La tecnologia come interfaccia fra medico e paziente

Negli ultimi decenni abbiamo assistito ad un'evoluzione tecnologica sorprendente: possiamo oggi tenere nella nostra mano un dispositivo che possiede la stessa potenza di un computer che qualche anno fa avrebbe avuto dimensioni tali da occupare un’intera stanza ⁽¹⁾. Parallelamente alla miniaturizzazione, si è assistiti ad una diminuzione drastica dei costi, che rende ora accessibili i prodotti tecnologici a fasce sempre più ampie della popolazione. A questo si aggiunge la cosiddetta “rivoluzione mobile” cioè l’uso diffuso dei dispositivi mobili (cellulari e smartphone, tablet, dispositivi digitali, con o senza sensori indossabili) per l’accesso ad internet, e la loro raggiungibilità sempre e ovunque.

Recenti statistiche ⁽²⁾ ci mostrano come su una popolazione mondiale di 7,4 miliardi di persone, gli utenti di internet sono 3,4 miliardi, per una penetrazione sul totale del 46%. A livello globale, 3,8 miliardi di persone utilizzano dispositivi mobile, con una penetrazione pari al 51%. Rispetto al 2015 gli utenti che utilizzano internet sono cresciuti del 10% e quelli che utilizzano dispositivi mobili del 4%.

In Italia la penetrazione di Internet è del 63%, che corrisponde a circa 38 milioni di persone connesse; il 79% degli utilizzatori di internet accedono ogni giorno. Il 62% degli italiani ha uno smartphone, e il 75% delle connessioni da mobile sono a banda larga (3G o 4G).  
E’ interessante notare come il fenomeno non interessi solo i giovani. Infatti, secondo l’Istat ⁽³⁾ si è rilevato un deciso aumento della quota di persone tra i 65 e i 74 anni che navigano in Internet: dal 3,9% del 2005 al 25,6% del 2015. Anche la percentuale di "utenti forti" di Internet è in crescita nelle fasce di popolazione più mature: è stato rilevato che nel 2015 accedevano alla Rete tutti i giorni il 39,6% dei 55-59enni, il 27,5% dei 60-64enni, il 12,6% dei 65-74enni e il 2,9% delle persone di 75 anni e più.

La maggior parte della popolazione è quindi abituata a connettersi e può fruire di un dispositivo che sfrutti internet. Questo grazie anche alle nuove tecnologie applicate alla telefonia mobile.
E’ stato infatti stimato che nel 2017 il numero di smartphone sarà maggiore del numero di abitanti sulla terra, con un’ampia diffusione anche nei paesi in via di sviluppo ^(4,5).
Queste innovazioni tecnologiche, rapide e in continua crescita, impensabili fino a qualche anno fa, hanno trasformato ogni aspetto della nostra vita, compresa la modalità di gestire la salute.  Si parla a questo proposito di "mobile-health" "m-health" per fare riferimento all’ insieme di tecnologie mobili applicate alla salute.

La loro rilevanza e la loro peculiarità è stata recepita anche dall’Organizzazione Mondiale della Salute (World Health Organization – WHO),  che ha sottolineato come la racchiuda in sé le potenzialità per trasformare la gestione dell’intero processo di cura a livello globale ⁽⁶⁾. Si assiste, sia da parte dei mass-media che da parte dei consumatori, ad un crescente interesse per l’utilizzo delle nuove tecnologie applicate alla salute.
Questo fenomeno riguarda non soltanto i paesi industrializzati, ma anche quelli in via di sviluppo e il terzo mondo ⁽⁷⁾.

La disponibilità di dispositivi sempre più piccoli, sensibili, potenti, facili da utilizzare e la penetrazione di Internet offrono numerose possibilità ai medici, ai pazienti, e al sistema sanitario in generale:

• Promuovere comportamenti e stili di vita salutari
• Monitorare, tracciare, raccogliere e trasmettere dati in tempo reale
• Facilitare la comunicazione medico-paziente
• Aumentare il livello di cooperazione fra il paziente e le figure sanitarie
• Offrire al paziente strumenti per l’autogestione della salute
• Migliorare l’efficienza del sistema sanitario
• Ampliare le opportunità di accesso alle cure
• Favorire la personalizzazione dell’intervento medico
• Permettere l’utilizzo di nuove metodologie di ricerca

