SUPSI, Inselspital e NeuroTec Center uniscono le forze per la ricerca scientifica sul sonno
28 agosto 2019
I disturbi del sonno costituiscono un importante e crescente problema di salute pubblica che colpisce una parte considerevole della popolazione mondiale, la quale necessita di assistenza medica. Il progetto Eurostar “Sleep Physician Assistant System (SPAS)” mira alla creazione di una piattaforma che supporti e ottimizzi il lavoro di operatori sanitari attivi nell’analisi dei disturbi del sonno. Il progetto è stato avviato dal Dipartimento tecnologie innovative della Scuola universitaria professionale della Svizzera italiana (SUPSI) in collaborazione con il NeuroTec Center del sitem-insel (Swiss Institute for Translational and Entrepreneurial Medicine), lo Sleep-Wake-Epilepsy-Center dell’Inselspital, Ospedale universitario di Berna, e con due aziende attive nei settori MedTech (Relitech, Olanda) e Data Science (Biomax Informatics, Germania).

Per studiare i disturbi del sonno, l’assistenza sanitaria interviene con delle analisi ad hoc che fanno capo alla polisonnografia notturna: i pazienti dormono durante la notte in ospedale e vengono monitorati da un’équipe medica che misura una serie di parametri fisiologici fondamentali, come l'attività del cervello, i movimenti oculari e i movimenti degli arti, i livelli di ossigeno, il battito cardiaco e la respirazione, con l’obiettivo di individuare eventuali disturbi. In questo contesto avviene lo scoring, una procedura che indentifica le varie fasi del sonno in cui si trova il paziente. Tale operazione implica un lavoro manuale e talvolta noioso che richiede un intervento ripetuto degli addetti ai lavori, in parte supportati da software di analisi automatici o semi-automatici. Tuttavia la grande maggioranza dei medici del sonno non utilizza questi sistemi e non li percepisce come un vero aiuto.

Il progetto SPAS

Partendo da un’analisi accurata dei principali approcci adottati per semplificare il processo di scoring, il progetto di ricerca Sleep Physician Assistant System (SPAS) intende fornire una soluzione concreta per colmare le lacune esistenti e supportare al meglio i medici nella fase di caratterizzazione dei segnali del sonno. Il progetto mira a sviluppare una piattaforma flessibile in grado di assistere il medico o l’assistente sanitario in modo pragmatico ed efficace, svincolandolo da lavori pratici e permettendogli di focalizzare la propria attenzione su attività più complesse. Attraverso una serie di meccanismi basati su tecniche di machine learning, la piattaforma opera come un “apprendista silenzioso” che assorbe le informazioni e acquisisce le competenze del medico con l’obiettivo di sostituirlo parzialmente nella fase di elaborazione e valutazione dei dati.

I vantaggi del nuovo sistema

Tra i vantaggi legati all’utilizzo della piattaforma spicca una miglior estrazione dei dati elaborati che verranno sfruttati appieno migliorando i processi di diagnosi (identificazione di early markers) e trattamento generale. Il tempo di valutazione dei medici potrebbe essere ridotto fino al 50%-80%. La piattaforma sarà in grado di importare dati da stazioni e sistemi per il sonno già ampiamente adottati e mira ad essere facilmente integrabile nella routine giornaliera del medico del sonno.

I partner di progetto

Il progetto, co-finanziato dalla Segreteria di Stato per la Formazione, la Ricerca e l’Innovazione (SEFRI) e dall’Unione Europea, costituisce un esempio innovativo di un’iniziativa NeuroTec/sitem-insel frutto della collaborazione tra istituzioni di ricerca, ospedali e aziende private. Il progetto è stato lanciato nel mese di luglio del 2018 dall’Istituto sistemi informativi e networking della SUPSI in collaborazione con lo Sleep-Wake-Epilepsy-Center, struttura di eccellenza che fa capo al NeuroZentrum dell’Inselspital, Ospedale universitario di Berna, e collabora strettamente con il neo nato NeuroTec Center del sistem-insel. La proficua collaborazione tra i partner coinvolti rappresenta un elemento centrale del progetto: un legame, quello tra la SUPSI, il NeuroZentrum dell’Inselspital di Berna e il NeuroTec Center che intende rafforzare la cooperazione tra due realtà accademiche di primo livello con l’obiettivo di facilitare il trasferimento dei risultati di ricerca alla pratica clinica e generare una ricaduta positiva sul settore medicale.

