La tecnologia al servizio della medicina è in piena evoluzione. Se viene affiancata anche dai nuovi traguardi raggiunti dall’intelligenza artificiale, allora, il risultato è non solo stupefacente, quanto utile per chi deve usufruirne. Parliamo di handicap, di qualsiasi tipo e adattata a qualsiasi persona. Perchè ognuno di noi è diverso, ognuno di noi ha le proprie caratteristiche.
Di nuovi risultati ce ne sono a iosa. Ma quando il prestigio è “targato” dal Made in Italy, la soddisfazione è maggiore. E parliamo, in particolare dello studio eseguito dello studio eseguito presso il Dipartimento di Ingegneria Elettronica dell’Università degli Studi di Roma Tor Vergata. Superare e migliorare la condizione di handicap con strumenti tecnologici. Il tutto con una vision spesso trascurata, in nome della ricerca: i costi. Qui si tratta di mettere alla portata di tutti uno strumento che migliori le abilità e le capacità di chiunque ne abbia bisogno.
In particolare, ci riferiamo alla ricerca condotta dal professor Giovanni Saggio, grazie al quale si deve l’aver elaborato un guanto sensorizzato in grado di consentire alle persone con problemi di linguaggio di utilizzare il LIS per mezzo delle mani. E non solo: questo guanto super tecnologico consente alle persone che hanno patito l’amputazione di un arto di simulare una tastiera al computer. Si tratta di una capacità movimento resa possible da una serie di sensori indossabili che monitorano i movimenti e le capacità motorie.
Noi di FocusTECH abbiamo raggiunto il professor Saggio per rivolgergli alcune domande e capire più approfonditamente i risvolti della sua ricerca.
Come nasce il progetto italiano di cui lei è responsabile?
Il progetto nasce da una collaborazione con la Flexpoint Inc, una ditta statunitense. Di tale collaborazione si parlò qualche tempo fa in un articolo del New York Times. Il progetto riguardò lo sviluppo di nuovi sensori che, “inglobati” in un guanto, forniscono i dati relativi ai movimenti delle dita.
Questa prima versione di guanto sensorizzato fu la base per alcuni progetti italiani di cui sono stato ideatore e responsabile scientifico. I progetti più interessanti sono stati realizzati per Armaereo (Aeronautica Militare, Ministero della Difesa), per ASI (l’Agenzia Spaziale Italiana) e per il Centro Protesi di INAIL (Istituto nazionale Assicurazione Infortuni sul Lavoro), ed hanno prodotto versioni di guanto via via più performanti. In particolare, questi tre progetti principali hanno riguardato diverse tematiche, per risolvere in modo più semplice possibile problemi di una certa complessità.
Armaereo cercava un sistema per aumentare la sicurezza nelle comunicazioni in pista tra il segnalatore (colui che comunica gestualmente con le bandierine) ed il pilota. In aeronautica la sicurezza si aumenta con la ridondanza, tanto che negli aerei ogni sistema principale è duplicato, in modo che se uno fallisce l’altro interviene. Diversamente, la comunicazione segnalatore-pilota è unica, e quando fallisce (per incomprensione o scarsa visibilità) possono occorrere problemi anche seri. Nel 2001, ad esempio, all’aeroporto di Linate si verificò un tragico incidente: l’aereo McDonnell Douglas MD-87 della Scandinavian Airlines collise con il jet Cessna Citation CJ2, provocando la morte di 114 persone. Tra le cause si evidenziò la scarsa visibilità che provocò equivoco nella comprensione della segnalazione. A questo problema ha dato soluzione un mio progetto che vede il guanto sensorizzato come protagonista. Infatti, facendo indossare il guanto al segnalatore, ogni suo gesto viene misurato e, grazie ai dati raccolti viene automaticamente interpretato. Il significato del gesto viene quindi riproposto in cabina al pilota che ha, dunque, un doppio controllo e quindi un aumento significativo della sicurezza. Oltretutto, il sistema può essere reso autonomo, per cui l’elettronica può intervenire in casi estremi e fermare automaticamente l’aereo all’occorrenza. Tutto ciò realizza anche un ulteriore vantaggio, ossia la registrazione di quanto avviene, una sorta di “scatola nera” analoga a quella dell’aereo ma, stavolta, dell’aeroporto, idea assolutamente innovativa.
