Young female doctor doing research in medicine with virtual reality headset on in private modern clinic. Nurse working in background and other medical staff walking by. Healthcare system hospital

NINA in 3D e VR per continuare la didattica in tempi di COVID

L’ISTI del CNR, in “soccorso” del Centro NINA di Formazione e Simulazione Neonatale, ha realizzato vari scenari virtuali a scopo didattico.

L’emergenza Covid ha fortemente ostacolato le attività del Centro NINA di Formazione e Simulazione Neonatale dell’Azienda Ospedaliero-Universitaria Pisana (AOUP). Da qui la spinta a cercare nuove “strade tecnologiche” per arrivare ai propri utenti, come la virtualizzazione e remotizzazione dell’insegnamento. A tale scopo, il Centro NINA, diretto da Armando Cuttano, ha avviato una collaborazione con Gianpaolo Coro dell’Istituto di Scienza e Tecnologie dell’Informazione (ISTI) del CNR volta a generare una “libreria” di strumenti neonatologici 3D e di scenari virtuali da utilizzare in ambienti di realtà virtuale online e in simulatori software.

“In questi ambienti – hanno sottolineato dal CNR – è possibile studiare e simulare in autonomia le procedure utilizzando gli strumenti in uso nell’AOUP; inoltre, è possibile trovarsi virtualmente, in ambienti collaborativi online – ad esempio una sala parto – nei quali l’istruttore (che indossa un visore interattivo per la realtà virtuale) illustra procedure e strumenti ad allievi che seguono la lezione da remoto utilizzando strumenti anche economici”.

“Il primo passo per la realizzazione di tali ambienti è il realismo degli strumenti e degli elementi di scena – è stato spiegato -, che richiede di ricreare versioni virtuali accurate degli strumenti reali. Tuttavia, molte delle tecniche attualmente sul mercato sono costose per un ente statale o richiedono tempi lunghi per il setup dell’attrezzatura e la scansione degli oggetti. Inoltre, non possono essere utilizzati dal personale del Centro in autonomia, requisito indispensabile data la frequenza dell’aggiornamento degli strumenti e delle tecnologie in uso nell’ambito della simulazione neonatale. Il CNR-ISTI ha quindi proposto di riutilizzare un algoritmo originariamente sviluppato per la ricostruzione 3D e il monitoraggio di ambienti coralliferi a partire da foto scattate da subacquei”.

“Le nostre tecnologie vengono pensate per massimizzarne il riuso su diversi domini applicativi, grazie alla pratica del paradigma dell’Open Science. Ad esempio, un algoritmo concepito per le scienze marine, se strutturato secondo questi dettami, può essere applicato direttamente ad un altro ambito, come quello medico” ha ricordato Coro.

Il Centro NINA, lo ricordiamo, è diretto da Cuttano con il supporto manageriale e tecnico dell’Ing. Serena Bardelli e una vasta squadra di medici, ed organizza percorsi di formazione neonatale per personale proveniente da tutta Italia.


Pubblicato originariamente su Quinewspisa giovedì 4 marzo 2021.


NinIA

NinIA — Riconoscitore automatico di comunicazione inefficace in un team di intervento neonatale

Il progetto si propone di implementare il software di Intelligenza Artificiale (IA) NinIA, che identifica automaticamente fasi di dialogo in simulazioni neonatali che includono potenzialmente una comunicazione non ottimale tra i membri del team ospedaliero, e di riassumere le parole chiave attorno alle quali ruotano queste fasi. Il software ha quindi come scopo l’identificazione di fasi di dialogo che dovrebbero essere sottoposte all’analisi di un esperto per la valutazione ed il miglioramento della comunicazione tra i membri di un team di intervento neonatale. Individuare automaticamente tali fasi inefficaci, infatti, permette di riassumere i momenti più critici di un intervento neonatale e di ridurre il tempo e lo sforzo richiesto agli esperti di comunicazione per analizzare e migliorare la comunicazione del team. Il sistema proposto si configura come un passo importante per l’esplorazione dei rapporti tra le persone coinvolte in uno scenario ospedaliero materno-infantile e per l’estrazione automatica di schemi di interazione che identifichino automaticamente momenti e scambi critici e inefficaci in una sessione simulata o reale.

