Come la nuova tecnologia di rilevamento del movimento può aiutare a standardizzare la cura del mal di schiena
I sistemi sanitari digitali possono dire ai medici quando il rischio di malattie cardiache di qualcuno richiede un farmaco per abbassare il colesterolo o se le iniezioni di insulina sono giustificate per una persona con diabete di tipo 2.
Ma per milioni di persone che soffrono di lombalgia, le decisioni sull’assistenza si basano fortemente su misure soggettive del disagio del paziente, che spesso portano a test e trattamenti costosi (il mal di schiena è la terza spesa sanitaria più alta negli Stati Uniti , dopo il diabete e le malattie cardiache) che non t necessariamente offrire una soluzione permanente.
I ricercatori di ingegneria e medicina della Ohio State University stanno sviluppando un approccio al sistema sanitario digitale progettato per migliorare il processo decisionale clinico per il mal di schiena. Dopo aver completato una serie di studi per testare misurazioni precise e obiettive che hanno perfezionato in laboratorio, il team mira ad applicare le pratiche basate sui dati alla valutazione e alla riparazione dei problemi alla schiena causati da disfunzioni della colonna vertebrale.
In un recente studio pubblicato su Clinical Biomechanics , i ricercatori hanno combinato le misurazioni del dolore e della disabilità auto-riportate con i dati di un sistema di rilevamento del movimento indossabile per valutare la funzione lombare nei pazienti sottoposti a chirurgia della fusione lombare. Sebbene il sollievo dal dolore post-operatorio e la minore disabilità siano stati riportati automaticamente entro sei settimane, le metriche oggettive non hanno rilevato un effettivo miglioramento funzionale della colonna vertebrale per almeno sei mesi dopo l’intervento chirurgico.
Queste misure precise basate sul movimento e la loro inclusione in un fiorente database nazionale di punteggi sulla funzione della colonna vertebrale dei pazienti e altri dati medici, potrebbero costituire la base di un processo decisionale clinico più obiettivo per i pazienti chirurgici, hanno concluso i ricercatori.
“Semplicemente non puoi solo chiedere alle persone come si sentono riguardo alla schiena”, ha affermato l’autore senior William Marras, direttore esecutivo dello Spine Research Institute dell’Ohio State.
“Per il mal di schiena, alle persone viene chiesto di valutare come si sentono su una scala da 1 a 10. Ma dal momento che non hai recettori del dolore nel disco, cosa significa? La nostra tecnologia cerca di portare metriche oggettive al problema e guardare non solo come le persone si sentono riguardo al mal di schiena, ma anche misurare quantitativamente come i loro movimenti sono diversi e cosa significa in termini di biomeccanica”, ha affermato Marras, professore di ingegneria dei sistemi integrati con appuntamenti accademici del College of Medicine in ortopedia, neurochirurgia e medicina fisica e riabilitazione.
Il laboratorio di Marras studia da decenni le forze della vita quotidiana sulla colonna vertebrale e 30 anni fa ha sviluppato il primo sensore indossabile per la schiena per valutare come i movimenti durante l’esecuzione di una serie di attività in una varietà di impostazioni influiscono sulla schiena. Più recentemente, il suo team ha adattato questi dispositivi con chip disponibili in commercio, generalmente presenti nei telefoni cellulari, che ci dicono dove siamo nello spazio.
Il sistema, chiamato “Conity”, è dotato di un monitor del movimento lombare clinico dotato di sensori a chip montati sulla parte superiore della schiena e sulle imbracature in vita per catturare la “firma del movimento” tridimensionale di una persona durante l’esecuzione di una serie di movimenti standardizzati. Le tecnologie combinate producono dati quantitativi non solo sulla gamma di movimento, ma anche sulla velocità e l’accelerazione del movimento: dati che la ricerca di Marras ha trovato sono più informativi per comprendere la funzione della colonna vertebrale.
I 121 pazienti sottoposti a chirurgia della fusione lombare nello studio sono stati valutati una volta prima e cinque volte dopo l’intervento chirurgico su flessione in avanti e indietro, flessione laterale e rotazione della colonna vertebrale. Per determinare il loro punteggio di prestazione funzionale, i loro dati individuali sono stati confrontati con una misura composita basata sui dati raccolti da controlli sani. I partecipanti hanno anche completato questionari per valutare il loro dolore, disabilità, comportamenti di evitamento della paura e qualità della vita al basale e alle visite post-operatorie.
