Un programma pilota con sede a Chicago sta testando un sensore corporeo che monitora i pazienti covid da remoto.
di Rod McCullom
Angela Mitchell ricorda ancora la notte in cui è quasi morta. Era luglio di quasi un anno fa. Mitchell, che compie 60 anni questo giugno, è risultata positiva al covid-19 durante il suo lavoro come tecnico farmaceutico presso l’ospedale dell’Università dell’Illinois a Chicago. Starnutiva, tossiva e aveva le vertigini. La direzione dell’ospedale le ha offerto una scelta. Poteva mettersi in quarantena in un hotel, oppure rimanere a casa, dove i suoi parametri vitali sarebbero stati monitorati 24 ore su 24 attraverso un cerotto sensore indossato sul petto. Mitchell scelse il cerotto e tornò a casa.
Due notti dopo, si svegliò in preda al panico perché non riusciva a respirare. Era nella camera da letto della sua casa di periferia di Chicago e pensava che una doccia potesse aiutarla. “Quando sono andata dal mio letto al bagno, ero madida di sudore”, ricorda. “Ho dovuto sedermi e riprendere fiato. Avevo le vertigini e riuscivo a malapena a parlare”.
In quel momento è arrivata la “chiamata”. I medici dell’ospedale dell’Università dell’Illinois stavano usando sensori come quello che indossava Mitchell per monitorare da remoto lei e centinaia di altri pazienti e dipendenti che si stavano riprendendo dal covid-19 a casa. Hanno visto la situazione di Mitchell peggiorare e hanno chiamato. “Ero seduta in bagno letteralmente aggrappata al lavandino quando il mio telefono ha squillato”, dice. I medici le dissero che aveva bisogno di vedere subito un dottore.
Mitchell non era sicura. Non voleva disturbare la sua famiglia che dormiva al piano di sotto e chiamare un’ambulanza sembrava una misura estrema. Ma al mattino ha ricevuto una seconda chiamata dai suoi medici, che le hanno detto: “vada subito in ospedale, altrimenti manderemo subito un’ambulanza”.
Mitchell ha chiesto a suo marito, che aveva avuto il covid-19 diversi mesi prima, di portarla al Northwestern Memorial di Chicago, dove è stata subito ricoverata e le è stato detto che i suoi livelli di ossigeno erano pericolosamente bassi. Il programma pilota che ha aiutato Mitchell fa parte di uno studio condotto dal sistema sanitario dell’University of Illinois Health e dalla startup di medicina digitale PhysIQ e finanziato dal National Institutes of Health. È un importante test di un nuovo modo per i pazienti con covid-19 di ricevere cure al di fuori delle strutture ospedaliere.
Monitorare i progressi delle persone che si stanno riprendendo dalla malattia rimane una sfida perché i loro sintomi possono in breve diventare pericolosi per la vita. Alcuni ospedali e sistemi sanitari hanno notevolmente aumentato l’uso di dispositivi indossabili e altre tecnologie sanitarie mobili per osservare da remoto i parametri vitali degli assistiti 24 ore su 24.
Il programma dell’Illinois offre alle persone che si stanno riprendendo dal covid-19 un kit da portare a casa che include un pulsossimetro, un cerotto sensore abilitato Bluetooth usa e getta e uno smartphone associato. Il software prende i dati dal cerotto indossabile e utilizza l’apprendimento automatico per sviluppare un profilo dei segni vitali di ogni persona. Il sistema di monitoraggio avvisa i medici a distanza quando i parametri vitali di un paziente, come la frequenza cardiaca, si allontanano dai loro livelli abituali.
In genere, i pazienti che si stanno riprendendo dal covid potrebbero essere mandati a casa con un pulsossimetro. Gli sviluppatori di PhysIQ affermano che il loro sistema è molto più sensibile perché utilizza l’intelligenza artificiale per comprendere l’organismo di ogni paziente e i suoi creatori affermano che il sistema è in grado di prevedere cambiamenti importanti.
