TRAINET - TRAining NETwork for Medical Neonatal Education
Contesto e Rilevanza
Nel 2023, l’Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS) ha pubblicato un rapporto contenente gli ultimi dati sulla mortalità materna e neonatale globale. Secondo questo rapporto, ogni anno nel mondo muoiono 4,5 milioni di donne e neonati per cause che potrebbero essere evitate migliorando la qualità dell’assistenza. Gli eventi avversi possono essere ridotti drasticamente aumentando la formazione alla simulazione. La diffusione della simulazione ad alta fedeltà è ancora limitata a causa dei costi elevati. Lo scopo di questo filone di ricerca è lo sviluppo di nuove soluzioni a basso costo che possano contribuire ad aumentare la diffusione della formazione alla simulazione, consentendo questo approccio anche in regioni del mondo povere di risorse.
FASE 1 DELLO SVILUPPO
Il progetto di realizzare un dispositivo completo per la simulazione delle abilità tecniche e comunicative nel settore della rianimazione neonatale è iniziato nel biennio 2022-2023 con un progetto finanziato dalla regione Toscana a supporto dei progetti presentati dai centri di formazione afferenti alla Rete Regionale di Formazione in Simulazione e ha portato allo sviluppo di un primo sistema prototipale composto da un simulatore commerciale a bassa fedeltà in cui è stato inserito un sistema meccatronico per l’analisi ed l’invio del feedback sull’efficacia delle manovre di ventilazione assistita, compressioni toraciche e intubazione endotracheale eseguite sul simulatore. Il sistema è stato realizzato con un duplice utilizzo: connesso ad una console arcade con uno schermo per la visualizzazione dei feedback sulle performance; connesso ad un computer su cui è stato installato un software dedicato per la formazione completa della procedura di rianimazione neonatale.
La console di gioco è composta da un case in plastica rigida su cui sono stati ricavati gli alloggi per 4 pulsanti analogici di controllo, un pulsante analogico di selezione, un potenziometro per il controllo dell’opzione di gioco, un display da 1.8”, un buzzer per l’emissione di un allarme acustico ed un alloggio per il posizionamento della lama da intubazione.
Il software dedicato all’utilizzo di questo dispositivo è composto da 3 sezioni denominate: teoria, nina e games, grazie alle quali l’utente potrà scegliere la modalità di approfondimento e/o esercitazione sulla procedura di rianimazione neonatale.
Per quanto riguarda le singole abilità di ventilazione, compressioni e intubazioni l’utente potrà esercitarsi sulle singole abilità tecniche definite, aiutandosi con un feedback, fornito sulla base dell’effettivo svolgimento della procedura sul simulatore.
Infine è stata predisposta una sezione con una simulazione completa, dove mediante l’uso della modalità del digital serious games, l’utente seguirà un percorso guidato da un assistente virtuale che indicherà al giocatore gli strumenti e le procedure da eseguire ad ogni passo.
Progetto presentato in un paper a conferenza dal titolo: “Come impariamo da adulti”, promosso dalla Commissione regionale per la formazione sanitaria della Regione Toscana e organizzato dall’Azienda USL Toscana nord ovest, svoltasi a Volterra il 17/05/2024.
FASE 2 DELLO SVILUPPO
Questo primo risultato è stato poi riprodotto ed adattato l’anno successivo in un altro progetto, dove all’uso del simulatore a basso costo si univa la necessità di poter operare in un contesto di tele formazione tra l’Italia e l’Africa. Pertanto al sistema è stato aggiunto un ulteriore software che si adattasse alla diversa modalità di assistenza clinica eseguita in Tanzania e permettesse la visione e la gestione dei parametri clinici del simulatore anche in modalità remota. Da questo secondo progetto è nato un secondo prototipo calato nel nuovo contesto di formazione e con la capacità di poter essere gestito sia in autonomia dagli operatori del luogo (Ikelu Hospital, Tanzania), sia in modalità remota da qualunque parte del mondo.
