Nel laboratorio sanitario del futuro

La popolazione dei Paesi industrializzati sta diventando sempre più vecchia. Questo pone grandi sfide ai sistemi sanitari: La domanda di servizi è in aumento e può essere soddisfatta sempre meno con le infrastrutture e le risorse esistenti. In molti Paesi europei, gli ospedali e le cliniche hanno già difficoltà a trovare personale adeguato. Il carico di lavoro per medici e infermieri è in aumento. Le liste d'attesa per i centri di riabilitazione si allungano sempre di più e i costi sanitari aumentano. Cosa si può fare, dunque, per garantire che i sistemi sanitari continuino a funzionare anche in futuro?

"Non avremo altra scelta se non quella di esaminare, trattare e curare sempre più spesso i pazienti nelle loro case", spiega Rea Lehner. La 32enne svizzera lavora come responsabile del programma e ricercatrice presso il Centro l'ETH dal marzo 2020. Insieme all'ETH Nicole Wenderoth, è responsabile della creazione del nuovo programma di ricerca "Health Technologies of the Future". Il suo obiettivo è quello di sviluppare le basi scientifiche per la necessaria trasformazione del sistema sanitario attraverso le tecnologie digitali e mobili.

Singapore come pioniere

In materia di sanità, Singapore è un laboratorio per il futuro. "Il livello di digitalizzazione è molto alto e le app vengono già utilizzate per molti servizi. Possiamo quindi implementare qui progetti che non sarebbero ancora possibili altrove", afferma Lehner a proposito dell'assistenza sanitaria nella città stato. Ad esempio, è in corso uno studio che coinvolge 3.000 singaporiani per studiare come riconoscere e prevenire precocemente cadute e fratture. Sensori mobili e algoritmi vengono utilizzati per determinare se una persona è particolarmente incline a cadere e ha un rischio elevato di subire una frattura. Sulla base di questi risultati verranno poi sviluppati esercizi cognitivi e fisici personalizzati per la prevenzione.

"Un progetto di questa portata è possibile solo grazie a una stretta collaborazione con le autorità sanitarie e i partner locali", spiega l'ETH. Singapore offre ottime condizioni quadro a tal fine. Che si tratti di cliniche, università o autorità, gli attori del settore sanitario sono in costante e intenso dialogo. "Qui c'è una cultura molto collaborativa e, dal lato del governo, abbiamo un partner ben collegato nell'Ufficio per la trasformazione dell'assistenza sanitaria, che ci apre sempre le porte", afferma Lehner. Inoltre, i singaporiani più anziani sono anche più esperti di tecnologia e hanno poche riserve sull'uso delle applicazioni digitali mobili.

Come il movimento è controllato dal cervello

Da appassionata giocatrice di pallavolo, Rea Lehner si è chiesta fin da giovane come i movimenti siano controllati dal cervello. Per approfondire questo aspetto, ha deciso di conseguire una doppia laurea in sport e biologia presso l'Università di Berna. Per il master, la sangallese è passata all'ETH di Zurigo, dove ha studiato scienze del movimento e si è interessata sempre di più alle neuroscienze. Dopo un soggiorno di ricerca al Trinity College di Dublino, Lehner ha infine iniziato il suo dottorato nell'aprile 2014 presso lo studio di Nicole Wenderoth. Cattedra di controllo neurale del movimento.

Questi sono stati quattro anni emozionanti e istruttivi per Lehner. Nel suo Tesi di dottorato La dottoressa studia l'influenza delle ricompense sul comportamento umano. Tra le altre cose, ha dimostrato che le ricompense sotto forma di denaro riducono significativamente la decelerazione motoria di un movimento come quello di battere le dita indice e medio.

Questo è importante per la riabilitazione dei pazienti colpiti da ictus, ad esempio, che devono eseguire movimenti molto ripetitivi durante l'allenamento e si stancano rapidamente. "La ricompensa incoraggia i pazienti a eseguire gli esercizi più a lungo, con effetti positivi sulla loro riabilitazione", spiega Lehner. Questo effetto può essere spiegato da un cambiamento nell'attività neuronale del sistema motorio del cervello, innescato dalla ricompensa.

Cybathlon come esperienza formativa

Nella sua tesi di dottorato, Lehner utilizza ripetutamente metodi di esame neurologico come la risonanza magnetica o l'elettroencefalogramma (EEG). Utilizzerà quest'ultima anche in un progetto che la caratterizza fortemente e al quale è ancora oggi legata: il progetto Cybathlon. Qui, persone con disabilità fisiche competono tra loro utilizzando tecnologie moderne. Il team di Lehner lavora con Samuel Kunz dal 2018. Kunz è paraplegico e costretto su una sedia a rotelle.

"Il nostro obiettivo era far sì che Samuel guidasse un'auto in un gioco per computer usando solo i suoi pensieri. Per farlo, abbiamo misurato l'attività elettrica del suo cervello, abbiamo cercato degli schemi e li abbiamo tradotti in comandi specifici", spiega Lehner. Sebbene lei e la sua équipe abbiano ottenuto un notevole successo con questo metodo, il risultato finale è in fin dei conti preoccupante: "Un metodo non invasivo come l'EEG fornisce semplicemente segnali troppo deboli e imprecisi. Sono ancora necessari molti sviluppi tecnologici per poter effettivamente mandare in strada una persona paralizzata come Samuel su una sedia a rotelle che si guida solo con il pensiero", afferma Lehner.

Tuttavia, l'entusiasmo di Lehner prevale quando ripensa al Cybathlon 2020: "Oltre alle conoscenze tecniche sulle interfacce cervello-computer, abbiamo imparato molto su come coinvolgere gli utenti finali nello sviluppo della tecnologia fin dall'inizio. Questo è fondamentale per il mio lavoro qui a Singapore".

Da ricercatore a manager

Presso l'ETH Centre, Lehner conduce principalmente ricerche all'interno di procedure di riabilitazione personalizzate per i pazienti colpiti da ictus. Tuttavia, questa attività costituisce solo una piccola parte del suo lavoro, perché in qualità di responsabile del programma, Lehner non è più responsabile solo della propria ricerca: "Al momento non ho la possibilità di fare molta ricerca in prima persona. Lo sviluppo del nostro programma di ricerca occupa la maggior parte del mio tempo".

Oltre al reclutamento di nuovi collaboratori, che si è rivelato molto difficile durante la pandemia di coronavirus, questo include anche la gestione di un team di ricerca internazionale. Attualmente sono 23 i dipendenti che lavorano al programma "Tecnologie sanitarie del futuro". Inoltre, sono coinvolti 12 ricercatori dell'ETH e 22 partner locali. "Il nostro team è composto da medici, terapisti, ingegneri, psicologi, sviluppatori di software, biologi e scienziati sociali. Nonostante le nostre diverse prospettive, perseguiamo tutti lo stesso obiettivo: sviluppare nuove tecnologie sanitarie e aiutare così il maggior numero possibile di persone", afferma Lehner con orgoglio.

Tuttavia, la sfida più grande per Rea Lehner non è attualmente nell'ambito della propria ricerca o della gestione del personale, ma nella gestione dei dati sanitari: Come vengono conservati ed elaborati in modo sicuro i dati sensibili dei progetti? Come possono essere decisi per le persone giuste senza compromettere la protezione dei dati e la privacy dei pazienti? Sono proprio queste le domande che inevitabilmente dovremo affrontare con il progredire della digitalizzazione dei sistemi sanitari occidentali. Rea Lehner sarà molto preparata per questo.