Si tratta di una vera e propria metamorfosi, che sta modificando in modo radicale sia il modo di fare diagnosi, che le strategie per la gestione a lungo termine delle patologie croniche.  I confini fra lo studio medico e la casa del paziente sono abbattuti:  il medico può, come ha scritto efficacemente Asch ⁽⁸⁾ “girare intorno al paziente”, avere cioè a diposizione informazioni, in tempo reale, sui comportamenti e sullo stato di salute del paziente. Ogni paziente infatti trascorre solo poche ore della sua vita a contatto con il personale sanitario: il medico lo visita, registra e analizza i risultati degli esami clinici e strumentali, gli fa delle domande, lo ascolta, e basa le sue scelte a partire dai dati che può raccogliere in quel momento.  Non ha però accesso diretto e in tempo reale ad una serie di comportamenti quotidiani rilevanti per la salute (aderenza al trattamento, stile alimentare, livello di attività fisica, abitudine al fumo), né a cambiamenti del quadro clinico e sintomatologico.
La tecnologia ci permette oggi di superare questo ostacolo, in modo semplice e affidabile, mediante l’utilizzo di strumenti accessibili ad un’ampia percentuale della popolazione.

Le potenzialità offerte dalle nuove tecnologie vanno considerate anche in funzione dei cambiamenti sempre più evidenti nel panorama sanitario. L’aumento dello patologie croniche-degenerative dovute al progressivo invecchiamento della popolazione comporta la crescita dei costi diretti e indiretti e una difficoltà di sostenibilità dell’assistenza. Diventa quindi necessario riprogettare interventi e servizi, ricercando una maggiore appropriatezza in tutte le fasi del processo di cura. Parallelamente, emerge l’esigenza di una medicina di precisone (precision medicine) che preveda un intervento personalizzato sulla base delle informazioni genetiche e sui dati clinici di ogni singolo paziente ^(9).

La ricerca e l’innovazione tecnologica hanno messo a disposizione del paziente con patologie respiratorie e del medico che lo ha incura, diversi strumenti utili a migliorare la gestione della malattia nella vita quotidiana.

I dispositivi indossabili (wearable technologies)

Sono stati sviluppati diversi dispositivi che si possono indossare (braccialetti, orologi, cerotti, fasce), i quali,  mediante l’utilizzo di appositi sensori permettono di monitorare parametri fisici (battito cardiaco, frequenza respiratoria), livello di attività fisica (numero di passi effettuati, numero di ore di inattività), il sonno (ore totali di sonno, sonno REM, risvegli notturni).
Si tratta di processori a basso consumo, che utilizzano batterie al litio, prevedono svariate connessioni senza fili, un accesso ad internet, e possono utilizzare diversi sensori e bio-sensori. Questi dispositivi rappresentano una valida opportunità per monitorare il paziente nella real life in modo passivo e non intrusivo, per fornirgli informazioni utili alla gestione della sua patologia, per aiutarlo ad ad avere uno stile di vita sano.
Sono disponbili dei sensori acustici che applicati sul torace permettono di registrare i rumori respiratori  di riconoscere, attraverso un algoritmo, la presenza di wheezing con un elevato grado di accuratezza ⁽¹⁰⁾. I dati rilevati allo smartphone del paziente che, in tempo reale, è informato della presenza del sintomo.
Recentemente sono state presentate le varie fasi di sviluppo di un sensore indossabile che permette di correlare l’esposizione all’ambiente e i dati fisiologici del paziente, permettendo quindi di capire l’impatto di un aumentato livello di ozono e di allergeni sulla funzione respiratoria dei pazienti con asma e BPCO ⁽¹¹⁾.
Sono disponibili i risultati di uno studio che ha utilizzato un device indossabile (braccialetto) per monitorare l’attività fisica dei pazienti BPCO e fornire loro dei feedback motivazionali finalizzati a migliorarne le performance ⁽¹²⁾. Questo dispositivo tiene traccia delle attività svolte e  incoraggia chi lo indossa, quando necessario,  ad essere più attivo durante l'intera giornata L’uso di questa tecnologia per un periodo di 4 settimane, ha dimostrato, in un gruppo di 10 pazienti con BPCO, un effetto positivo sulla capacità funzionale (misurata con il 6 minute walking test) e sul livello di attività fisica (numero medio di passi all’ora).