“È un enorme vantaggio”, afferma Terry Vanden Hoek, direttore medico e responsabile della medicina d’urgenza dell’University of Illinois Health, che ospita il progetto pilota. Lavorare con i casi di covid è difficile, dice: “Quando lavori al pronto soccorso è triste vedere pazienti che hanno aspettato un qualche tipo di aiuto a lungo e richiedono cure intensive con un ventilatore. La domanda è inevitabile: “Se avessimo potuto avvertirli quattro giorni prima, avremmo potuto impedire tutto questo?’”.
Come Angela Mitchell, la maggior parte dei partecipanti allo studio sono afroamericani. Un altro grande gruppo sono i Latino americani. Molti vivono anche con fattori di rischio come diabete, obesità, ipertensione o condizioni polmonari che possono complicare il recupero dal covid-19. Mitchell, per esempio, ha il diabete, l’ipertensione e l’asma. Le comunità afroamericane e latine sono state le più colpite dalla pandemia a Chicago e nel resto del paese. Molti sono lavoratori essenziali o vivono in abitazioni affollate e con più generazioni all’interno.
Per esempio, ci sono 11 persone nella casa di Mitchell, tra cui suo marito, tre figlie e sei nipoti. “Faccio tutto con la mia famiglia. Condividiamo anche il covid-19 insieme!” dice con una risata. Due delle sue figlie sono risultate positive nel marzo 2020, seguite da suo marito, prima della stessa Mitchell.
Sebbene gli afroamericani siano solo il 30 per cento della popolazione di Chicago, hanno costituito circa il 70 per cento dei primi casi di covid-19 della città. Questa percentuale è diminuita, ma gli afroamericani che si stanno riprendendo dal covid-19 muoiono ancora a tassi da due a tre volte superiori a quelli dei bianchi e le iniziative di vaccinazione hanno avuto meno successo nel raggiungere questa comunità. Il sistema PhysIQ potrebbe aiutare a migliorare i tassi di sopravvivenza, dicono i ricercatori impegnati nello studio, inviando i pazienti al pronto soccorso prima che sia troppo tardi, proprio come è accaduto con Mitchell.
Le lezioni che vengono dai motori a reazione
Gary Conkright, il fondatore di PhysIQ ha precedenti esperienze con il monitoraggio remoto, ma non con le persone. A metà degli anni 1990, ha sviluppato una prima startup di intelligenza artificiale chiamata Smart Signal con l’Università di Chicago. L’azienda ha utilizzato l’apprendimento automatico per monitorare in remoto le prestazioni delle apparecchiature nei motori a reazione e nelle centrali nucleari.
“La nostra tecnologia è molto brava a registrare i sottili cambiamenti che sono i primi predittori di un problema”, afferma Conkright. “Abbiamo rilevato problemi nei motori a reazione prima di GE, Pratt & Whitney e Rolls-Royce perché abbiamo sviluppato un modello personalizzato per ogni motore”.
Smart Signal è stata acquisita da General Electric, ma Conkright ha mantenuto il diritto di applicare l’algoritmo al corpo umano. A quel tempo, sua madre soffriva di BPCO ed è stata portata d’urgenza in terapia intensiva diverse volte, ha ricordato. L’imprenditore si chiedeva se potesse monitorare a distanza la sua guarigione adattando il suo sistema di intelligenza artificiale. Il risultato: PhysIQ e gli algoritmi ora utilizzati per monitorare le persone con malattie cardiache, BPCO e covid-19.
Il suo punto di forza, afferma Conkright, risiede nella sua capacità di creare una “linea di base” unica per ogni paziente – un’istantanea della norma di quella persona – e quindi rilevare cambiamenti estremamente piccoli che potrebbero causare preoccupazione. Gli algoritmi richiedono solo circa 36 ore per creare un profilo per ogni persona.
Il sistema impara a distinguere “un respiro più veloce, minori livelli di attività, frequenza cardiaca diversa dalla media”, afferma Vanden Hoek. Il responsabile della pratica guarda quegli avvisi e decidere di chiamare quella persona per un controllo. In caso di problemi “-come potenziale insufficienza cardiaca o respiratoria, dice, “si può essere indirizzati a un medico o persino affidati al pronto soccorso”.