Attualmente, il centro NINA, insieme al CNR-ISTI, ha prodotto una prova di concetto funzionante di NinIA, che produce principalmente due risultati: un’annotazione, sul file audio originale, delle fasi del dialogo che contengono una comunicazione potenzialmente inefficace (Figura 1); e una rappresentazione visuale in forma di “tags cloud” delle parole chiave pronunciate in tali fasi, che riassumono determinati atteggiamenti dei membri del team ospedaliero. In particolare, la dimensione delle parole che seguono corrisponde in modo direttamente proporzionale al loro peso.

nico piange sono facciamo faccio secondi volevo vedere preparate farmasi punto capito

Figura 1. Annotazione di una porzione di dialogo come potenzialmente inefficace.

NinIA effettua un’analisi del parlato basata su segmenti di durata “sillabica” (da 100 a 300 ms), seguendo l’ipotesi psicoacustica che l’informazione di un dialogo si sviluppi attorno alla sillaba piuttosto che al fonema (Wu et al. 1998). L’analisi dell’audio è completamente basata sulle sillabe pronunciate dai parlatori, un approccio che ha dimostrato particolare affidabilità nell’ambito del riconoscimento automatico del Parlato (Coro et al. 2007, Coro 2007). Inoltre, NinIA apprende le proprietà dei dialoghi direttamente dall’audio, sfruttando un approccio di IA “non supervisionato”, che permette di risparmiare tempo nella preparazione preliminare dei dati. Infine, il software combina tecniche di analisi del segnale e di IA con metodologie stato dell’arte di trascrizione automatica e di elaborazione automatica del testo (Coro et al. 2019), allo scopo di estrarre le parole più importanti attorno alle quali ruota la semantica dei dialoghi inefficaci.

Piano di lavoro

Attualmente, NinIA è una prova di concetto e siamo attualmente impegnati per evolvere il software verso un sistema pienamente funzionante, applicabile a tutte le simulazioni neonatali finora raccolte dal centro NINA ed anche a riunioni pre o post intervento. Inoltre, per ottimizzare e raffinare l’analisi, verrà introdotto un sistema di registrazione multi microfono che consentirà di registrare ogni parlatore indipendentemente dall’altro, in modo da produrre analisi per parlatore. Inoltre, si prevede di implementare o integrare un sistema di registrazione multi microfono e combinarlo a NinIA per valutare come questo migliori le prestazioni del software. Infine, NinIA sarà esteso con funzionalità di identificazione del parlatore in modo da implementare un’analisi per parlatore anche su registrazioni ambientali.

 

Riferimenti

Wu, S. L., Kingsbury, E. D., Morgan, N., & Greenberg, S. (1998, May). Incorporating information from syllable-length time scales into automatic speech recognition. In Proceedings of the 1998 IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing, ICASSP’98 (Cat. No. 98CH36181) (Vol. 2, pp. 721-724). IEEE.
Coro, G., Cutugno, F., & Caropreso, F. (2007). Speech recognition with factorial-HMM syllabic acoustic models. In Eighth Annual Conference of the International Speech Communication Association.
Coro, G. (2007). A Step Forward in Multi-granular Automatic Speech Recognition (Doctoral dissertation, PhD Thesis, University “Federico II” Naples).
Coro, G., Panichi G., Pagano, P., & Perrone, E. (2019) NLPHub: An e-Infrastructure-based Text Mining Hub. Concurrency and Computation: Practice and Experience (submitted).


Simulatore Epidurale

Cos’è il progetto del simulatore epidurale?

Il simulatore epidurale, nato da una collaborazione tra medici dell’AOUP e ingegneri del Centro Piaggio, è un modello tridimensionale antropomorfo che riproduce le strutture anatomiche che il medico anestesista attraversa con l’ago al momento dell’esecuzione della tecnica di anestesia peridurale. Il simulatore è dotato di strutture anatomiche fedeli sia in termini di dimensioni che di resistenza al contatto, in questo modo il discente può apprendere dall’esperienza quale sia la giusta pressione da esercitare per eseguire la manovra e come individuare lo spazio epidurale.

 

Cos’è e come si effettua la procedura epidurale?