Questo progetto è stato descritto in un Technical Report e sottomesso alla rivista “Simulation in Healthcare – Journal of society for Simulation in Healthcare” (attualmente in fase di revisione).
FASE 3 DELLO SVILUPPO
Infine nel biennio 2024-2025 abbiamo implementato questo progetto introducendo una variante che si adattasse all’organizzazione di corsi di formazione nell’ospedale di Kivunge, Zanzibar, progetto coordinato dal Centro di Salute Globale della Regione Toscana e finanziato dall’Agenzia Italiana per la Cooperazione allo Sviluppo di Nairobi.
Pertanto è stato realizzato un dispositivo ibrido composto da una componente dedicata alla procedura di auscultazione della frequenza cardiaca e alla gestione della ventilazione assistita e delle compressioni toraciche e da un software ibrido che permettesse agli operatori locali di affinare le loro abilità e conoscenze in modalità autonoma (software realizzato nella prima fase del progetto) oppure in modalità di teleformazione con controllo in modalità remota.
Questo progetto è stato descritto in un Technical Report e sottomesso alla rivista “Simulation in Healthcare – Journal of society for Simulation in Healthcare” (attualmente in fase di revisione).
Link alla notizia dell’apertura dei lavori per la realizzazione del centro di formazione in simulazione presso l’ospedale di Kivunge, Zanzibar : Il Centro Nina in missione in Tanzania sulla simulazione della rianimazione neonatale
Link alla notizia dell’inaugurazione e inizio delle attività del centro di formazione : Cooperazione sanitaria internazionale: a Zanzibar inaugurato il centro di simulazione neonatale con il supporto di Aoup e della Regione Toscana
Bibliografia
- Cetica, F., Ciantelli, M., Carcione, S., Scaramuzzo, R. T., Bottone, U., Pellegrini, A., … & Cuttano, A. (2023). NEO-SAFE: a clinical model for patients and healthcare personnel safety in primary level hospitals. International Journal for Quality in Health Care, 35(3), mzad045.
- “La simulazione ad alta fedeltà a basso costo: utopia o nuova realtà?” presentato alla conferenza “Come impariamo da adulti”, promossa dalla Commissione regionale per la formazione sanitaria della Regione Toscana e organizzato dall’Azienda USL Toscana nord ovest, svoltasi a Volterra il 17/05/2024.
- “A New remote digital training system to improve neonatal resuscitation continuing education program in low resource countries” in press in Simulation in Healtcare
- Bardelli, S., Del Corso, G., Ciantelli, M., Del Pistoia, M., Lorenzoni, F., Fossati, N., … & Cuttano, A. (2022). Improving pediatric/neonatology residents’ newborn resuscitation skills with a digital serious game: DIANA. Frontiers in Pediatrics, 10, 842302.
- Cooperazione sanitaria internazionale: a Zanzibar inaugurato il centro di simulazione neonatale con il supporto di Aoup e della Regione Toscana
- Il Centro Nina in missione in Tanzania sulla simulazione della rianimazione neonatale
- Abstract a conferenza SIP2025 – 80° congresso italiano di pediatria – 28-31 maggio 2025
Il corso "Train the Trainer" al Centro NINA festeggia dieci anni
Sono passati già dieci anni dalla prima edizione del “Train the trainer”, corso ufficiale della Sin-Società italiana di Neonatologia per la formazione di istruttori in simulazione.
Il percorso formativo ha preso le mosse nel 2013 dal Centro Nina dell’Aoup, da un’idea di Armando Cuttano e di Emilio Sigali, neonatologi e ricercatori del Centro e ha potuto sempre contare sulla presenza di una counsellor e psicoterapeuta esperta, la dottoressa Alessandra Mattiola.
Il corso è sempre stato residenziale, per lo più a Pisa all’interno degli spazi del Centro Nina all’Ospedale Santa Chiara, ma in un paio di occasioni anche in altre realtà come l’Isola di Ischia e Messina.
