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Medicina 4.0

Digital Therapeutics ed Intelligenza Artificiale

Digital Therapeutics ed Intelligenza Artificiale

Digital Therapeutics ed Intelligenza Artificiale

di Riccardo Bugliosi

Data pubblicazione articolo: 14 ottobre 2020

In questo articolo ci occuperemo di Digital Therapeutics (DTx), branca relativamente nuova della medicina. Per DTx si intende un settore dell’eHealth che riguarda l’utilizzo di software piuttosto sofisticati in abbinamento a dispositivi hardware ed a terapie mediche tradizionali al fine di prevenire, gestire o trattare alcune patologie tra le quali troviamo il diabete mellito, l’asma, l’insufficienza cardiaca congestizia, l’ipertensione, diversi disturbi psichiatrici.

In maniera del tutto generale si può pensare alla DTx come una tecnologia eHealth fortemente basata sull’utilizzo di Internet e finalizzata ad incentivare cambiamenti nei comportamenti del paziente ed a monitorare in maniera dinamica il suo percorso terapeutico.

Diversi interessanti articoli propongono una panoramica anche prospettica di questo settore. Vi suggerisco la lettura di “The emerging World of Digital Therapeutics”, comparso su Nature e “Digital Therapeutics: Past Trends and Future Prospects”.

Per dare slancio alla DTx nel 2017 è stata fondata la Digital Theraputics Alliance, alleanza no-profit di società dell’ambito tecnologico medico e di investitori, il cui scopo è il miglioramento della qualità dell’assistenza sanitaria realizzato dalla DTx attraverso solide verifiche clinicamente testate e validate.

È ovvio considerare che la disponibilità di tutta una serie di nuovi e potenti dispositivi come gli smartphone ed i wereable devices ha dato un’accelerazione alla DTx se non altro per il fatto che il loro utilizzo è di uso comune e quindi sono in genere ben accetti da parte dei pazienti.  Gli stessi d’altronde sono spesso già abituati ad utilizzare varie Mobile App per una vasta serie di scopi e quindi hanno dimestichezza nell’utilizzo delle interfacce utente che per i principali sistemi operativi esistenti sono molto standardizzate.

È importante mettere in evidenza che la DTx è spesso un veicolo di medicina preventiva del potenziale sviluppo di condizioni cliniche più gravi. Un classico esempio è dato dai pazienti con prediabete o da quelli con diabete di tipo II che possono essere messi nelle condizioni di controllare in maniera più efficace il loro stile di vita e/o controllare ed utilizzare al meglio le terapie. Per sfruttare al meglio tutte le potenzialità della DTx si utilizzano tutti i tipi di Mobile Device e le loro tecnologie correlate. Le App sviluppate ad hoc, i PC desktop e tutti i device della Internet of Things.

Il video che vi propongo illustra in maniera efficace e semplice i concetti sinora espressi.

 

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Un importante aspetto della DTx è legato al fatto che il software utilizzato deve essere sofisticato e non deve limitarsi al semplice tracciamento dei dati del paziente. Spesso ci si confronta con una semplice ‘digitalizzazione’ di procedure ed elaborazione di dati che altro non sono che un semplice corrispettivo di linee guida terapeutiche. E’ qui che stanno intervenendo le tecnologie legate all’Intelligenza Artificiale (IA) ed al Cloud Computing.

Sfruttare tecnologie di Intelligenza Artificiale può rendere la DTx uno strumento realmente innovativo e, soprattutto, indispensabile. Scopo ultimo è la ‘personalizzazione’ del trattamento terapeutico o delle misure preventive da prendere. In poche parole la vera novità consiste nella possibilità di rendere i software capaci di un intervento ‘adattativo’ alla dinamica fisiologica o fisiopatologica del paziente in funzione della prevenzione o della terapia. Il Machine Learning ed il Deep Learning sono chiamati in causa nello sviluppo di software sempre più capaci di ‘adattarsi’ alle variabili condizioni del paziente.

Le Reti Neurali Artificiali

Spesso ho accennato alle Reti Neurali Artificiali (RNA) come elemento fondamentale delle applicazioni di IA, specie nel Deep Learning. Vi propongo, per cercare di conoscerne il funzionamento, questo video, molto ben fatto, al fine di avere una minima dimestichezza. È sottotitolato in italiano, ve lo consiglio fortemente.

