Progetto KinOptix

MOTIVAZIONE


CONCEZIONE

Oggi la tecnologia ci offre numerose opportunità per migliorare il nostro benessere e il nostro stato di salute e ci dà anche la possibilità di monitorare a distanza i parametri fisiologici della persona non solo con l’obiettivo di curare ma anche per migliorare la condizione fisica e mentale per le persone sane.

Stato dell’arte del settore

L’insieme della strumentazione che sarà utilizzate nel NUOVO progetto è costituito da apparecchi esistenti che saranno riprogettati in parte per poter essere interconnessi in tempo reale;

Gli strumenti utili al progetto e attualmente disponibili sono:

  • Apparecchio per refrazione visiva con schiascopia
  • AZ Bioprocess: attraverso l’utilizzo dei sensori EDA, ECG, EMG, FSR
  • In AZ Bioprocess sarà integrata anche la Stabilometria attraverso solette con sensori di peso.
  • Oggi gli strumenti non sono interconnessi tra loro ma lavorano separatamente.
  • Gli strumenti indicati comprendono sia software sia hardware

PREMESSE ANATOMICO-FUNZIONALI


Esiste un’interconnessione intima tra sistema visivo (muscoli estrinseci propriocettivi) e sistema tonico posturale (STP)

A frequenze dai 0,12 ai 0,5 HZ la risposta Posturale è visivo mediata, mentre a frequenze maggiori vi è una richiesta di integrazione con altri sistemi, quali il vestibolare.

Analizzare la varianza di velocità, che indica il rapporto tra la velocità di spostamento dal baricentro ed il numero di rilevazioni, alla frequenza 0,12-0,25 significa verificare la corretta integrazione fra entrata visiva e posturale (sway area).

Interconnessione intima tra sistema visivo (muscoli estrinseci propriocettivi) e sistema tonico posturale (STP), che parte dal trapezio (TR) e prosegue sino alla pianta dei piedi mediante la via della oculocefalogiria (OCG)

STATO DELL'ARTE NELLE MISURAZIONI


Gli strumenti utili al progetto e attualmente disponibili sono:

  • Schiascopio a infrarossi per valutazione refrattiva e forottero;
  • AZ Bioprocess: attraverso l’utilizzo dei sensori EDA, ECG, EMG, FSR;
  • la Stabilometria.

Oggi gli strumenti non sono interconnessi tra loro ma lavorano separatamente.

Gli strumenti indicati comprendono sia software sia hardware.

RISULTATI ATTUALMENTE OTTENIBILI


Attualmente si possono ottenere:

  • Andamento del singolo segnale;
  • Schermata globale con i grafici dei 4 sensori;
  • Valori grezzi del singolo sensore;
  • Analisi delle frequenze dei valori;
  • Analisi dei valori rilevati dall’ECG;
  • Variabilità della frequenza cardiaca.

E come elaborazioni:

  • Lo stato di benessere;
  • La gestione dell’ansia;
  • La stanchezza;
  • La valutazione di percezione del dolore;
  • Il bilanciamento muscolare durante un esercizio fisico.

DESCRIZIONE STRUTTURALE E FUNZIONALE DEL TROVATO


  • Il nuovo sistema innovativo invece consiste nel creare un unico ambiente che consenta di collegare i dati, trovare le correlazioni e inserire un sistema di reportistica con intelligenza artificiale che trovi le relazioni tra i parametri e fornisca indicazioni per il miglioramento del sistema generale (ovvero il sistema posturale integrato).

  • Dal progetto emergeranno quali sono i dati significativi e come semplificare il sistema senza perdere in qualità e affidabilità.

  • I dispositivi saranno interconnessi tra loro dalla nuova app.

CARATTERISTICHE TECNICHE


  • Il sistema sarà quindi costituito dagli elementi precedenti riprogettati per quanto riguarda l’applicazione AZ Bioprocess e la pedana stabilometrica, che saranno interconnessi con una app sviluppata con React Native (che permette di essere utilizzata su più dispositivi) e che invece di avere i dati inseriti sul tablet saranno esportati su un server per poter essere elaborati con maggiori potenzialità. Il passaggio dei dati avverrà tramite web services.

  • Il server avrà istallato un’applicazione java con database postgress e avrà installati tutti i certificati di sicurezza idonei al caso.