Quest’anno il 10° corso è iniziato a Pisa in una colonia estiva sul mare (Calambrone) il 22-23-24 settembre (1° modulo) e continuerà il 27-28-29 ottobre prossimo (2° modulo). Fra i docenti, anche il neonatologo Massimiliano Ciantelli e l’anestesista Anio Paperini di Aoup e l’ingegnera Serena Bardelli (Centro Nina).
“Gli ingredienti base per il successo di questo per‘corso’ – dichiara il dottor Cuttano, direttore del Centro Nina – sono sempre stati gli stessi: una formazione residenziale interattiva, un basso numero di discenti (max 20), un rapporto docenti discenti di 1:2, con un programma coerente con la missione del Gruppo di studio rischio e simulazione ad alta fedeltà e della Società italiana di Neonatologia. Ha mantenuto l’obiettivo di migliorare l’efficacia della formazione con simulazione da erogare a professionisti che lavorano nel settore materno-infantile o sanitario in genere, medico multi-specialistico, infermieristico, ostetrico. La leggerezza del ‘gioco’ è da sempre stata l’intuizione innovativa di questo per‘corso’. Una studiata inversione delle parti, dove i docenti smettono la loro giacca e con un cambio di ruoli spingono i partecipanti in una sorta test drive di simulazioni, dalla fase di scrittura alla regia e alla contestualizzazione degli eventi attraverso un debriefing strutturato. Il tutto sempre accompagnato da umorismo e sorrisi, per ridurre a zero la tensione e il pregiudizio e sviluppare al massimo la partecipazione interattiva. Altra brillante intuizione è stata di instaurare da subito, durante il corso, gruppi di discenti che ‘simulano’ i team di lavoro, una sorta di mente collettiva. Questo libera dall’ansia della ‘partecipazione’ individuale. Il sistema di accreditamento ha da sempre riconosciuto 50 punti di Ecm. Lo spirito che si respira nei giorni del ‘Train the trainer’ è libero da interessi, tutti i docenti ‘non’ percepiscono alcun compenso e sono in assenza giustificata dai rispettivi posti lavorativi. Io credo quindi – conclude – che possiamo spegnere con orgoglio queste dieci candeline”.
Pubblicato da Emanuela del Mauro sul sito Azienda Ospedaliero Universitaria Pisana
Pisa, 27 settembre 2023
Dal software per riconoscere ed estrarre il pianto neonatale alla prospettiva di una maggiore conoscenza sul messaggio nascosto nel vagito: prosegue la partnership fra Centro Nina e Cnr-Isti
Dallo studio pubblicato nel 2021 su Springer Nature su un software di intelligenza artificiale capace di riconoscere ed isolare il vagito neonatale alla prospettiva di ricavarne presto un software che permetta di aumentare la nostra conoscenza sulla tematica del pianto neonatale e del messaggio contenuto in esso. Queste le novità sulla partnership fra il Centro Nina dell’Aoup e l’Istituto di Scienza e tecnologie dell’informazione del Cnr (Cnr-Isti), che è stata oggetto di interesse e di articoli su testate nazionali.
Qui sotto il link a due servizi Rai
- (Tg2 al minuto 17:56):
https://www.raiplay.it/video/2023/02/Tg2-ore-1300-del-06022023-37b58af6-01ad-4606-9a46-28b9fa5e734e.html - Tgr Toscana (al minuto 8:24):
https://www.rainews.it/tgr/toscana/notiziari
Qui il servizio andato in onda su “Buongiorno Regione” (Tgr Toscana):
Qui il servizio in onda su Sky:
Qui il servizio in onda su Sky TG24, “Un software per tradurre il pianto dei neonati
Qui l’articolo su Quotidiano Sanità:
Ai seguenti link gli articoli della Nazione (2021) e del Corriere della Sera (2023) e lo studio pubblicato su Springer Nature nel 2021:
- Automatic_Infant_Cry_Detection__Neural_Computing_Springer_preprint.pdf
- Corriere_2023.pdf
- Nazione_2021.pdf
Pubblicato da Emanuela del Mauro, 9 febbraio 2023.