La tecnica epidurale rappresenta una procedura di anestesia locoregionale che prevede la somministrazione di farmaci al livello dello spazio epidurale, situato tra la superficie esterna della dura madre e la parete ossea del canale spinale (come rappresentato dalla figura). Tale procedura viene eseguita molto delicatamente, poiché il medico deve arrestare l’inserimento dell’ago prima di andare ad attraversare la dura madre con la conseguente fuoriuscita del liquido cefalorachidiano (la dura madre viene volontariamente attraversata quando si intende effettuare una procedura di anestesia spinale). L’anestesia

viene svolta utilizzando una specifica siringa a bassa resistenza, riempita da aria o acqua, che accompagna la progressione dell’ago, in modo delicato e lento, fintanto che nella siringa non si evidenzia uno “svuotamento” repentino, dovuto alla caduta di pressione presente nel canale epidurale. In quell’esatto momento il medico deve arrestare l’inserimento dell’ago ed inserire il catetere per la somministrazione dell’anestetico.

A cosa serve il simulatore per la procedura epidurale?

La delicatezza della procedura e l’importanza della corretta padronanza sollevano la necessità di un dispositivo di simulazione che consenta l’apprendimento in una condizione di totale sicurezza per il paziente:il simulatore epidurale. Nel dettaglio, le strutture anatomiche di cui è dotato il simulatore sono:

  • Architettura ossea vertebrale ed apparato di sostegno, ricavate da una TAC del tratto rachideo lombosacrale di una donna in età fertile e stampate in 3D, caratterizzata dalla possibilità di flessione della struttura a simulare la posizione assunta dal paziente durante la procedura clinica;
  • Legamento giallo e sacco durale
  • Componente legamentosa interspinosa e sovraspinosa
  • Muscolatura paravertebrale
  • Cute e sottocute

Il dispositivo prevede la possibilità di inserire degli strati di sottocute di diverso spessore per andare a simulare molteplici condizioni di forma fisica del soggetto, in questo modo il discente può fare pratica andando a tastare il tessuto in corrispondenza delle vertebre per individuare l’esatto punto di inserzione dell’ago. Dopodiché potrà procedere all’inserimento dell’ago guidato dalla siringa a bassa resistenza, fintanto che non riterrà di essere arrivato nello spazio epidurale. Se il discente direziona l’ago in modo errato, potrà accorgersene per l’eccessiva opposizione del sistema osseo, sensazione tattile che percepirebbe anche nella realtà e che quindi permette di imparare a discriminare le sensazioni corrette da quelle scorrette. Nel caso in cui il discente superi invece lo spazio epidurale ed arrivi ad attraversare la dura madre, si evidenzierà una fuoriuscita di liquido dall’ago, rendendo evidente l’attraversamento dello spazio voluto e la necessità di ripetere la procedura.
Il sistema è costituito da strati separati ed intercambiabili in maniera semplice, ognuno simulante uno specifico strato tissutale; inoltre la struttura, compatta e leggera, risulta spostabile molto facilmente.

Simulatore epidurale © Centro NINA


Giornata mondiale dei prematuri

A Pisa e in tutto il mondo il 17 novembre 2020 si celebra la Giornata mondiale dei prematuri (World Prematurity Day). Quest’anno, a causa della pandemia da Covid-19, non potrà essere organizzato alcun evento in presenza per sensibilizzare la popolazione sul tema della prematurità. Per l’occasione verrà però illuminata in viola la Loggia dei Banchi.

La Neonatologia dell’AOUP celebra questa giornata con alcuni scatti e un messaggio di speranza e di rinnovata fiducia.

Tutto è Cambiato, Niente è Cambiato.

Nel giro di pochi mesi ci siamo trovati tutti come in un enorme frullatore dove le certezze consolidate e le buone abitudini si sono rapidamente trasformate in dubbi e cose su cui discutere. Un attacco virale imprevisto, una pandemia che ci ha trovato nudi e impreparati. Le conoscenze pregresse si sono mostrate insufficienti al contrasto, mentre il quotidiano ha continuato a reclamare la sua regolarità. Distanziati e isolati per impedire un dilagare ancora peggiore. Decisi a non farsi travolgere, seppur con regole, prescrizioni e DPI, e sempre pronti all’umana accoglienza.