Le Apps

Le applicazioni mobili (note con l’abbreviazione “apps”) per la salute sono applicazioni software dedicate ai dispositivi di tipo mobile (smartphone e tablet), che hanno la funzione di monitorare i sintomi e i parametri clinici, permettere di comunicare con il personale sanitario o con degli altri pazienti, fornire informazioni rispetto alla malattia, fungere da promemoria (ad esempio ricordare al paziente di assumere la terapia o effettuare una visita di controllo programmata).
I risultati di una recente lavoro di revisione ⁽¹³⁾ mostrano come, nell’arco di soli due anni siano cambiate la disponibilità e le caratteristiche delle apps sviluppate per i pazienti asmatici. Nel periodo compreso tra il 2011 e il  2013, il numero delle apps per l’asma è più che raddoppiato, da 93 a 191. Nello stesso periodo, è quasi raddoppiato anche il numero di applicazioni disponibili gratuitamente (dal 33% al 64%) ed è sceso il costo  di quelle a pagamento. La maggior parte delle apps sono state sviluppate negli Stati Uniti in lingua inglese, ma nel periodo preso in considerazione è aumentato da 13 a 21 il numero dei paesi in cui sono state sviluppate. La funzione più comune offerta dalle applicazioni è quella di fornire informazioni (56%) rispetto alla malattia, alla tecnica inalatoria, alla gestione di un attacco acuto d’asma, sotto forma di testo, video o animazione.  Il 48% delle apps fornisce strumenti che hanno lo scopo di favorire l’auto-gestione dell’asma, quali ad esempio un diario clinico (48%) per registrare i sintomi, il picco di flusso o entrambi.   Rimane limitato il numero di apps che permettono una valutazione dei sintomi tramite un questionario (n=11) o mediante sensori specifici (n=2), o che aiutino il paziente a gestire la terapia (n=6). Meno di un terzo delle apps disponibili nel 2013 offre informazioni su come riconoscere i segni di peggioramento dell’asma (31%), riguardo l’importanza di un trattamento personalizzato (31%) e sul ruolo dell’action plan (22%). Sei applicazioni prevedono la possibilità di interfacciarsi con il device inalatorio, e una sola di queste registra automaticamente la dose assunta.
Ad oggi il numero delle apps disponibili per la BPCO è ancora limitato. Le poche disponibili sono finalizzate ad aumentare il livello di attività fisica (14,15). Possono essere di grande utilità per questi pazienti BPCO, anche se non sono pensate specificatamentev per loro, le applicazioni che aiutano a smettere di fumare (16).

Il laboratorio in un chip

E’ oggi possibile per il paziente effettuare “autonomamente” una serie esami clinici senza recarsi in un laboratorio specializzato. La tecnologia disponibile permette al paziente di analizzare a casa sangue, urina,  sudore, saliva, lacrime, respiro ⁽¹⁷⁾.
Attualmente è in corso uno studio di fase tre per la validazione di uno strumento che permetterà ai pazienti con BPCO e con asma di effettuare autonomamente, a casa, un test sulla saliva per rilevare la presenza di nove agenti patogeni responsabili di esacerbazioni ⁽¹⁸⁾. A breve sarà disponibile un micro-chip in grado di rilevare in tempo relale, con elevata sensibilità e specificità, sia il consumo di ossigeno che la produzione di marker biologici dello stress ossidativo (H2O2), utile per la gestione dei pazienti con patologie croniche ostruttive ⁽¹⁹⁾.