Nella foto d’archivio la Terapia intensiva neonatale dell’Aoup con l’apparecchiatura per il trattamento in ipotermia.
Gara nazionale di specializzandi sulla rianimazione neonatale: anche il team del Centro NINA in sfida a Padova
Si sta svolgendo a Padova la prima edizione della Neonatal Resuscitation Competition (16, 17 e 18 febbraio) nel Dipartimento di Salute della donna e del bambino dell’Azienda Ospedale Università della città. Partecipa anche l’AOUP con la squadra pisana addestratasi al Centro di formazione e simulazione neonatale NINA ed è formata da specializzandi della Scuola di specializzazione in Pediatria diretta dal professore Diego Peroni.
Questa la composizione del team pisano: Aureliano Fiorini; Giulia Nuzzi; Giorgio Sangriso; Federica Abate; Rebecca D’Andrea. Tutor: Armando Cuttano; Serena Bardelli; Massimiliano Ciantelli; Giulia Placidi; Sabina Ciotti.
Si sfideranno 35 Scuole di specializzazione italiane per proclamare la migliore équipe nazionale di rianimazione neonatale. In bocca al lupo al team di Aoup!
Qui il programma.
Nella foto di repertorio, il team del Centro NINA.
Pubblicato da Emanuela del Mauro, 16 febbraio 2023.
Magazine della Società italiana di neonatologia Informa n. 98 - febbraio 2022
https://www.sin-neonatologia.it/area-stampa/sin-informa/
Magazine della Società italiana di neonatologia Informa n. 98 - gennaio 2022
https://www.sin-neonatologia.it/area-stampa/sin-informa/
DIANA - DIgital Application in Newborn Assessment
Attualmente all’interno del Centro NINA si è appena conclusa la sperimentazione di un software di apprendimento digitale dell’assistenza al neonato.
Il software è stato interamente realizzato dall’Ing. Bardelli Serena del Centro NINA ed è stato provato con un gruppo di 90 specializzandi dell’UNIPI . I risultati ottenuti dal confronto dell’apprendimento tra gli specializzandi che hanno utilizzato il software e quelli che hanno seguito la lezione di teoria è stato molto promettente, dimostrando che il software risulta abile a trasmettere l’informazione in alcuni casi anche meglio della lezione di teoria (Bardelli, S., Del Corso et all (2022). Improving Pediatric/Neonatology Residents’ Newborn Resuscitation Skills With a Digital Serious Game: DIANA. Frontiers in Pediatrics,10. ).
Il software in oggetto (Digital Apllication in Newborn Assessment – DIANA) è composto da 4 sessioni di gioco della durata di 20 minuti ciascuna, ma può essere anche condotto in un’unica sessione. Attualmente il software è stato modificato per permetterne un utilizzo su piattaforma Web per aumentarne la diffusività.
L’obiettivo con questo primo software era quello di testare la funzionalità della metodologia di formazione digitale e a distanza, per permettere a qualunque operatore sanitario, di effettuare una formazione preliminare in modo da concentrare i corsi in presenza quasi esclusivamente sull’esercitazione pratica e debriefing strutturato.
NINA in 3D e VR per continuare la didattica in tempi di COVID
L’ISTI del CNR, in collaborazione con il Centro di Formazione e Simulazione Neonatale (Centro NINA), 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 affiancato dal supporto manageriale e tecnico dell’Ing. Serena Bardelli, 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.
“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 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
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).
Coro, Gianpaolo, et al. “Automatic detection of potentially ineffective verbal communication for training through simulation in neonatology.”Education and Information Technologies(2022): 1-23.
Link
https://www.lanazione.it/pisa/cronaca/neonatologia-robotica-1.7562111
https://www.ao-pisa.toscana.it/index.php?option=com_content&view=article&id=5271:centro-nina-uno-studio-dimostra-che-il-fattore-umano-nella-formazione-in-simulazione-puo-essere-misurato