Responsabile della ricerca
Prof. Nicola Bombieri
2022
I
Il problema: Parkinson
Sviluppo di una piattaforma Software basata sulla stima della posa umana aumentata per la valutazione dinamica, quantitativa ed automatica in telemedicina delle alterazioni posturali associate alla malattia di Parkinson.
Le alterazioni della postura rappresentano una complicanza motoria spesso presente nelle persone affette da malattia di Parkinson. Tra le più comuni ricordiamo la Camptocormia definita un’inclinazione anteriore del tronco di almeno 30°, la sindrome di Pisa definita come un’inclinazione laterale del tronco di almeno 10°, e l’anterocollo definito come un’inclinazione del capo in avanti di almeno 45°. La ricerca attuale non ha ancora portato ad una sufficiente comprensione della fisiopatologia nella malattia di Parkinson a causa della mancanza di strumenti precisi e di facile utilizzo per misurare e analizzare le differenze del grado di anomalia posturale.
I metodi attualmente utilizzati per misurare gli angoli nell’analisi di anomalie posturali si basano su misurazioni statiche (es., goniometro) su fotografie dei pazienti o a muro. Essendo metodi manuali, soffrono di soggettività, accuratezza e lunghi tempi di misura. Nell’ultimo decennio, i progressi tecnologici nelle applicazioni di Deep Learning hanno portato ad un crescente interesse nell’adozione del software di stima della posa umana (HPE) per l’analisi del movimento umano. Oltre ai classici campi di applicazione, come l’analisi delle prestazioni sportive, l’interazione uomo-robot e il riconoscimento dei gesti, diversi lavori di ricerca hanno iniziato ad adottare e valutare tale tecnologia di visione artificiale per il rilevamento della posa nel cammino. Tuttavia, non esiste alcun lavoro che applichi piattaforme software a basso costo basate su reti neurali per quantificare il disallineamento funzionale del tronco in condizioni dinamiche. In particolare, il software di stima della posa umana allo stato dell’arte consente di estrarre punti chiave che corrispondono alle articolazioni di base dello scheletro umano ma queste articolazioni non sono coerenti con i punti chiave effettivamente utilizzati per il calcolo delle PA.
Questo progetto mira a sviluppare una piattaforma software per la misura automatica e accurata di alterazioni posturali. In particolare, partendo da una tra le più importanti applicazioni Software esistenti allo stato dell’arte, ampiamente adottate e validate per l’analisi del movimento delle persone in ambito sportivo, nell’interazione uomo-robot, nonché’ nell’analisi del cammino, il progetto mira ad estendere le funzionalità del software per poterlo applicare nel contesto dell’analisi posturale per persone affette da Parkinson.
Il progetto mira a sviluppare e validare una piattaforma software per la video-analisi automatica applicabile in telemedicina per misurare le anomalie posturali in pazienti con malattia di Parkinson rispetto all’attuale gold standard (cioè misure basate su software di immagini statiche). Mira inoltre a valutare l’accuratezza della piattaforma nell’analisi dei cambiamenti di tali anomalie in condizioni dinamiche. La validazione del software sarà condotta tramite valutazione di un insieme di 40 pazienti e comparazione con due strumenti di misura alternativi allo stato dell’arte.
Rilevanza
Oltre ai motivi legati alla pandemia e le particolari condizioni in cui si trovano i pazienti affetti da malattia di Parkinson, lo sviluppo di questo progetto per l’analisi posturale del paziente a distanza tramite piattaforma Software permette la valutazione del paziente in condizioni dinamiche. In questo contesto, sviluppare software per telemedicina basato su elaborazione di immagini e video richiede il soddisfacimento di requisiti di privacy e portabilità. Il progetto permetterà di sviluppare una piattaforma che soddisfi tali requisiti per default tramite software di intelligenza artificiale utilizzabile su sistemi di calcolo dedicati. Il risultato sarà uno strumento semplice e veloce da utilizzare sia nell’ambito della ricerca che nella pratica clinica.