La U.O. Neonatologia di Pisa, inserendo nell’assistenza i dettami dei nuovi DPCM, ha cercato una sua via per mediare “la sicurezza” con “la cura” del nucleo familiare. E il personale, ligio alle regole, mantiene il suo ruolo di mediazione nell’abbraccio alla vita. Questa è la didascalia di questi miei tre scatti che servono più di altre mille parole a descrivere questo momento.

Armando Cuttano


Andrà tutto bene

Questo video è stato realizzato nel mese di marzo 2020, durante il periodo di Emergenza Sanitaria COVID-19, dai medici specializzandi in Pediatria dell’Università di Pisa attualmente in forze presso la UO Neonatologia dell’Azienda Ospedaliero-Universitaria Pisana, con l’aiuto dei medici strutturati, infermieri, tecnici, OSS e tutto il personale sanitario con cui lavorano ogni giorno

L’idea con cui è nato è stata quella di voler raccontare il nostro quotidiano in questo momento. Durante il filmato, infatti, attraverso lo “sguardo” di una specializzanda, si vede quello che facciamo tutti i giorni durante questo periodo di emergenza sanitaria in Terapia Intensiva e Subintensiva Neonatale, al Nido. Che in fondo è quello che abbiamo sempre fatto, anche se ora con qualche ausilio in più, come la mascherina, che è una costante non solo di tutto il video, ma anche, ovviamente, delle nostre giornate lavorative.
Ma l’intento ancora più grande è stato quello di trasmettere un messaggio positivo e di speranza.. della vita che continua a fiorire, nonostante le tragedie delle scorse settimane.


Così lontani eppur vicini

Il gesto amorevole di un’infermiera, un momento di “cura”, seppur blindato da una mascherina chirurgica, resta inalterato, mentre il resto del mondo intorno a noi è destinato probabilmente a cambiare. La lontananza e la segregazione fisica volontaria dei nostri giorni può trovare, se vogliamo, risposte nella tecnologia. La strada della tecnologia al servizio della medicina è lunga.

Il telefono con il filo, mezzo di infinite chiacchierate tra fidanzati, e strumento di consulenze e per inviare risposte di esami via fax. Trent’anni fa divenne anche il mezzo per trasferire gli elettrocardiogrammi dalla casa dei pazienti allo studio degli specialisti. Poi il telefono ha perso il filo ed è diventato nei decenni una smartphone, con la potenza dei chip superiore a quella dei computer delle prime sonde spaziali. Possibilità di inviare immagini, video, sms ed email. Recapitare informazioni utili per la ricettazione dematerializzata diretta alle farmacie. La possibilità di videoconsulti, con Skype o altro software dedicato, di videoconferenze dove la presenza fisica viene delocalizzata.Lo sviluppo tecnologico delle reti digitali e dei cloud ha permesso e permettere, con il 5G, cose inimmaginabili per la domotica, i trasporti e il lavoro a distanza.

Passi da giganti anche per l’assistenza a distanza. Nasce una vera e propria Sanità digitale. Lo sviluppo degli algoritmi e dell’intelligenza artificiale ci permetterà sempre di più le informazioni incrementali, le banche dati con i loro “Big Data”, utili a fare modelli di comprensione e modelli predittivi. Possibilità con la miniaturizzazione di archiviare in un chip la cartella sanitaria individuabile, fruibile ovunque e strumento per evitare esami ridondanti e dare un filo conduttore alla storia clinica dei pazienti. Sistemi per interventi chirurgici a distanza come il “Da Vinci” che migliorano anche la connettività degli specialisti. Sensori indossabili che permettono il monitoraggio continuo di soggetti con patologie varie. Sistemi di monitoraggio a distanza con cui misurare pressioni arteriose, ECG, peso, glicemia e temperatura. L’utilizzo di device, come i videolaringoscopi, sempre più performanti, rendono attività specialistiche come l’intubazione orotracheale, procedure più facili e condivise.

Tutto questo fino allo sviluppo dei robot per uso medicale che, come un medico vero e proprio, girano in corsia in modo autonomo e/o guidato. Un medico a distanza che può interloquire magari con un paziente, magari infetto. Può veicolare immagini fisiche o diagnostiche, attuare rilevazioni o procedere alla somministrazione di farmaci. Tutta questa tecnologia è fruibile in maniera tutoriale, attraverso se stessa, senza l’aggiunta di altri sistemi. Oggi siamo nel mezzo di una pandemia. Le domande che ci poniamo in questi giorni, all’apparenza senza ritorno, ci devono rapidamente portare a considerare la necessità di un ulteriore rapido balzo avanti tecnologico. Ma ancor prima devono indurre a migliorare la percezione e la voglia di quell’enhancement culturale che ci permetteranno probabilmente, con la condivisione dei più, a sconfiggere questo male dei nostri giorni.

