Il Progetto

Il progetto muove da un'idea legata alla realizzazione di una “seduta regolabile abbinata ad un'interfaccia visiva interattiva per effettuare esercizi a scopo abilitativo e riabilitativo”. Tale dispositivo di supporto alla riabilitazione neuromotoria fonda i suoi elementi di valore nella configurabilità del sistema di accoglienza dei pazienti che possono effettuare esercitazioni da seduti fino alla posizione eretta, a seconda delle necessità e delle condizioni di partenza. Nell’ambito del progetto AVATEA si intende estendere il quadro funzionale e di configurazione scalabile del device, ampliando il numero e la tipologia di sensori e intervenendo, con l’aggiunta di attuatori, con l’obiettivo di realizzare un completo sistema di supporto alla riabilitazione, fortemente immersivo e responsivo, in grado di configurarsi meccanicamente per supportare sessioni terapeutiche specifiche per i vari livelli di deficit, anche gravi, a sostegno del processo di trattamento di tutte le casistiche che rientrano nell’ambito del DCD (Developmental Coordination Disorder).

Meccatronica e sistema di sensori

In termini di descrizione funzionale il sistema sarà composto da una parte meccatronica, destinata ad accogliere il paziente che si può configurare come esoscheletro a basso grado di antropomorfizzazione, adattando le sue caratteristiche fisiche al miglior set up di accoglienza; lo stesso offrirà, quando ritenuto necessario per le sessioni, supporti e stimoli meccanici alla corretta postura del tronco, degli arti superiori e di quelli inferiori, anche in chiave dinamica (es. corretta impostazione piede nell’avvio del passo).

Integrato al sistema meccatronico un vasto sistema di sensori per la rilevazione di Segnali dinamici (segnali relativi alla coppia o forza esercitata dal soggetto su varie articolazioni del dispositivo o in un suo punto terminale, segnali cinematici, relativi a posizioni, orientamenti, velocità e accelerazioni di particolari segmenti o articolazioni del dispositivo o dell’arto ed infine a segnali di trigger legati all’avvio di un’azione specifica.

	Rilevatori biometrici
	Saranno poi aggiunti rilevatori biometrici tra i quali quelli legati ai segnali elettromiografici (EMG), elettroencefalografici di superficie (sEEG), eventualmente elettrocardiografici (ECG), in particolare oltre a valutare dati oggettivi di benessere o affaticamento psico fisico, si lavorerà per ottenere il recupero delle informazioni circa l’intenzione di svolgere un particolare movimento al fine anche di sostenere l’azione intesa.
	Elettroencefalografici
	Per tale obiettivo, verrà realizzato un sistema basato su sensori elettroencefalografici a bassa invasività (numero di canali limitato, elettrodi dry con caratteristiche ergonomiche personalizzate - ottenute da stampante 3D - in grado di offrire al terapista ed al paziente un biofeedback sulla corretta attivazione dell’area corticale deputata al controllo del movimento. Lo stesso sistema basato su EEG consentirà preliminari verifiche sui livelli di attivazione (arousal) e di attenzione del paziente per la valutazione della congruità del programma riabilitativo con le risorse impiegabili dal soggetto. L’ambito attentivo (attenzione sostenuta, attenzione focalizzata, attenzione selettiva, attenzione divisa, attenzione alternata) sarà inoltre oggetto di specifici interventi riabilitativi attraverso l’impiego dei segnali Steady State Visual Evoked Potential acquisiti sempre dallo scalpo del paziente.   L’integrazione di dispositivi aptici consentirà anche la restituzione di feedback tattili, oltre che visivi e sonori, con elementi da valutare nell’ambito dei dispositivi disponibili sul mercato che potranno essere valutati nel corso della sperimentazione.
	Sistema di realtà virtuale
Ulteriore elemento funzionale e di qualificazione del prodotto è rappresentato dal fatto che sarà nativamente concepito un sistema di realtà virtuale basato su architettura Wall-T© fornita da Protom, integrato al device e coerente con la pratica di terapia, in grado di fornire contesti di stimoli e feedback qualificati ed immediati nel corso della sessione terapeutica, connettendo i sottosistemi sensoristici e di attuatori al sistema di rappresentazione virtuale che sarà messo a punto nel corso della sperimentazione per individuare il miglior ambiente in termini di apprezzamento ed interesse dell’utente efficacia e facile intuibilità degli stimoli e dei feedback. Per la rappresentazione della realtà virtuale saranno utilizzati e studiati vari tipi di dispositivi, dalla semplice visione agevolata con video o video proiezioni alla rappresentazione 3D in occhiali olografici o ancora con semplice visione 3D stereoscopica attiva.   Il dispositivo sarà completato da due elementi fortemente innovativi, legati in prima istanza ai sistemi di Machine Learning in grado di profilare accuratamente l’utente da un punto di vista di abilità fisico-cognitive e su questa base proporre al terapista (o in prospettiva domiciliare all’utente) la strategia di sequenza da attuare; ancora è prevista la definizione di una infrastruttura per il test di sistemi basati su sensoristica EEG a secco per la rilevazione di feedback legati all’”attenzione” del soggetto e, aumentando il numero di sensori anche alla rilevazione della “volontarietà”.   Infine si rappresenta che il device, oltre che connesso al sistema di realtà virtuale interattiva, sarà dotato di un sistema di registrazione di tutti i dati relativi alle sessioni terapeutiche ed in particolare di tutte le interazioni con le più ampie metriche di rilevazione, che porteranno alla costituzione di una base di conoscenza del nuovo approccio terapeutico che potrà essere resa disponibile in open-data per la produzione di lavori scientifici.

Progetto operativo

Attuazione di tutte le attività afferibili agli OR (2,3) oltre che tutte le condizioni, le regole operative e le predisposizioni utili all’espletamento della successiva sperimentazione. Avrà una durata di 6 mesi a partire dallo start up progettuale, tuttavia la revisione ed il tuning degli stessi richiederà il protrarsi temporale di ulteriori 2 mesi in concorrenza con l’attivazione della fase di progettazione.

Progettazione esecutiva

Avrà una durata di 6 mesi con un elapsed e relativo effort di ulteriori 2 mesi per il tuning e le necessarie revisioni rilevabili dall’attivazione concorrente della fase di prototipazione (OR5), infatti già nel corso della fase di progettazione, anche in relazione all’approccio metodologico AGILE, saranno attivate anche le istanze di prototipazione utili per fornire indicazioni utili alla validazione delle componenti e per dare elementi significativi al progetto di integrazione.

Avvio sperimentazione

Ad un elapsed di 12 mesi dallo star up è previsto l’avvio della terza macrofase costituirà dal formale avvio della sperimentazione (OR6) che avrà una durata di 6 mesi, dal contemporaneo avvio delle attività legate agli OR 7, 8 per le quali in termini di durata vengono considerati 6 mesi.