La tecnologia applicata ai device

La terapia inalatoria costituisce il cardine del trattamento farmacologico dell’asma e della BPCO. L’assunzione per via inalatoria, consente di raggiungere rapidamente elevate concentrazioni del farmaco attivo a livello polmonare, permettendo quindi di ottenere gli effetti terapeutici desiderati grazie a dosaggi inferiori a quelli necessari quando si utilizza la via sistemica. Tuttavia, il livello questa via di somministrazione pone dei problemi legati all’aderenza e alla possibilità di incorrere in errori di assunzione.
Per questo motivo, a partire dalla metà degli anni ’80, sono stati messi a punto dei sistemi di monitoraggio applicati al device, dispositivi che nel corso degli anni sono diventati sempre più sofisticati.
I primi dispositivi, quali ad esempio il Diskus Adherence Logger, compatibile con il  Diskus DPI ⁽²⁰⁾, grazie all’uso di un sensore magnetico, erano in grado di rilevare la data e l’ora in cui il paziente aveva assunto il farmaco. A questa funzione, se ne sono presto aggiunte altre. Ad esempio, Smartinhaler e SmartTrack ⁽²¹⁾ forniscono anche dei segnali audiovisivi per ricordare al paziente di assumere il farmaco.
Esistono alcuni dispositivi che utilizzando un sistema GPS (Global Positioning System) che permette al medico di monitorare l’aderenza e di  rilevare dove si trova quando  il paziente nel momento in cui assume il farmaco: in questo modo sarà possibile individuare luoghi specifici dove siano preseti dei trigger dell’asma. Al fine di ottimizzare l’aderenza,  possono inviare al paziente un SMS ogniqualvolta si sia dimenticato di assumere il farmaco. Tali dispositivi possono essere utilizzati con device differenti, e trasferiti facilmente da un canister all’altro, aumentandone l’usabilità nella vita reale ⁽²²⁾.
Gli strumenti più recenti consentono un download dei dati grazie al wireless: quindi il medico non deve attendere che il paziente si rechi alla visita di controllo per poter scaricare i dati registrati dal dispositivo elettronico, ma ha a disposizione in tempo reale la situazione del suo assistito e può intervenire di conseguenza (anticipando o posticipando i controlli, contattando il paziente, modificando la terapia).
La moderna tecnologia ci permette anche di monitorare la competenza inalatoria del paziente ^(22). Ci sono infatti dispositivi permettono di rilevare  sia se il canister è stato opportunamente agitato prima dell’assunzione del farmaco, sia la durata dell’inalazione; altri, come lo SmartMist  sono in grado di attivare il device nel momento in lo sforzo inspiratorio del paziente risulta ottimale; essi inoltre  offrono la possibilità di monitorare il FEV1 e il picco di flusso inspiratorio. Per queste caratteristiche, tali strumenti, possono essere utili ai fini di ottenere una tecnica inalatoria corretta e di mantenerla nel tempo.

Le ultime novita’

Sono già disponibili strumenti sofisticati dal punto di vista tecnologico, ma semplici da utilizzare,  che permetto al paziente di scaricare sul suo computer i dati registrati tramite il dispositivo elettronico applicato al device e di trasmetterli ad un server ⁽²²⁾. I dati riguardo l’aderenza e il corretto uso dell’inalatore  verranno automaticamente analizzati e  resi disponibili al paziente e al medico. Eventuali problemi saranno quindi rilevati in tempo reale, offrendo sia al medico che al paziente l’opportunità di intervenire prontamente.

Recentemente sono stati proposti dei “giochi seri” con la finalità di coinvolgere il paziente nel processo di cura e di aiutarlo a conoscere e gestire meglio la sua patologia. Le strategie utilizzate sono differenti: ad esempio il paziente guadagna punti ogni volta che è aderente al trattamento o che dimostra una corretta tecnica inalatoria.  Sulla funzione motivazionale del gioco è basata anche un app che aiuta a smettere di fumare. Dopo aver scaricato l’app, per prima cosa, il paziente inserisce la data dell’ultima fumata, il numero di sigarette quotidiane e il prezzo pagato per ogni singolo pacchetto. L’utente accede livelli superiori del gioco disegnando un grafico con i miglioramenti ottenuti.  Di traguardo in traguardo, si possono conquistare livelli crescenti e, rispettando l’ottica del videogame, l’utente ha a disposizione statistiche interessanti riguardanti il denaro risparmiato e il benessere raggiunto. I risultati e i miglioramenti ottenuti sono condivisibili sui canali social per informare i propri amici ed ottenere il loro sostegno.

Come opportunamente sottolineato da un documento del Comitato Nazionale per la Bioetica ⁽²³⁾, le  tecnologie e le  innovazioni di cui possiamo usufruire o che saranno disponibili a breve, sono rilevanti ai fini di migliorare la salute pubblica e quella individuale, Esse offrono opportunità concrete e facilmente realizzabili, per migliorare la gestione delle patologie croniche, aumentare l’appropriatezza delle scelte terapeutiche, diminuire i costi, mantenedo il paziente al centro del processo di cura.

