Secondo i dati della World Health Organization, l’invecchiamento della popolazione rappresenta una delle sfide demografiche e sanitarie più rilevanti della società moderna a livello globale. Questa evoluzione comporta la duplice necessità di garantire una più lunga aspettativa di vita in buona salute e di rispondere ai complessi bisogni derivanti dalla presenza di patologie croniche multiple e simultanee. In questo scenario, la digital health e la telemedicina diventano strumenti indispensabili per contenere i costi della spesa sanitaria e assicurare ai pazienti una fruizione più semplice e immediata delle prestazioni pubbliche e private. Le nuove tecnologie, semplificando il contatto diretto tra paziente e clinico, contribuiscono a mantenere elevati standard assistenziali e riducono il bisogno di accedere fisicamente alle strutture ospedaliere, con un impatto fortemente positivo sia sulla qualità della vita della persona sia sull'efficienza organizzativa del sistema sanitario. In questo contesto, il telemonitoraggio e la teleriabilitazione si configurano come attività essenziali per monitorare i pazienti nelle loro reali condizioni di vita quotidiana. Esse consentono di domiciliarizzare i protocolli terapeutici che possono essere eseguiti in sicurezza anche senza la costante presenza fisica del personale sanitario e senza l'impiego di macchinari non trasportabili. Diverse categorie di percorsi riabilitativi si prestano oggi a questa trasformazione digitale, tra cui la riabilitazione motoria e neuromuscolare per soggetti post-ictus o affetti da lesioni e malattie degenerative, la riabilitazione cognitiva dedicata all'invecchiamento, la riabilitazione metabolica e cardiologica, fino agli interventi per patologie a carico dei sistemi sensoriali, come i disturbi visivi, e altre forme di disabilità. Durante il corso verranno presentate le principali soluzioni ingegneristiche e tecnologiche ad alto valore aggiunto nel campo del telemonitoraggio e della teleriabilitazione motoria. L'insegnamento si concentrerà in particolare sulle nuove piattaforme tecnologiche, sui moderni sensori indossabili e sull'applicazione di algoritmi per il processamento dei segnali biologici, inclusi i più recenti modelli di intelligenza artificiale. Le diverse tecnologie oggi disponibili sul mercato e nella ricerca scientifica saranno analizzate in chiave critica, evidenziandone i limiti attuali, i vantaggi applicativi e le prospettive di sviluppo futuro. Il percorso didattico integrerà costantemente la teoria alla pratica: ogni soluzione presentata sarà infatti accompagnata dallo svolgimento di un progetto applicativo, volto a utilizzare concretamente le competenze acquisite per la risoluzione di problemi reali nell’ambito della sanità digitale.

Al termine dell’insegnamento gli studenti conosceranno: - I principi e concetti generali per la descrizione dei livelli di disabilità e pe la progettazione del percorso riabilitativo; - I principali ambiti applicativi del telemonitoraggio e della teleriabilitazione e del della funzione motoria e le rispettive problematiche; - Il flowchart e gli elementi di base per la progettazione di un sistema di teleriabilitazione o telemonitoraggio; - Le tecnologie oggi esistenti, comprese potenzialità, limitazioni e possibili evoluzioni nel prossimo futuro; - L’architettura, le problematiche di tipo ingegneristico e le soluzioni attualmente disponibili (o che potrebbero essere disponibili nel breve - medio termine) dal punto di vista tecnologico; - I sensori e gli algoritmi principalmente utilizzati nei sistemi oggi esistenti, con particolare attenzione ai sistemi magneto-inerziali e ottici, e le relative problematiche tecnologiche ed applicative; - Le metodologie e le metriche principali per valutare l’efficacia di un intervento riabilitativo. Al termine dell’insegnamento gli studenti avranno acquisito le seguenti abilità: - Dato uno specifico problema clinico, individuare le attuali possibilità di telemonitoraggio e di intervento teleriabilitativo con cognizione dei rispettivi punti di forza e debolezza; - Dato uno specifico problema che richiede lo sviluppo di un sistema di teleriabilitazione o telemonitoraggio, ricavare le specifiche tecniche e di progetto utili ad implementare la soluzione progettuale di tale problema, analizzando anche gli elementi di base del quadro normativo pertinente; - Dato uno specifico sistema di telemonitoraggio o teleriabilitazione, analizzarne punti di forza e debolezza ed individuare possibili sviluppi tesi a renderlo più efficace o più semplicemente utilizzabile, nel breve e medio termine; - Dato uno specifico sistema, descriverne l’architettura, la componentistica specifica utilizzabile ed in generale le problematiche tecnologiche ed applicative; - Dato uno specifico sensore, conoscerne i principi fisici di funzionamento e, per i sensori per i quali l’utilizzazione del segnale generato richiede ulteriore elaborazione, sviluppare gli algoritmi di elaborazione numerica necessari - Data una specifica applicazione nell’ambito del monitoraggio e dell’intervento riabilitativo, essere in grado di progettare e programmare i moduli principali per la sua implementazione.

È preferibile avere buona familiarità con i metodi e le tecniche utilizzate per l’analisi dei segnali biomedici. E’ preferibile avere familiarità con l’ambiente di programmazione Matlab e Phyton.

