Quando contano i secondi: dati wearable per la ricerca sulle crisi epilettiche
Riconoscere in modo affidabile le crisi epilettiche – e forse un giorno prevederle – è uno dei compiti più impegnativi della neurologia clinica. Nel progetto di ricerca MEXT (Modular Extended Transcranial Magnetic Stimulation) della Universität der Bundeswehr München un team interdisciplinare studia come ricavare modelli affidabili da parametri vitali rilevati in modo continuo da wearable. Datico® contribuisce con una componente centrale: l’app MEXT, che rileva 24 ore su 24 dati dei sensori ad alta risoluzione e li rende disponibili per l’analisi scientifica.
La Universität der Bundeswehr München in sintesi
MEXT è un progetto di ricerca interdisciplinare presso la Universität der Bundeswehr München, finanziato dal Centro per la ricerca su digitalizzazione e tecnologia della Bundeswehr (dtec.bw). Unisce ingegneria elettrica, fisica, psichiatria, psicologia, scienze dello sport e scienza dei materiali e, con circa 50 partecipanti in 13 sedi, è un’iniziativa di notevole portata. Nel suo nucleo MEXT sviluppa una nuova generazione della stimolazione magnetica transcranica (TMS) – un metodo non invasivo per la stimolazione mirata del cervello – verso sistemi compatti, mobili e basati sui dati. Un elemento centrale di questa visione sono approcci closed loop basati sui dati, che monitorano continuamente i parametri vitali. Poiché in rari casi la TMS può provocare una crisi epilettica come effetto collaterale, questo monitoraggio continuo dei parametri vitali non è solo scientificamente rilevante, ma anche critico per la sicurezza – ed è quindi il punto di partenza diretto del progetto di riconoscimento delle crisi basato su wearable.
La sfida
Chi vuole riconoscere le crisi da dati fisiologici ha bisogno di due cose: un rilevamento dei dati continuo e ad alta risoluzione su lunghi periodi e un riferimento affidabile rispetto al quale validare i dati dei wearable. Le modalità di registrazione classiche qui incontrano dei limiti – discontinuità tra dispositivi, frequenze di campionamento limitate e l’onere di riunire in modo sicuro dati da fonti diverse. Per la ricerca nel progetto MEXT ciò significava: mancava un modo per registrare le variabili di più wearable 24 ore su 24 alla massima risoluzione, in mobilità e nel rispetto della protezione dei dati, e trasmetterle a chi le analizza.
La soluzione con Datico®
Per questo Datico® ha sviluppato l’app MEXT – sulla base di Datico® Wearable Connect nella variante Bluetooth. L’app registra le variabili dei wearable utilizzati direttamente su uno smartphone o dispositivo mobile – in modo continuo, 24 ore su 24 e ad alta risoluzione.
Sono stati utilizzati soprattutto il Polar H10 e il Polar 360 o il braccialetto Polar Loop. L’app ne rileva le variabili in tempo reale via Bluetooth – tra cui l’ECG a canale singolo del Polar H10 a 130 Hz, dati di accelerazione fino a 200 Hz nonché la temperatura cutanea e altri parametri con una frequenza di campionamento altrettanto elevata. I dati vengono prima archiviati localmente sul dispositivo mobile e poi trasmessi in modo protetto al partner di progetto TNG Technology Consulting, che li analizza con algoritmi di machine learning.
Collegare, comprendere e agire – sulla base «Sicuro» – nel progetto concreto:
- Collegare – più wearable (Polar H10, Polar 360 o Polar Loop) vengono collegati via Bluetooth e rilevati in parallelo.
- Comprendere – dati grezzi e parametri vitali ad alta risoluzione costituiscono la base da cui, tramite machine learning, vengono ricavati dei modelli.
- Agire – i dati rilevati vengono messi a disposizione in modo strutturato per l’analisi scientifica.
- Sicuro – la trasmissione avviene in modo protetto e conforme alla protezione dei dati – essenziale con dati sensibili dei pazienti.
L’approccio viene validato nella neurologia della Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU): in un setting di monitoraggio specializzato, pazienti vengono monitorati 24 ore su 24 tramite EEG. In parallelo i wearable Polar rilevano lo stesso periodo tramite l’app MEXT. Nasce così un set di dati di riferimento sincrono – l’EEG come standard consolidato, i dati wearable come il segnale che i modelli devono imparare a interpretare.
Risultati e benefici
L’app MEXT è in uso nella ricerca da diversi mesi. Rileva in modo affidabile le variabili dei wearable con l’alta risoluzione prevista, le trasmette in modo protetto e le mette a disposizione per l’analisi – la base tecnica del progetto è quindi operativa.
L’obiettivo scientifico si articola in due fasi: da un lato i modelli devono imparare innanzitutto a riconoscere le crisi epilettiche sulla base dei dati wearable; dall’altro c’è la prospettiva di prevedere precocemente le crisi sulla base degli stessi dati – cioè di riconoscerle in anticipo. Il contributo decisivo di Datico® consiste nel rendere possibile la base di dati necessaria: continua, ad alta risoluzione, mobile e sicura.
La voce del cliente
«Con l’app MEXT di Datico® rileviamo per la prima volta i parametri vitali dei partecipanti al nostro studio 24 ore su 24, con la risoluzione di cui la nostra analisi ha davvero bisogno – in mobilità, in modo stabile e nel rispetto della protezione dei dati. È la base su cui possiamo far progredire scientificamente il riconoscimento delle crisi.»
— Alexander Hainz, responsabile di progetto per lo sviluppo software, Universität der Bundeswehr München
Conclusione
Il progetto MEXT mostra come da dati wearable continui possano nascere conoscenze scientifiche affidabili. Datico® fornisce la base tecnica dei dati – dal collegamento dei sensori fino alla trasmissione sicura per l’analisi. Da dati grezzi ad alta risoluzione nascono così modelli analizzabili.