Referenze

1. Markoff J. The iPad in your hand: As fast as a supercomputer of yore. New York Times. http://bits.blogs.nytimes.com/2011/05/09/the-ipad-in-your-hand-as-fast-as-a-supercomputer-of-yore/?_php=true&_type=blogs&_r=0
2. http://www.tsw.it/digital-marketing
3. http://www.senioritalia.it/2016/04/anziani-istat
4. Ericsson, “Ericsson Mobility Report: On the pulse of the networked society” (2014) .
5. A. Fitzpatrick, Mozilla’s $25 smartphone is a brilliant gamechanger, Time (2014)). More mobile devices than people ‘within five years.’’ Available: http:// www.guardian.co.uk/business/2012/jun/06/ more-mobile-devices-people-five-years. Accessed 5 July 2015
6. WHO Global Observatory for eHealth (2011) New horizons for health through mobile technologies. Geneva: World Health Organization. Available: http://www.who.int/goe/publications/ ehealth_series_vol3/en/. Accessed 5 July 2015
7. Huffington A (07 January 2013) CES 2013,GPS for the soul and the digital health revolution. Available: http://www.huffingtonpost.com/ariannahuffington/ . ces-gps-for-the-soul-app_b_2426569. html?utm_source=DailyBrief&utm_campaign=0 10813&utm_medium= email&utm_content = FeatureTitle&utm_term=Daily%20Brief Accessed 5 July 2016
8. Asch DA, Muller RW, Volpp KG. Automated hovering in health care—watching over the 5,000 hours. The New England Journal of Medicine. 2012; 367(1):1–3
9. Jameson JL1, Longo DL. Precision medicine--personalized, problematic, and promising.Engl J Med. 2015 Jun 4;372(23):2229-34. doi: 10.1056/NEJMsb1503104. Epub 2015 May 27
10. Oletic D, Arsenali B, Bilas V. Low-power wearable respiratory sound sensing.Sensors (Basel). 2014 Apr 9;14(4):6535-66
11. Dieffenderfer J, Goodell H, Mills S, McKnight M, Yao S, Lin F, Beppler E, Bent B, Lee B, Misra V, Zhu Y, Oralkan O, Strohmaier J, Muth J, Peden D, Bozkurt A. Low Power Wearable Systems for Continuous Monitoring of Environment and Health for Chronic Respiratory Disease. IEEE J Biomed Health Inform. 2016 May 26
12. Caulfield B, Kaljo I, Donnelly S. Use of a consumer market activity monitoring and feedback device improves exercise capacity and activity levels in COPD. Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc. 2014;2014:1765-8
13. Huckvale K, Morrison C, Ouyang J, Ghaghda A, Car J. The evolution of mobile apps for asthma: an updated systematic assessment of content and tools. BMC Med. 2015 Mar 23;13:58.
14. Vorrink SN, Kort HS, Troosters T, Lammers JW.A Mobile Phone App to Stimulate Daily Physical Activity in Patients with Chronic Obstructive Pulmonary Disease: Development, Feasibility, and Pilot Studies. JMIR Mhealth Uhealth. 2016 Jan 26;4(1)
15. Verwey R, van der Weegen S, Spreeuwenberg M, Tange H, van der Weijden T, de Witte L. A pilot study of a tool to stimulate physical activity in patients with COPD or type 2 diabetes in primary care. J Telemed Telecare. 2014 Jan;20(1):29-34.
16. Ubhi HK, Kotz D, Michie S, van Schayck OC, Sheard D, Selladurai A, West R. Comparative analysis of smoking cessation smartphone applications available in 2012 versus 2014. Addict Behav. 2016 Jul;58:175-81.
17. Sackmann EK, Fulton AL, Beebe DJ. The present and future role of microfluidics in biomedical research. Nature. 2014; 507:181–189.
18. Dixon LC, Ward DJ, Smith J, Holmes S, Mahadeva R. New and emerging technologies for the diagnosis and monitoring of chronic obstructive pulmonary disease: A horizon scanning review.Chron Respir Dis. 2016 Mar 11
19. Prasad A, Kikuchi H, Inoue KY, Suzuki M, Sugiura Y, Sugai T, Tomonori A, Tada M, Kobayashi M, Matsue T, Kasai S. Simultaneous Real-Time Monitoring of Oxygen Consumption and Hydrogen Peroxide Production in Cells Using Our Newly Developed Chip-Type Biosensor Device. Front Physiol. 2016 Mar 29;7:109
20. Bogen D, and Apter AJ: Adherence logger for a dry powder inhaler: A new device for medical adherence research. JAllergy Clin Immunol. 2004;114:863–868
21. Smartinhaler by Nexus. Available at http://www.smartinhaler.com/. Accessed March 20, 2014
22. Pritchard JN, Nicholls C. J Aerosol Med Pulm Drug Deliv. 2015 Apr;28(2):69-81. doi: 10.1089/jamp.2014.1163. Epub 2014 Dec 30
23. http://presidenza.governo.it/bioetica/pareri_abstract/Mobile-health.pdf