Il team di progetto, guidato da Francesca Faraci, stimata Docente e Ricercatrice del Dipartimento tecnologie innovative della SUPSI, e da Panagiotis Bargiotas, Assistente Medico e Ricercatore presso lo Sleep-Wake-Epilepsy-Center/NeuroTec Center, sta attualmente lavorando allo sviluppo della piattaforma focalizzandosi sia sulla definizione dei requisiti e scenari di utilizzo, che sullo sviluppo dell’interfaccia utente e di avanzati algoritmi software. In quest’ottica il Sleep-Wake-Epilepsy-Center/NeuroTec Center ha selezionato un database di polisomnografie come base per lo sviluppo dell’algoritmo.

Nel gruppo di lavoro è inoltre attivo Luigi Fiorillo, studente SUPSI che sta svolgendo un dottorato di ricerca, supervisionato congiuntamente da Francesca Faraci e dal Prof. Paolo Favaro (Università di Berna). Luigi è entrato a far parte del PhD Network in Data Science, rete nazionale che offre agli studenti in possesso di un Master l'opportunità di ottenere un dottorato di ricerca in collaborazione tra Università e Scuole universitarie professionali svizzere. L’esperienza maturata nell’ambito del PhD Network in Data Science garantirà un ulteriore contributo al team di progetto ampliando le possibilità di collaborazione con altri poli di ricerca scientifica a livello svizzero.

In sede di presentazione del progetto SPAS, Francesca Faraci, Docente e Ricercatrice del Dipartimento tecnologie innovative della SUPSI, ha commentato: “SPAS è un esempio eccellente di come la ricerca applicata traslazionale debba mirare a portare a soluzioni che riducano il gap tra la ricerca di base e la pratica clinica. Avanzate tecniche di analisi dati e di intelligenza artificiale faticano a convergere in prodotti realmente utilizzati nella routine, spesso per la mancata partecipazione allo sviluppo degli utenti finali. L’idea di SPAS è nata parlando con diversi medici del sonno e con ditte leader del settore medicale, ascoltando realmente la loro prospettiva e le loro necessità. Questo progetto mostra come un approccio multidisciplinare possa efficacemente portare a prodotti e servizi reali. La collaborazione è la chiave vincente per migliorare realmente prognosi, prevenzione e terapie del paziente.”

Da parte sua, Panagiotis Bargiotas, medico del sonno presso lo Sleep-Wake-Epilepsy-Center /NeuroTec Center ha commentato: "La medicina ha fatto enormi progressi nel 20° secolo principalmente nel trasporre la scienza di base in medicina clinica. Tuttavia, nel 21° secolo stiamo assistendo a una progressione mai vista prima in campi come la tecnologia medica, la scienza biomedica e computazionale, con grande potenziale per migliorare la salute. La ricerca medica deve muoversi con attenzione verso questa direzione e trarne beneficio. È entusiasmante e molto creativo per noi medici lavorare con informatici ed essere parte attiva del processo di sviluppo di nuovi strumenti medicali. Stiamo collaborando strettamente con SUPSI e ci sforziamo di soddisfare le esigenze dei nostri utenti finali. Insieme al mio direttore Prof. Dr. med. Claudio Bassetti siamo entrati in questa collaborazione perché crediamo che il prodotto finale, oltre a rendere più efficiente il nostro lavoro clinico quotidiano, contribuisca anche al miglioramento dei processi diagnostici nella medicina del sonno. Ciò è vantaggioso sia per il medico che per il paziente. Sono molto felice di collaborare con i colleghi della SUPSI e non vedo l'ora di vedere i frutti di questa collaborazione."

Contatti

SUPSI, Dipartimento tecnologie innovative:
Dr. Francesca Faraci
Responsabile Unità di Specializzazione in Biosignal Processing

Ufficio comunicazione dipartimentale
E-mail: matteo.cremaschi@supsi.ch
Tel.: +41 (0)58 666 66 07 / +41 (0)76 506 94 95

Inselspital, Universitätsspital Bern:

Prof. Dr. Kaspar Schindler
Geschäftsführender Direktor Universitäres Schlaf-Wach-Epilepsie-Zentrum SWEZ
Leiter Ausbildung und Lehre, Leiter NeuroTec- Center

Kommunikation Insel Gruppe
Telefon: +41 31 632 79 25
E-Mail: kommunikation@insel.ch
 

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