  • La Stabilometria verrà riprogettata e sarà eseguita con solette. Schiascopio a infrarossi per valutazione refrattiva e forottero;

LE FUNZIONALITA' PRINCIPALI SARANNO LA SEGUENTE


  • Autorizzazione con sicurezza e diritti per utente;
  • Pagina di scelta per le funzioni anche con menu a barre;
  • Gestione anagrafica con inserimento/modifica/cancellazione;
  • Gestione delle configurazioni (modifica dei parametri di utilizzo della app e dei sensori e dei parametri di elaborazione);
  • Esecuzione dei test con scelta del test e dei sensori da utilizzare: in base ai sensori la app recupererà le informazioni dai dispositivi necessari sia per la parte fisiologica, sia per la parte stabilometrica sia per la parte oculistica;
  • Elaborazione, salvataggio e invio al server saranno operazioni automatiche alla fine di ogni test;
  • Elenco test effettuati con la possibilità di rivedere i grafici e i risultati delle elaborazioni;
  • Statistiche: una particolare funzione sarà la visualizzazione delle statistiche avanzate e delle elaborazioni complesse (AI, BI).

RIVENDICAZIONE


L'unicità della soluzione hardware-software di nostra realizzazione permette, mediante l’interconnessione degli strumenti sopracitati, una immediata estrapolazione dei dati ottenuti, ed una loro valutazione, in modo da escludere che vi sia unturbamento della visione indotto dall'ausilio visivo.

La novità e l’innovazione del sistema sono dunque la capacità di rispondere in modo immediato ad una variazione della condizione visiva.

PROCEDURA FUNZIONALE


Appena dato lo stimolo il sistema rileverà la modifica dei parametri fisiologici e indicherà se la situazione attuale è migliore o peggiore della precedente non su basi soggettive ma con calcoli derivati dalla strumentazione utilizzata. Tra i parametri di cui verrà indicata la variazione ci saranno sicuramente.

  • La sway area, L/A, e i carichi posturali anteriori e posteriori, e i carichi laterali, oltre alla trasformata di Fourier delle oscillazioni sui lati x e y riprendendo i valori delle frequenze relative ai valori massimi delle ampiezze dei picchi: in particolari casi saranno anche utilizzati i valori del protocollo TOB;
  • Lo stato di disturbo (stress/benessere) provocato dalla nuova situazione (misurato attraverso la variazione di EDA e HRV mediate);
  • Il consumo energetico per restare in equilibrio (misura rilevata da entropia del segnale stabilometrico);
  • Le variazioni di postura;
  • Il miglioramento del sistema visivo.

DETTAGLI DI CALCOLO


In particolare per HRV si utilizzerà la trasformata di Fourier del segnale e saranno calcolate le variazioni delle ampiezze delle frequenze Low, Very Low e High, in modo da analizzare le attivazioni del sistema simpatico e parasimpatico.

Per EDA si utilizzerà un algoritmo di normalizzazione del valore massimo rispetto alla media dei 20 secondi precedenti lo stimolo.

Per i valori posturali saranno utilizzati i valori ricavati dalla posturodinamicità ma rilevati con accelerometro e sensore di distanza invece che manualmente.

Tutti i parametri saranno pesati inizialmente in egual modo e normalizzati rispetto ai valori bibliografici per dare un valore finale medio di tutti i parametri che costituirà il valore finale cercato.

Questa procedura di calcolo sarà la vera innovazione. Come esempio di parametri possiamo considerare le variazioni tra un valore ricavato da esame optometrico, ovvero potere sferico cilindrico, e i parametri della stabilometria sway area e L/A e il parametro EDA.

Appena avviene una variazione , per esempio, del potere sfero-cilindrico da sf – 3,00= cyl - 0,50 ax 45° a sf- 2,00= cyl – 0,50 ax 45°, si ha un cambiamento nei valori degli altri paramteri che vengono ricalcolati appena si modifica il precedente valore.

Questo calcolo in Real time è la novità. Ovvero la capacità del sistema di valutare le modifiche dei diversi sistemi interconnnessi. Lo stesso calcolo avviene per i parametri complessivi del sistema, ad esempio, capacità di equilibrio dal 50 al 65%, o benessere/disturbi con un passaggio dal 65 al 70%.

CONCLUSIONI


Questo è un nuovo modo di procedere che sarà affinato nel tempo per essere migliorato e si basa comunque su rilevazioni scientifiche. Il sistema resterà comunque in evoluzione durante le prove e grazie alle nuove analisi dei dati che emergeranno perché modificherà i pesi dei vari parametri: questo è un altro fondamentale elemento innovativo.