Nel progetto pilota, i medici monitorano i flussi di dati 24 ore su 24. Il sistema avvisa il personale medico quando le condizioni dei partecipanti cambiano anche leggermente, per esempio se la loro frequenza cardiaca è diversa da quella normale a quell’ora del giorno. Il modello di apprendimento automatico è stato addestrato con i dati delle persone arruolate nella prima fase dello studio. Circa 500 pazienti dimessi e membri del personale sono stati monitorati a casa lo scorso anno. I ricercatori si aspettavano che circa il 5 per cento di quel gruppo sviluppasse episodi che avrebbero richiesto un intervento medico. Il numero è stato in realtà di circa il 10 per cento.
Il nuovo sistema ha previsto questi episodi in meno tempo rispetto alla pulsossimetria tradizionale, afferma Vanden Hoek, e un minor numero di pazienti ha richiesto il ricovero in ospedale. Gli amministratori affermano che il programma ha consentito loro di risparmiare “sostanziali” somme di denaro. Finora, la Food and Drug Administration degli Stati Uniti ha approvato cinque degli algoritmi dell’azienda, incluso un modello di previsione dell’insufficienza cardiaca sviluppato per il Department of Veterans Affairs.
La promessa e il pericolo degli indossabili
La partnership con sede a Chicago fa parte di un numero crescente di iniziative per addestrare l’intelligenza artificiale incorporata in dispositivi indossabili a diagnosticare e monitorare i casi di covid. Fitbit, per esempio, ha fatto progressi con uno strumento di diagnosi precoce: il suo algoritmo ha rilevato circa il 50 per cento dei casi almeno un giorno prima che si sviluppassero i sintomi visibili.
L’esercito degli Stati Uniti sta portando avanti un programma pilota a livello nazionale attraverso il suo Virtual Medical Center. Il suo sistema, proprio come lo studio dell’Illinois, prevede il monitoraggio continuo dei parametri vitali dei pazienti attraverso un cerotto indossabile.
Il programma, con sede a Chicago, continuerà per tutto l’anno e ha raggiunto un numero di partecipanti di circa 1.700. Sebbene sia una misura importante per le comunità nere e latine in città, alcuni esperti avvertono che è meglio rimanere cauti quando si tratta di dispositivi indossabili, in particolare perché l’intelligenza artificiale è stata utilizzata per perpetuare la discriminazione. Le comunità nere e latine non hanno sempre beneficiato dei progressi tecnologici e hanno sperimentato pregiudizi razziali dell’AI nella medicina, sia nei sistemi di screening ospedalieri sia per le decisioni di collocare i centri per i test sul covid-19 al di fuori dei quartieri neri.
“Non c’è abbastanza ricerca sull’uso di dispositivi mobili per le pratiche della medicina e della salute con gli afroamericani”, afferma Delores CS James, esperta di salute dell’Università della Florida, la cui ricerca si concentra sulle disparità in tema di salute digitale. “Oggi, c’è un’opportunità unica in considerazione delle potenzialità degli smartphone e delle possibilità offerte dai social media”, afferma.
Mitchell rimane ottimista, anche se sta ancora lottando con l’impatto del covid sulla sua salute come i circa 3 milioni di americani che si trovano alle prese con la cosiddetta “coda lunga” del virus. Non è tornata al lavoro per quasi cinque mesi e attualmente è in riabilitazione cardiaca per aiutare a migliorare la sua respirazione e il modo di parlare. Uno studio recente mostra che i sopravvissuti a lungo termine sono a più alto rischio di morte, soffrono di complicazioni in tutto l’organismo e diventeranno un “enorme carico di salute” man mano che i loro sintomi continuano.
Tuttavia, conclude Mitchell, “il sensore ha fatto la differenza e io devo la mia vita a questo sistema di monitoraggio”.
Immagine di: Getty / MIT Technology Review
(rp)