 

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Di seguito vi illustro alcune applicazioni di DTx di che ritengo di particolare interesse.

Acufeni

La problematica legata agli acufeni è una di quelle nelle quali l’introduzione degli smartphone ha permesso lo sviluppo di una gran quantità di App di tipo DTx. Nei due principali store dei sistemi operativi più di diffusi c’è una pletora di App per questo settore. Tali software per propongo soluzioni variegate.  A questo link potrete trovare una revisione molto completa e documentata della problematica e delle App disponibili al momento.  Di seguito vi segnalo due App tra le più apprezzate dagli utenti.

Tinnitracks e Tinnitus Balance sono App il cui meccanismo di azione si basa sull’analisi della frequenza dello specifico acufene del paziente. Quest’ultimo sceglie successivamente una serie di melodie, musiche o suoni che gli risultano gradevoli e le App selezionano quelle le cui frequenze sono più adatte a ridurre significativamente l’acufene. Il software non fa altro che cancellare dalla melodia riprodotta le frequenze proprie dell’acufene ottenendo quindi un effetto di forte riduzione del medesimo che si ‘amalgama’ con i suoni di ciò che si ascolta.

Tinnitracks ha ottenuto, in Germania, la rimborsabilità da parte del sistema sanitario. In questo video viene mostrato il funzionamento di questa app.

 

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Diabete mellito

Esiste una grande varietà di soluzioni DTx per il diabete mellito. I pazienti che traggono maggior beneficio da parte di questo nuovo approccio sono quelli con diabete di tipo 1 insulino dipendente. In questo settore gli strumenti ed i dispositivi cruciali sono quelli atti alla misurazione dei livelli glicemici. Essi possono avvenire secondo differenti modalità:

  1. Dispositivi per la determinazione del glucosio da prelievo di sangue via puntura del dito (presuppongono l’intervento del paziente).
  2. Dispositivi impiantabili: consentono il monitoraggio continuo del glucosio (CGM: Continuous Glucose Monitoring). Questi dispositivi sono basati su sensori poco più grandi di una moneta e poco più spessi. Essi vengono fissati alla cute con un adesivo e, attraverso una mini cannula che la attraversa, consentono di rilevare in modo continuo il livello del glucosio nel liquido interstiziale del sottocutaneo. Ne esistono due tipi:
    a) CGM (Continuous Glucose Monitoring) in tempo reale (real-time CGM: rtCGM). Essi forniscono centinaia di misurazioni al giorno.
    b) CGM a rilevazione intermittente (intermittently viewed CGM, iCGM), detti anche sensori glicemici flash del glucosio (flash glucose monitoring, FGM). In questo caso la rilevazione della glicemia è intermittente.
  3. Smartwatch: sono in grado di monitorare i livelli glicemici in continuo sfruttando un accessorio con sensori che va posto tra il dispositivo e la pelle. Tale accessorio va sostituito circa ogni settimana.

 Tutti questi sistemi forniscono informazioni riguardo ai livelli di glucosio attuali e pregressi, permettendo così di prevenire pericolosi sbalzi di glicemia. In alcuni di questi sistemi è possibile attivare anche degli allarmi che scattano in caso di ipo od iperglicemia.

In alcuni sistemi il sensore è connesso direttamente all’infusore di insulina permettendo una gestione corretta del suo rilascio.

Ciò che hanno in comune tutte le precedenti tecnologie è il fatto di presupporre il collegamento via wireless (generalmente BlueTooth) ad un dispositivo indossabile oppure uno smartphone dotati di uno specifico software (nel caso degli smartphone una Mobile App) provvede all’elaborazione ed alla gestione dei dati.

