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Un team di ricerca interdisciplinare che utilizza l’intelligenza artificiale, l’ingegneria e la conoscenza delle complicanze della malattia per creare “CART”.
La malattia debilitante della sclerosi laterale amiotrofica (SLA) porta alla perdita di mobilità e all’incapacità dei pazienti di completare anche compiti di base come sollevare le braccia, mangiare o muovere le mani.
Questo porta grande stress ai pazienti e ai loro caregiver.
Un team di ricercatori della Stony Brook University mira ad alleviare le molte difficoltà che accompagnano l’avanzamento della SLA utilizzando tecnologie informatiche e di intelligenza artificiale (AI), ingegneria meccanica e la consulenza di esperti medici per creare un Caregiving Robot Assistant (CART) per i pazienti affetti da SLA e i loro caregiver.
Il progetto è sostenuto da una sovvenzione triennale di 1,5 milioni di dollari da parte dell’esercito degli Stati Uniti.
È guidato da I.V. Ramakrishnan, professore di informatica e decano associato presso il College of Engineering and Applied Sciences della Stony Brook University.
La ricerca multidisciplinare comprende facoltà di Informatica, Ingegneria, Infermieristica, la Renaissance School of Medicine (RSOM) e personale clinico e di supporto del Christopher Pendergast ALS Center of Excellence presso l’Istituto di Neuroscienze di Stony Brook Medicine.
“Stiamo sviluppando CART in un prototipo utilizzabile per i pazienti affetti da SLA e i loro caregiver”, afferma Ramakrishnan.
“L’innovazione tecnica di CART sta nello sviluppo di un approccio algoritmico alla pianificazione della manipolazione basato sulla geometria del movimento della vite insieme a un approccio a quella che chiamiamo ‘autovalutazione’, in cui il robot valuta la sua competenza nell’esecuzione di un compito e in realtà spinge un caregiver a fornire ulteriori dimostrazioni”, spiega, osservando che questo lavoro è guidato da Nilanjan Chakraborty, dottore di ricerca, Professore e Esperto di Robotica presso il Dipartimento di Ingegneria Meccanica.
La tecnologia AI integrata in CART consente di imitare il modo in cui eseguire un’attività utilizzando i movimenti forniti manualmente da un caregiver come guida.
Fondamentalmente, CART imparerà solo da pochi esempi in modo interattivo, sollecitando attivamente il caregiver per esempi dimostrativi di cui il robot ha bisogno, e quindi non sovraccaricando eccessivamente il caregiver.
Ad esempio, un operatore sanitario potrebbe mostrare come dovrebbe muovere i suoi bracci robotici per prendere un cucchiaio e inclinarlo esattamente verso la bocca del paziente, o i passaggi necessari per spostare una tazza e svuotarla.
Inoltre, poiché le esigenze dei pazienti affetti da SLA cambiano e possono cambiare rapidamente, il programma consente agli operatori sanitari di “addestrare” facilmente il CART a svolgere compiti in modo diverso o ad aggiungerne di nuovi.
Questo aspetto dell’adattabilità del CART è fondamentale per il progetto con l’uso effettivo da parte del paziente.
Vibha Mullick, Senior Web and Database Analyst in Computer Science e membro del team del progetto, fornirà una consulenza cruciale al gruppo interdisciplinare sul CART nelle aree del design, dell’aspetto user-friendly del CART e della funzionalità.
Suo marito da 38 anni, Anuraag Mullick, 64 anni, convive con la SLA dal 2016.
È in cura presso il Centro di eccellenza per la SLA Chris Pendergast della Stony Brook Medicine.
Anuraag ora ha una grave disabilità motoria, una portata limitata con le braccia e le mani, difficoltà a deglutire e parlare e problemi respiratori.
Vibha è il suo caregiver principale. Insieme testeranno CART mentre viene programmato e riprogrammato e ulteriormente sviluppato in un prototipo.
“Affrontare il dolore, la paura, la frustrazione e le incertezze che derivano dall’avanzare della SLA è una sfida continua”, afferma Vibha.
“Speriamo che, fornendo informazioni su quanto possa essere efficace la CART per mio marito come paziente e per me come caregiver, contribuisca a garantire che questa nuova tecnologia colmi il divario tra l’innovazione tecnologica e l’esperienza vissuta di cura della SLA. E speriamo che sia un ottimo strumento per migliorare la qualità della vita di Anuraag e di altri pazienti affetti da SLA”.
Anuraag ha avuto una lunga carriera di successo come direttore e proprietario di un hotel prima della sua diagnosi di SLA.
Sperimenterà e testerà CART con Vibha quando sarà ulteriormente sviluppato in laboratorio, e potrebbe essere in grado di usare CART quando è a casa.
Clare Whitney, e Maria Milazzo, della School of Nursing si coordineranno con Vibha per condurre l’aspetto dell’utente paziente dello studio. Simona Treidler, del Dipartimento di Neurologia, insieme a Theresa Imperato, del Centro di Eccellenza SLA, recluterà altri pazienti affetti da SLA per provare a utilizzare il CART mentre valutano gli stadi della malattia dei pazienti e le loro esigenze.
Vibha spera che il team sia in grado di spingere la tecnologia al punto in cui l’integrazione dei robot nella fisioterapia è un programma di routine per assistere Anuraag e altri pazienti affetti da SLA con esercizi di movimento.
Mentre il CART sarà testato inizialmente per i pazienti affetti da SLA, alla fine è stato progettato per qualsiasi paziente con disabilità locomotorie acute o croniche.
I ricercatori ritengono che la facilità con cui il CART può essere addestrato, gestito e adattato alle esigenze in evoluzione dei pazienti alla fine “inaugurerà una nuova generazione di robot assistivi per fornire assistenza fisica affidabile e 24 ore su 24 alle persone con grave disabilità locomotoria e rendere l’assistenza molto meno gravosa”.
Foto: John Griffin, Stony Brook University