ASI aveva l’esigenza di risolvere il problema delle cosiddette attività extra veicolari (EVA: Extra Vehicular Activity). Tali EVA consistono nell’uscita dell’astronauta dalla stazione spaziale nel vuoto, per operare manualmente riparazioni o nuove implementazioni necessarie fuori della orbitante stazione spaziale internazionale. Le EVA hanno il doppio svantaggio di essere pericolose e di costare moltissimo. Infatti, statisticamente ogni 4 EVA si registra un problema per l’astronauta (l’ultimo problema è occorso all’astronauta italiano Parmisano che ha rischiato di morire soffocato da bolle d’acqua che si si formarono nel casco per causa ignota), ed il tempo di preparazione di uscita e di rientro è eccessivo, per cui ci si rimette il costosissimo tempo-astronauta. A questo problema ha dato soluzione un mio progetto basato sul guanto sensorizzato. Indossando il guanto, l’astronauta non ha necessità di uscire dalla stazione spaziale per manovrare con le proprie mani: i suoi gesti vengono misurati dal guanto, per poi essere fedelmente riprodotti dalla mano artificiale di un robot antropomorfo (ossia con stesse sembianze dell’uomo) situato all’esterno della stazione, per cui l’astronauta agisce dall’interno della stazione come se fosse direttamente lui a manovrare all’esterno.
Il Centro Protesi di INAIL cerca nuovi modi per aiutare l’amputato dell’arto superiore ad utilizzare la protesi in modo più completo (e complesso) di quanto non si faccia ora. In particolare si vuole che l’amputato possa muovere le dita dell’arto meccanico non solo col semplice gesto della pinza (come avviene ora), ma anche con gesti più complessi (indice puntato, presa di precisione con indice-pollice, ecc.). Per aiutare in tal senso il guanto sensorizzato è un ottimo alleato. Infatti, per capire come poter muovere le dita della mano meccanica in modo complesso, è necessario conoscere come si muovono esattamente le dita di una mano umana (i tipici angoli tra le articolazioni, il massimo grado di piegamento della singola nocca, ecc.). La misura utile dei movimenti di una mano umana viene proprio dal guanto sensorizzato che, quindi, dimostra versatilità anche per aiuto a persone con handicap.
I progetti non si limitano a quelli richiamati. Il guanto è stato utilizzato per scopi di pura ricerca assieme al mio gruppo “Hiteg” (Health Involved Technical Engineering Group), attualmente costituito da A. Pallotti, MC. Ricci, V. Errico, F. Giannini e C. Cenci (Dipartimento di Ingegneria Elettronica dell’Università degli Studi di Roma “Tor Vergata”). La ricerca viene svolta per un certo numero di applicazioni e, nel tempo, diverse versioni di guanto sensorizzato si sono succedute per aumentarne l’efficacia caso per caso. Ad esempio, col guanto si sono misurati i gesti dei sordo-muti, e sui dati registrati sono stati implementati degli algoritmi matematici (tramite reti neurali) utili a “tradurre” i gesti in parole, che possono essere scritte a video o pronunciate da un sintetizzatore vocale. La persona sordo-muta può quindi comunicare anche con chi non conosce il linguaggio dei segni. Ai movimenti delle dita, misurati col guanto sensorizzato, sono state associate delle note musicali, per cui il guanto è diventato anche uno strumento col quale produrre o comporre musica. Col mio gruppo e con la collaborazione di medici chirurghi, ho usato il guanto per valutare oggettivamente il grado riabilitazione di persone operate alla mano (Dott. A. Castagnaro e A. De Leo, ASL Viterbo), e per valutare il grado di destrezza manuale dei chirurghi che “mimano” una operazione chirurgica (Dott. L.A. Gaspari, Dott. N. Di Lorenzo, Policlinico Tor vergata. Questa applicazione può essere utile a valutare oggettivamente le capacità manuali di un chirurgo prima che operi su paziente.
Ho utilizzato il guanto anche in campo sportivo. È stato indossato da una campionessa di fioretto per valutarne l’ergonomia ed il grado di presa dell’arma.
Come funziona, in breve, il guanto con sensori integrati?
