Robot, videogame e riabilitazione

Intervista a Jacopo Zenzeri, ricercatore in Robotica Riabilitativa presso l’Istituto Italiano di Tecnologia

Jacopo Zenzeri è ricercatore all’Istituto Italiano di Tecnologia dove coordina da diversi anni il laboratorio di Apprendimento Motorio e Robotica Riabilitativa. Ha una formazione in bioingegneria e robotica e si occupa dello sviluppo di tecnologie meccatroniche intelligenti che, sfruttando concetti di gamification e realtà virtuale, hanno l’obiettivo di migliorare la qualità di vita di persone con disabilità sensoriali e motorie. Nella sua ambizione di trasferire le suddette tecnologie a molteplici realtà cliniche, ha sviluppato il progetto di startup ReWing.

ReWing utilizza soluzioni robotiche per rendere più efficaci, efficienti e gratificanti gli esercizi riabilitativi in contesti ospedalieri e centri clinici. Il primo prodotto di ReWing nasce dal prototipo di ricerca Wristbot, un robot per la riabilitazione e la valutazione funzionale di polso, avambraccio e mano, capace di adattarsi al livello di recupero del paziente grazie ai suoi algoritmi di intelligenza artificiale.

A tali aspetti lavorano in ReWing le ricercatrici Amel Cherif e Maddalena Mugnosso insieme a Jacopo Zenzeri, a cui sono state rivolte alcune domande sulle attività in corso nel suo gruppo.

Quali vantaggi offrono i sistemi robotici a chi esegue esercizi riabilitativi o a chi li pianifica?

L’utilizzo di robot riabilitativi permette in generale di migliorare la riabilitazione su due fronti. Da un lato permette di seguire il concetto di medicina personalizzata: i robot, infatti, consentono di raccogliere dati in maniera continuativa prima, durante e dopo il trattamento e di adattarsi istante per istante allo stato di salute e recupero del paziente mentre sta svolgendo terapia. Dall’altro lato consente di agire sulla prevenzione, raccogliendo una grande mole di dati per un alto numero di pazienti così da poter prendere decisioni sempre più efficaci in clinica, non solo in termini di cura ma anche di prevenzione e diagnosi.
Questi vantaggi possono però essere ulteriormente arricchiti dall’integrazione con soluzioni videoludiche. Parlando ad esempio del robot Wristbot, possiamo paragonarlo ad un joystick per videogames di nuova generazione. Infatti il paziente impugna il robot e gioca ad una serie di appositi serious games presentati su uno schermo. Durante i videogames il robot è in grado di modulare in tempo reale la forza che fornisce al paziente per aiutarlo nello svolgimento dei movimenti in base alle sue necessità, mantenendo sempre garantito il giusto livello di difficoltà che rende la terapia efficace e il paziente motivato nello svolgimento dell’esercizio riabilitativo.

In relazione all’approccio videoludico alla riabilitazione robotica: come vi è venuto in mente di integrare questo tipo di soluzioni nel vostro sistema?

È provato che la motivazione del paziente giochi un ruolo fondamentale per il recupero delle funzioni perse, soprattutto in pazienti con problematiche neurologiche. Basti pensare ad una specifica classe di pazienti quali i bambini che hanno avuto un ictus e che, ad esempio, non hanno consapevolezza di doversi impegnare durante il percorso riabilitativo.
L’approccio videoludico rende indubbiamente il programma riabilitativo più sfidante e stimolante motivando quindi il paziente durante le sedute riabilitative. Inoltre, l’utilizzo di serious game consente di riprodurre situazioni della vita quotidiana, perciò di mettere in pratica esercizi contestualizzati ma in un ambiente altamente controllato e personalizzabile. Per questo abbiamo integrato videogames di svariati tipi all’interno del nostro sistema Wristbot che permettono di recuperare l’abilità di compiere attività come mangiare e vestirsi autonomamente senza nemmeno accorgersene.

Come sono stati progettati e validati i sistemi videoludici utilizzati nei protocolli riabilitativi di Wristbot? Come si esprime l’intelligenza artificiale del robot nei videogame riabilitativi?

Tutti i videogiochi sono stati prima testati su una popolazione di controllo (di persone sane) sia per valutare il gradimento che per ottenere dei dati di confronto. In seguito, sono stati proposti a pazienti con diverse patologie per verificare che l’esercizio proposto fosse di facile comprensione. Infatti, nello sviluppo di serious game riabilitativi, nonostante le infinite opportunità offerte dagli ambienti virtuali e la possibilità di creare scenari molto appealing, è importante tenere in considerazione che una scena troppo complessa potrebbe distrarre o rendere l’esercizio di difficile comprensione per il paziente. Gli esercizi che abbiamo progettato con Wristbot, sono frutto di un buon bilanciamento tra motivazione e semplicità sia dal punto di vista di capacità cognitive richieste che motorie. L’intelligenza artificiale consente infatti di misurare l’abilità del paziente e di modulare l’intensità dell’esercizio o il livello di forza assistiva fornita al paziente adeguandola di conseguenza.

Un sistema tecnologico riabilitativo che integra soluzioni robotiche e videoludiche suscita particolari reazioni e aspettative nei clinici e nei pazienti?

Nella nostra esperienza, la prima reazione dei pazienti è sempre stata quella di curiosità ed entusiasmo nell’intraprendere un percorso innovativo. Anche i clinici (fisioterapisti e fisiatri) con cui abbiamo lavorato, hanno subito compreso le potenzialità della robotica riabilitativa associata ad esercizi videoludici e come questi possano offrire loro un valido supporto nello svolgimento della loro professione, in termini di minor sforzo fisico e mentale e di arricchimento dell’offerta terapeutica. Tuttavia, in generale persiste ancora un atteggiamento di iniziale diffidenza dovuto al pensiero che la soluzione robotica possa sostituire il personale clinico che viene presto superata una volta compreso che i sistemi robotici si pongono come un supporto prezioso alle competenze del clinico e non in sostituzione.

La prima reazione che ho avuto osservando Wristbot fu quella di pensare al dispositivo come ad un controller per videogame (l’hai paragonato ad un joystick anche tu, poco fa): come vedresti la possibilità di una piena integrazione del sistema con piattaforme per il gaming, magari anche con visori per realtà virtuale e aumentata in contesti clinici e non?

L’integrazione del dispositivo con piattaforme di gaming e visori è proprio una delle possibili e dirette sue evoluzioni. Infatti sia in ambito riabilitativo che in quello puramente ludico massimizzare il coinvolgimento dell’utente per fargli provare la migliore esperienza possibile è una delle cose più importanti. Possiamo immaginare uno scenario futuro (e non lontano) dove utilizziamo piattaforme di gaming con stimoli visivi e uditivi potenziati da visori e stimoli aptici (percezione di forze) potenziati da Wristbot. Per concretizzare tale scenario serve una dialettica tra ricerca, clinica e industria che ci auguriamo possa crescere sempre più in funzione delle necessità dell’utente.