I primi miglioramenti significativi delle prestazioni funzionali basati sui dati di rilevamento del movimento non sono stati osservati in questi pazienti fino a sei mesi dopo l’intervento chirurgico, con una funzione in costante progresso per i successivi 18 mesi. Ma i pazienti segnalavano miglioramenti significativi nel dolore, nelle capacità e nell’evitare la paura già sei settimane dopo l’intervento chirurgico.
Sebbene il sollievo dal dolore sia importante, i ricercatori hanno notato che le valutazioni funzionali obiettive possono essere un indicatore migliore di quando è sicuro tornare alle normali attività dopo l’intervento chirurgico di fusione spinale.
“La nostra tecnologia è in grado di guardare, 1, se hai o meno un problema alla schiena, e 2, qual è il suo stato? Sta migliorando, sta peggiorando, sta progredendo o è fuori scala?” ha detto Marras. “Quando stai facendo danni alla schiena, e in particolare ai dischi, non sai quando si verifica il danno perché abbiamo pochissimi recettori nervosi nel disco. Potresti fare danni e la gente non lo saprebbe mai”.
L’uso da parte di Marras dei monitor di movimento in uno studio precedente ha suscitato l’interesse militare e ha generato finanziamenti del Dipartimento della Difesa per la tecnologia in modo che potesse essere utilizzata per valutare la funzione della colonna vertebrale negli equipaggi, un gruppo di membri del servizio noto per soffrire di lombalgia .
“Nel mondo dei disturbi lombari, si tratta di non lasciarlo andare avanti per mesi o anni finché non diventa davvero grave, perché poi è davvero difficile affrontarlo”, ha detto Marras. “I leader militari con cui abbiamo parlato pensano che questo potrebbe portare gli equipaggi alla giusta soluzione e prevenire problemi su tutta la linea.
“Ciò ci ha permesso di rafforzare i nostri database, sviluppare la tecnologia molto di più e trasformarla in una piattaforma del sistema sanitario digitale che potrebbe aiutare molte persone nell’esercito a risolvere i loro problemi. E questo è stato un trampolino di lancio che ha aperto opportunità con il National Institutes of Health per fare la stessa cosa”.
Oltre alle informazioni provenienti dai questionari dei pazienti e dai dati di rilevamento del movimento, i ricercatori stanno anche incorporando nel database i risultati dell’imaging medico e la documentazione elettronica delle cartelle cliniche per fornire valutazioni altamente individualizzate e ampliare la potenza analitica della piattaforma.
Marras è un ricercatore co-principale sulla partecipazione dello Stato dell’Ohio a un imminente studio clinico finanziato dal governo federale per valutare i trattamenti della colonna vertebrale e continua a raccogliere dati sui sensori di movimento su persone con e senza mal di schiena indipendentemente da tale studio. Il suo team ha anche sviluppato un software per i medici per espandere la disponibilità dei test dei sensori di movimento in tutto il paese.
“Stiamo costruendo una piattaforma informatica sistematica che potremmo distribuire ovunque in tutto il paese”, ha affermato. “La nostra speranza è che, collaborando con diverse università, saremo in grado di creare un database abbastanza grande da poter utilizzare l’intelligenza artificiale e l’apprendimento automatico per capire cosa è più importante. Pensiamo di saperlo, ma un un’analisi sofisticata di tonnellate e tonnellate di dati potrebbe aiutarci a trovare tutto ciò che potremmo perderci”.
I coautori dello studio sulla chirurgia della fusione lombare, tutti provenienti dallo stato dell’Ohio, includevano Safdar Khan, Prasath Mageswaran, Guy Brock, Mariah Eisner e Sue Ferguson.
Ulteriori informazioni: Safdar Khan et al, metrica quantitativa dinamica indossabile basata sul movimento rispetto ai risultati riportati dai pazienti come indicatori del recupero funzionale dopo un intervento chirurgico di fusione lombare, Clinical Biomechanics (2022). DOI: 10.1016/j.clinbiomech.2022.105706