Un primo esempio, italiano, è Radar riservata ai Soci dell’Associazione Medici Diabetologi. Questa App analizza le cartelle cliniche informatizzate di ciascun diabetologo e segnala i pazienti con diabete tipo 2 che non sono “in regola” su tre parametri ritenuti fondamentali: Emoglobina Glicata, BMI (Indice di Massa Corporea) e pressione arteriosa sistolica. Radar aiuta il medico curante ad individuare e valutare i soggetti che hanno bisogno di modifiche al profilo terapeutico/comportamentale, contrastando così il fenomeno dell’inerzia terapeutica. A questo link troverete un elenco delle più conosciute ed utilizzate App di questo settore. Una delle più complete è Diabetes:Mche permette di gestire una vasta serie di parametri che aiutano il paziente facilitando la gestione del suo piano terapeutico.

In campo internazionale è molto conosciuta l’App BlueStar che è stata recentemente approvata dalla FDA (Federal & Drug Administration) per l’utilizzo nel diabete di tipo 1 in combinazione col sistema di monitoraggio glicemico continuo Dexcom G6. L’FDA ha inoltre approvato una nuova funzionalità che migliora le modalità del dosaggio di insulina. BlueStar calcola le dosi di insulina sulla base della glicemia, l’assunzione di carboidrati ed il regime di insulina.

Asma

AsthmaMD è un’App dotata di flussometro di picco che permette il monitoraggio della condizione clinica del paziente e condividere con lo specialista i dati funzionali ad un monitoraggio puntuale della funzionalità respiratoria. Permette tra l’altro di selezionare degli allarmi personalizzati sui dati del paziente che favoriscono la prevenzione di situazioni critiche.

virtual_reality_pixabay

Disturbi psichiatrici maggiori

GameChange è un complesso sistema basato sull’utilizzo della Realtà Virtuale (Virtual Reality, VR) sviluppato da Daniel Freeman dell’Università di Oxford per il trattamento delle psicosi.

L’idea che sta dietro gameChange è di mettere le persone con sintomi psicotici in un ambiente virtuale che simula le situazioni delle quali hanno paura per permettere loro di imparare gradualmente ad affrontarle e di tentare di alleviare i loro sintomi. Con le parole dello stesso Freeman:

“La terapia tramite gameChange è indicata per persone con patologie come la schizofrenia le cui paure causano la fuga da attività quotidiane – prendere un bus, fare shopping, parlare con altre persone – che divengono una sfida ardua da affrontare. Questo sistema aiuta il paziente a riconnettersi con il mondo ed affrontare situazioni quotidiane sentendosi più fiduciosi, calmi ed avendo un controllo della situazione.”

Ipertensione arteriosa

In questo campo troviamo una società giapponese, la CureApp, che è nella fase 3 dei trial clinici per la validazione della propria DTx App. Un’altra interessante App è prodotta dalla Wellthy e fa parte di una suite che ha come obiettivo il miglioramento della salute del paziente non solo nell’ipertensione ma anche in altre patologie croniche.

Sorveglianza sull’assunzione dei farmaci

La DTx sta imponendosi anche nel campo delle terapie tradizionali in particolare nella gestione del controllo della loro assunzione. Una problematica molto conosciuta in campo medico è legata alla fatto tra un quarto e la metà dei pazienti non assume i farmaci secondo le modalità prescritte rendendo le terapie meno efficaci del previsto. Mabu è un piccolo robot sviluppato dalla Catalia Health. Il suo scopo è quello di spingere il paziente ad assumere i farmaci secondo il piano terapeutico. Mabu utilizza l’IA e modelli psicologici integrati nel software per dialogare e stabilire una relazione con il paziente al fine di spingerlo ad aderire alla terapia con precisione nel tempo.

A presto

Parole chiave: Digital Therapeutics, Virtual Reality, Continuous Glucose Monitoring, Intelligenza Artificiale, Internet of Things, 5G, smart device, wearable devices, Cloud Computing, Hypnerotomachia Poliphili.

 

Immagine di anteprima: Designed by Creativeart / Freepik
Immagine virtual reality: Foto di Jan Vašek da Pixabay

 

Per contattare l’autore potete scrivere una mail a: comunicazione@cassagaleno.it

dottor Riccardo Bugliosi*Riccardo Bugliosi è medico, specialista in medicina interna. Esperto di Intelligenza Artificiale. Lavora nell’ICT in settori anche diversi dalla medicina. Ha pregressi studi in Fisica ed Ingegneria Elettronica. Le sue pubblicazioni scientifiche e di divulgazione sono facilmente reperibili sul web.

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