- Ambiti applicativi della teleriabilitazione, sistemi di teleriabilitazione oggi esistenti per i principali ambiti applicativi; problematiche connesse con i sistemi trattati e possibilità di sviluppo futuro; - Architettura e soluzioni tecnologiche adottate per i sistemi di teleriabilitazione e telemonitoraggio esistenti e possibilità di sviluppo futuro; - Studio ed implementazione di un sistema per il telemonitoraggio di parametri vitali attraverso un’architettura di tipo client-server; - Principi generali relativi alla definizione delle disabilità e riabilitazione secondo la WHO International Classification of Functioning; - Approcci quantitativi per la valutazione dell’efficacia dell’intervento riabilitativo; - Sensoristica principalmente impiegata nei sistemi di teleriabilitazione motoria, con particolare attenzione ai sistemi indossabili magneto-inerziali e sistemi ottici e analisi delle problematiche relative alla loro utilizzazione; - Tecniche e metodi per l’estrazione e il monitoraggio dei parametri vitali e dei segnali biomedici; - Sviluppo sistemi di monitoraggio per l’estrazione di indici predittivi basati su sensori indossabili; - Utilizzo di algoritmi di intelligenza artificiale per l’analisi del movimento umano; - Sviluppo di exergaming personalizzati per la riabilitazione basati su sensori indossabili e “contactless”; Saranno inoltre organizzati dei seminari con aziende ed esperti del settore per presentare gli ultimi avanzamenti e sviluppi nel mondo del lavoro.

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L’insegnamento sarà suddiviso in - 33 ore di lezione durante le quali verranno fornite le basi teoriche, normative, tecnologiche atte a disegnare, progettare, implementare e validare sistemi per il telemonitoraggio e la teleriabilitazione. - 27 ore di esercitazioni volte alla presentazione, allo studio, all’implementazione, alla risoluzione di problemi applicativi specifici. - La discussione e la scrittura dei report e degli algoritmi deve essere frutto di lavoro individuale mentre viene incoraggiato la formazione autonoma di gruppi di lavoro volti alla discussione e approfondimento dei metodi e al “problem solving” delle esercitazioni (progetti). La frequenza alle esercitazioni è obbligatoria ed è condizione necessaria per poter sostenere l’esame finale. durante le esercitazioni gli studenti lavoreranno su problemi posti dal docente e svilupperanno una serie di progetti legati agli argomenti trattati nel corso dell’insegnamento.

Agli studenti saranno fornite le diapositive delle lezioni e le slide di presentazione e descrizioni dei progetti affrontati durante il corso. Le diapositive contengono tutti gli elementi teorici e operativi necessari al superamento dell’esame e riferimenti per approfondimenti. Oltre alle diapositive del corso sono anche forniti agli studenti gli articoli scientifici di revisione della letteratura di interesse, e articoli tecnici per l’implementazione degli algoritmi e metodi specifici. Verranno inoltre condivisi software applicativi sia in Matlab che Python.

Slides; Esercizi risolti; Esercitazioni di laboratorio; Esercitazioni di laboratorio risolte;

E' possibile sostenere l?esame in anticipo rispetto all?acquisizione della frequenza

Modalita di esame: Prova orale obbligatoria; Prova scritta in aula tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo;

Exam: Compulsory oral exam; Computer-based written test in class using POLITO platform;

... La verifica dell’apprendimento è volta ad accertare le conoscenze teoriche e tecniche necessarie e utili per l’analisi, la definizione, progettazione, implementazioni e valutazione di metodi e strumenti innovativi nell’ambito del telemonitoraggio e della teleriabilitazione. L’esame è diviso in due parti, una prima parte che consta in un test a risposta multipla sugli argomenti teorici affrontati nel corso e una seconda parte che consta di una verifica orale avente come oggetto la discussione dei progetti svolti. Prima parte: Test a risposta multipla (punteggio 0-12). Durata della prova 30 minuti. Vengono proposte 12 domande a risposta multipla che possono includere anche risposte numeriche legate alla risoluzione di esercizi. Ad ogni domanda sono associate 4 risposte di cui una giusta e 3 sbagliate. La risposta corretta vale punti 1, una risposta sbagliata vale punti -0,33 e una risposta non data comporta 0 punti. Il punteggio massimo ottenibile (12 punti). Un punteggio totale nel test maggiore o uguale a 6 punti permette l’accesso alla seconda parte dell’esame. Il punteggio conseguito al test è valido esclusivamente per l’appello in cui è svolto il test stesso. Durante la prova scritta non è possibile consultare il materiale didattico fornito a lezione. Seconda parte: Verifica orale (punteggio 0-20) L* student* per essere ammesso a sostenere la verifica orale deve mettere a disposizione del docente attraverso la sezione elaborati del portale della didattica tutti i progetti assegnati durante il corso. La consegna del progetto deve comprendere: un documento pdf descrittivo del progetto secondo i template forniti, codici implementati per l’analisi dei dati e la produzione dei risultati (Matlab/Python) ed eventuali applicativi sviluppati. La verifica verterà sulla presentazione dei progetti e discussione dei risultati ottenuti in relazione agli aspetti teorici e le scelte progettuali operate per l’implementazione dei codici. La verifica orale si considera superata con un punteggio maggiore o uguale a 12. Il punteggio finale è dato dalla somma dei punteggi delle due prove. Un punteggio maggiore di 30/30 garantisce la lode.

Gli studenti e le studentesse con disabilita o con Disturbi Specifici di Apprendimento (DSA), oltre alla segnalazione tramite procedura informatizzata, sono invitati a comunicare anche direttamente al/la docente titolare dell'insegnamento, con un preavviso non inferiore ad una settimana dall'avvio della sessione d'esame, gli strumenti compensativi concordati con l'Unita Special Needs, al fine di permettere al/la docente la declinazione piu idonea in riferimento alla specifica tipologia di esame.