacità residue del disabile fino all'eventuale completo recupero; riabilitazione sociale: ridurre gli ostacoli esterni e quindi le "abilità" richieste al disabile.

16 Obiettivi scientifici Innovazione e TT in Riabilitazione Medica StartER Strategic network for Assistive & Rehabilitation Technology in Emilia- Romagna Innovazione e TT in Riabilitazione Sociale Valutazione Funzionale OR 1: Tecniche avanzate per la valutazione dell abilità motoria (V.A.M.) Neuroriabilitazione & Neuroprotesi OR 2: Tecniche interattive avanzate per neuroriabilitazione (T.I.A.N.) OR 3: Stimolazione Elettrica Funionale (S.E.F.) Interazione uomo-ambiente OR6: Domotica Protesi OR 4: Arti protesici OR 5: Protesi Articolari OR7: Sistemi portabili per riabilitazione e monitoraggio funzionale (S.P.R.I.M.O.F.)

17 Analisi dei Bisogni delle Aziende Questionario Aziende Sanitarie: 11 Aziende hanno compilato il questionario 27% si no La maggioranza dei centri manifesta un interazione stretta con l azienda fornitrice della strumentazione 73% Quasi tutti i centri affermano che sia importante l evidenza sulla base della letteratura. Alcune strutture riportano anche criteri personali come: il costo, la casistica specifica del centro, la dotazione di personale abilitato n. centri letteratura criteri personali 9% si no E alto l interesse per la collaborazione con le aziende per la realizzazione ed il miglioramento della strumentazione 91%

18 Analisi dei Bisogni delle Aziende I rapporti di collaborazione con le Università e gli enti di ricerca sono frequenti e positivi Precedenti rapporti di collaborazione con università/enti di ricerca 27% 73% si no Se si, sono state positive le collaborazione con università/enti di ricerca? n. centri si no

19 Primi risultati del processo collaborativo

20 Valutazione funzionale Dimostratore Protocollo CAMMINO E stato realizzato, in collaborazione con la Ditta Aurion, un nuovo software per l analisi del cammino, denominato Total3Dgait, che è attualmente in fase di Beta-test per la validazione clinica su patologie nei seguenti centri: Ferrara Dip.riabilitazione Osp. San Giorgio Innsbruck University Hospital Department of Orthopedic Surgery

21 Valutazione funzionale Dimostratore Protocollo PIEDE E stato realizzato, in collaborazione con la Ditta Aurion, un nuovo software per l analisi cinematica del piede durante il cammino, denominato 3Dfoot, che sta per entrare in fase di Beta-test per la validazione clinica su patologie nei seguenti centri: Cuneo Dip.riabilitazione Osp. Santa Croce e Caorle

22 Neuroprotesi-Neuroriabilitazione VR INTERFACE

23 Neuroprotesi-Neuroriabilitazione 3-D VR Wheel-Chair Workstation Riabilitativa per pazienti tetraplegici e amputati per l esecuzione di un esercizio riabilitativo ripetitivo sulla motilità (spinta della carrozzina). Sedia a rotelle collegata a sensori di posizione angolare sulle due ruote appoggiata su due rulli con controllo interattivo di grafica 3-D (ambiente virtuale, video-game, etc).

24 Neuroprotesi-Neuroriabilitazione Dispositivo per il Condizionamento dell Equilibrio e della Coordinazione Motoria - Equilibrio e coordinazione motoria possono essere compromessi qualora l informazione sensoriale sia insufficiente. Informazione Sensoriale Integrazione Sensoriale - Questo dispositivo aumenta l informazione sensoriale. - Il dispositivo rileva un movimento e restituisce questa informazione attraverso una codifica sonora (audio-biofeedback). Movimento Controllo

25 Neuroprotesi-Neuroriabilitazione Questo dispositivo a biofeedback è stato oggetto di una intensa sperimentazione su soggetti con patologie vestibolari e su soggetti normali fin dal La maggior parte delle sperimentazioni si sono svolte presso l Oregon Health & Science University a Portland OR, USA.

26 Neuroprotesi-Neuroriabilitazione Progetto BALANCE Pedana attiva a 2 gradi di libertà per uso biomedico. Il dispositivo consente la traslazione di un soggetto, in direzione antero-posteriore (oppure medio-laterale) e rotazione con asse variabile (caviglia, anca, ). Progetto mirato alla realizzazione di un dispositivo sia riabilitativo che diagnostico, indirizzato a laboratori di analisi del movimento, cliniche specializzate e laboratori di ricerca. Alternativa a prezzo più accessibile di dispositivi simili già presenti sul mercato.

27 SEF arto inferiore

28 Arto superiore: Handmaster Lesioni cerebrali (emiplegia) Traumi spinali (C5-C6) C6)

29 EMG - triggered - FES Rieducazione cognitiva Esaltazione delle capacità residue Riabilitazione delle articolazioni prossimali

30 FES Cycling E una metodologia riabilitativa mirante a migliorare le condizioni cardiocircolatorie e muscoloscheletriche del paziente tetra o paraplegico, attraverso esercizi attivi quotidiani con un FES-LCE (Functional Electrical Stimulated Leg Cycle Ergometer)

31 FES Cycling pattern di stimolazione Tasks human like

32 Protesi d arto 1) Development of a shoulder prosthesis: mechanism and control system Central Control Unit 2) Acquisition of real-life hand trajectories for subject specific prosthesis optimization Periph. Control Unit Periph. Control Unit Periph. Control Unit Distributed control over CAN bus (OSI 1-2) with specific application profile (IPP-INAIL Prosthetic Profile)

33 Protesi articolari

34 SISTEMI PORTABILI PER RIABILITAZIONE e MONITORAGGIO FUNZIONALE 1. Bio-WWS: Biofeedback Wireless Wearable system (in collaborazione con Micrel Lab*(DEIS) and TiaN) Wireless system based on accelerometric sensors for activity detection and balance control by audio biofeedback 2. Integrazione di sensori portabili per riabilitazione di soggetti protesizzati (INAIL, TIAN) Design and validation of a system for movement analysis a based on accelerometers and gyroscopes.

35 Domotica Armadio Automatizzato per soggetti con ridotta mobilità in collaborazione con Deltos Impianti (Cento - FE) Progettazione meccanica conclusa (perfezionamento di particolari) Progettazione hardware e software in fase avanzata Primi test di movimentazione eseguiti in ditta a metà marzo Data prevista di conclusione primo prototipo: luglio 2006

36 ALCUNI NUMERI Numero di nuovi ricercatori: 13 Numero di nuovi brevetti: 2 (DEIS) Convenzioni stipulate con aziende: 5 (DEIS) Innumerevoli pubblicazioni su rivista

37 CONVENZIONI IN CORSO DI ATTIVAZIONE da parte del DEIS Convezione con VIMEC S.p.A. per il progetto di un servoscala con poltroncina di concezione innovativa. Progetto di formazione per due ricercatori e due tecnici. Convenzione quinquennale con TECHNOGYM S.p.A. per lo studio di una classe di apparecchiature in grado di massimizzare il consumo energetico a minimo sforzo percepito Convenzione con BTS S.p.A. per la realizzazione di sistemi di sensori wireless e protocolli per l analisi del movimento. Convenzione con KYMEIA S.r.L. per la realizzazione di sistemi riabilitativi basati su tecnologie di realta virtuale.

38 18 24 June,, 2006 Monte San Pietro (BO)

39 S W E N

40

41 Be Prepared to Be Surprised

42

43 Grazie!