Il guanto deve essere leggero ed elastico, in modo da non impedire i naturali movimenti della mano e da seguire la naturale estensione/contrazione della pelle della mano (che si “allunga” di decine di millimetri quando la mano viene chiusa a pugno). Quindi, dopo diverso tempo e prove, abbiamo trovato la stoffa/trama “ideale” allo scopo. Su questo guanto vengono poi opportunamente cucite una sorta di “taschine” in cui sono inseriti i sensori sviluppati con la collaborazione della ditta Flexpoint Inc di cui ho parlato in precedenza. Oltre il guanto stesso, anche i sensori hanno subito una evoluzione nel tempo, fino ad arrivare a quelli attuali di ottime performance. I sensori misurano la flesso/estensione di ogni articolazione delle dita, nonché la abduzione/adduzione, ossia i movimenti di avvicinamento/allontanamento intra-dita.
Una versione più completa del guanto integra anche dei sensori inerziali, sviluppati da uno spinoff universitario, denominato Captiks, che ho co-fondato assieme e C.A. Pinto, D. De Leo, F. Giannini, utili alla misura dei movimenti del polso (oltre che alla misura dei movimenti di tutto il corpo).
È in grado di “tradurre” solo la lingua italiana dei segni o può essere integrato con altre lingue?
Il LIS, lingua italiana dei segni, associa gesti, fatti con mani-braccia, a parole o concetti. Tali gesti sono diversi per diversi popoli, allo stesso modo della lingua parlata. Così, se vogliamo “tradurre” una lingua dei segni diversa da quella italiana, dobbiamo usare un “vocabolario” di gesti diverso.
Ciò significa che dobbiamo cambiare vocabolario, che è un ulteriore passo di lavoro, ma concettualmente l’applicazione del guanto non cambia, quelli che cambiano sono gli algoritmi matematici da implementare.
Quali sono gli sviluppi e i progetti futuri?
Attualmente, in collaborazione con medici neurofisiopatologi (gruppo del Dott. A. Pisani, Policlinico Tor Vergata), col mio gruppo intendo usare il guanto per una nuovissima applicazione, ossia la valutazione oggettiva del grado di tremore della mano di parkinsoniani, mentre sono a riposo e mentre disegnano cerchi o spirali su un foglio. Queste misure forniscono nuovi dati essenziali ai medici, per valutare correttamente lo stato di un paziente parkinsoniano e l’esatta efficacia del trattamento terapeutico o del farmaco somministrato.
Così come può essere utile nel caso dei parkinsoniani, allo stesso modo il guanto sensorizzato può trovare applicazioni in tutte quelle patologie che coinvolgono tremore, impedimenti o “inefficienze” della mano (tunnel carpale, deficit del controllo motorio od iperattività nei bambini, ecc.).
Progetti futuri potranno riguardare il campo musicale e quello sportivo. Nel caso della musica, la mia idea è fornire a chi usa le mani per suonare, penso in primis ai pianisti, un mezzo per valutare se la postura delle mani sia più o meno corretta, Ancora prendendo ad esempio un pianista, sappiamo infatti che tanto più la postura della mano è scorretta, tanto peggiore è l’interpretazione dell’artista e tanto maggiore è l’“affaticamento” delle mani.
Nel caso dello sport, sarà possibile “insegnare” in modo assolutamente innovativo i movimenti corretti che devono fare le mani per le attività in cui le mani giocano un ruolo primario, come il golf, la scherma, gli anelli, ecc. L’idea nuova si basa sul fatto che, dopo aver registrato i movimenti correttamente fatti da campioni olimpici, la media di tali dati viene usata per creare un avatar su monitor, ed i movimenti registrati dell’atleta interessato ad imparare sono usati per creare un secondo avatar che si sovrappone al primo “in trasparenza”. L’atleta, dunque, capirà immediatamente, in modo visuale ed intuitivo, quanto il suo movimento si discosta da quello corretto, e potrà ripetere il suo gesto finché non risulterà ottimale. È un nuovo modo di applicare la cosiddetta realtà virtuale, altro tema della mia ricerca che ha prodotto un brevetto e che, con collaborazioni, ha portato la nascita di un nuovo spinoff denominato SEeTI Srl.
È già possibile usufruirne o non è ancora stato commercializzato?
A differenza dei già menzionati sensori inerziali indossabili (per la misura dei movimenti di tutto il corpo), ad oggi il guanto sensorizzato, anche se ha dimostrato la sua efficacia ed utilità, rimane ancora un prototipo di laboratorio. Il guanto può facilmente essere ingegnerizzato e divenire un prodotto per tutti ma, per questo, occorre la collaborazione di investitori che, mi auguro, non tardino ad arrivare.