Dott. Armando Cuttano


Lo spettacolo "Ir Milione... a aveccelo!" in beneficienza per il Centro NINA

Il 6 e 7 marzo alle 21 e l’8 marzo alle 16, presso il Teatro Verdi di Pisa, si terrà lo spettacolo “Ir Milione… a aveccelo!” presentato dall’associazione “Il Retone”, una commedia buffa in vernacolo pisano di Michele Barbieri e Miriano Vannozzi, con regia di Giorgio Di Presa.

Siamo felicissimi di sapere che il ricavato netto della recita verrà devoluto al Centro NINA: partecipate numerosi! Oltre a passare una divertente serata nel bellissimo Verdi di Pisa, aiuterete i progetti del Centro.


Platea e Posto Palco di I e II ordine: 25€, Posto Palo III ordine 20€, Prima Galleria 15€, Seconda Galleria 10€.

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Simulazione parto al centro NINA : un efficace metodo di apprendimento

Nell’emergenza la componente emotiva e la comparsa di imprevisti possono influenzare l’operato del personale sanitario: la simulazione di possibili scenari può essere un’utile metodologia formativa che consente di eseguire scelte ragionate.

L’emorragia postpartum è la prima causa di morte diretta in ostetricia, responsabile in italia di ¼ di tutte morti materne. È dimostrato che la simulazione routinaria degli aventi avversi riduce, in ostericia e neonatologia, le complicanze e contribuisce a migliorare le performance dei sanitari appartenenti al team multidisciplinare. Nel video si osserva come la comunicazione a feedback positivo permetta la gestione dell’emergenza in modo preciso ed efficace.


Congresso — Deformità craniche: craniostenosi e plagiocefalia posizionali

Sabato 12 ottobre 2019 si è tenuto il convegno “Congresso – Deformità craniche: craniostenosi posizionale e plagiocefalia” nell’Aula Magna della Facoltà di Medicina dell’Università di Pisa.

I relatori del congresso sono stati: il prof. Lorenzo Genitori e d.o. Tommaso Ferroni del Meyer di Firenze, il dott. Stefano Fredianie Kft, e D.O. Patrizia Abeni dell’Unità di Neonatologia dell’AOU Pisa.

 

8:00 Registrazione degli ospiti

8:30 Introduzione

9:00 Il paradosso lambdoideo: le plagiocefalie posteriori (posizionali e stenoiche), prof. Lorenzo Genitori, direttore della UO Neurochirurgia, Ospedale Meyer, Firenze

10:00 Le deformità craniche. Neurochirurgia e osteopatia: esperienza decennale d’integrazione presso AOU Meyer di Firenze, d.o. Tommaso Ferroni, direttore SIOP Meyer, Firenze

11:00 Discussione e break

11:45 Plagiocefalia e Sfera orale: le possibili implicazioni cliniche, dott. Stefano Frediani, odontomastologo e m.d.o.

12:30 Plagiocefalia e deformità craniche: esperienza integrata di osteopatia in equipe neonatologica, fkt e d.o. Patrizia Abeni, UO Neonatologia, AOU Pisa

13:14 Discussioni e conclusioni

 

L’intera conferenza è disponibile online nei seguenti video.


RAI in visita da NINA

La Rai è approdata, lo scorso 17 e 18 settembre, al Centro NINA per scoprire da vicino il centro di formazione e simulazione neonatale dell’AOUP.

Una simulazione in streaming con l’ospedale dell’Iisola d’Elba, test finali del simulatore neonatale S3InNeo, dimostrazione del funzionamento del simulatore per epidurale, riprese degli ambienti e video delle simulazioni: questi gli aspetti che ha “catturato” la troupe televisiva guidata dal neonatologo Armando Cuttano, dalle ingegnere biomediche del Centro Nina, Serena Bardelli e Alice Covelli e dall’anestesista Barbara Pesetti.