INTRODUZIONE AL PROGETTO
IHCS ( Innovative Health Care System ) è un progetto finanziato dalla regione Puglia in ambito di un bando Living Lab, al quale hanno preso parte diverse aziende con l’obiettivo di sviluppare un sistema di telemedicina, atto a favorire la riabilitazione ed il monitoraggio costante di pazienti affetti da malattie rare neurodegenerative.
L’architettura logico – fisica del sistema è costituita da un nodo centrale ( portale web ) che ha il compito di tenere traccia di informazioni relative a quattro tipi di attori: pazienti, care giver , medici di base e\o specialisti.
In qualsiasi momento, ciascuno di questi attori è in grado di accedere ad una serie di informazioni ( opportunamente filtrate a seconda dei casi ) tramite il portale web.
E’ importante sottolineare che l’intero progetto è finalizzato a monitorare un determinato sottoinsieme di pazienti, ovvero coloro che sono affetti da malattie neurodegenerative, nella fattispecie la malattia di Huntington.
Partenariato
Gli attori che vi hanno preso parte sono:
- IRIS s.n.c.
- A.M.T. Services srl
- Laboratorio di Informatica Industriale – DEI – Politecnico di Bari
- BioResult srl
- CETMA
- Matrix spa
Contributo del Politecnico
Il Laboratorio di Informatica Industriale (Politecnico di Bari), nel ruolo di fornitore di ricerca nei confronti di A.M.T. Services, si è occupato di progettare ed implementare il modulo periferico IAPS System: un sistema innovativo per l’analisi ed il monitoraggio non invasivo del degrado cognitivo che la malattia comporta.
Stato dell’Arte
Lo stato dell’arte in ambito di analisi di HD ( Huntington Disease ) prevede le seguenti tecniche:
- Esame del Liquor [ molto invasivo ] -> consiste nel prelievo, tramite puntura, del liquido cerebro spinale che circonda il cervello ed il midollo spinale
- BCI ( o Brain Computer Interface ) [ mediamente invasivo ] -> consiste nel far indossare al paziente un casco con degli elettrodi in grado di rilevare le onde cerebrali
- test IAPS -> si tratta di un database di immagini suddivise in tre categorie ( positive, negative e neutre ) che vengono mostrate al paziente al fine di valutarne le capacità cognitive, sulla base dei voti forniti su tre scale ( piacevolezza, eccitazione, coinvolgimento emotivo ) da 9 livelli.
immagine negativa
immagine neutra
immagine positiva
IAPS SYSTEM
IAPS System: architettura
L’architettura fisica prevede l’utilizzo di un semplice personal computer dotato di webcam, mentre a livello logico il sistema consta di tre parti: il modulo di emotion detection, il modulo di somministrazione del test IAPS ( completamente informatizzato ), il modulo di archiviazione della storia clinica del paziente.
IAPS System: il test
L’operatore avrà la possibilità di scegliere il numero di immagini da somministrare ( l’elenco sarà generato in maniera del tutto casuale ) ed eventualmente, tramite l’apposito pulsante di Anteprima, calibrare l’inquadratura del paziente.
E’ inoltre possibile scegliere se effettuare l’analisi dell’espressività facciale in realtime, oppure registrare il video ed effettuarla in un secondo momento.
Quindi, una volta lanciato il test, saranno mostrate al paziente le immagini di IAPS, temporizzate con una frequenza di 3.5 ms, intervallate da un black panel ( utile ad evitare la polarizzazione del soggetto su una determinata emozione ).
Durante la proiezione, il paziente viene ripreso dalla webcam e, nel caso dell’elaborazione realtime, il sistema procede ad estrarre delle features facciali dal volto, combinandole opportunamente secondo i principi del FACS ( facial action coding system ).
FACS – esempio di Action Units
In particolare, le emozioni estratte possono corrispondere alle 6 emozioni di base, teorizzate da Ekman e Friesen, ovvero rabbia, disgusto, paura, felicità, tristezza, stupore in aggiunta all’emozione neutra.
Il risultato sarà, in questo caso, l’intensità delle emozioni rilevate sul volto del paziente, associate a ciascuna immagine.
Nel caso in cui si scelga di non effettuare l’analisi realtime, il sistema provvederà a registrare ed archiviare il video del paziente, avendo cura di tener traccia della corrispondenza frame/immagine visualizzata.
In entrambi i casi succitati, l’operatore procede, successivamente, a somministrare al paziente, immagine per immagine, le tre domande relative al livello di piacevolezza, eccitazione e coinvolgimento, e raccogliendone i vari livelli nell’apposito form.
Ciascuna visita effettuata scegliendo la semplice registrazione del video, permette di attivare una finestra di visita offline, nella quale è possibile lanciare l’algoritmo e contestualmente visualizzare a schermo il risultato dell’analisi.
Riconoscimenti
Vincenzo Piuri, Vice Presidente per le Attività Tecniche dell’IEEE, ha proclamato ieri mattina il poster realizzato dal progetto IHCS vincitore del “premio qualità scientifica“, ritenendolo il più rilevante scientificamente. Ha poi consegnato a Laura De Rocco, relatrice della presentazione, un simbolico, ma prestigioso riconoscimento.
