Il Laboratorio di Bioingegneria della Riabilitazione

Progetti - -

Il Laboratorio di Bioingegneria della Riabilitazione è stato istituito nel 2011 grazie alla convenzione sottoscritta tra Auxilium Vitae Volterra S. p.A. e Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa.

Il Laboratorio ha sede presso le strutture cliniche di Auxilium Vitae, in spazi dedicati, dove la Scuo-la Superiore Sant’Anna ha messo a disposizione proprie attrezzature scientifiche e proprio perso-nale che lavora a contatto con i medici e professionisti della riabilitazione di Auxilium Vitae. La stretta collaborazione tra bioingegneri, medici e terapisti ha permesso di sviluppare e validare di-spositivi e trattamenti riabilitativi innovativi con lo scopo di migliorare la qualità di vita dei pazienti e assicurare la continuità di cura ospedale-territorio.

Il Laboratorio prosegue oggi le sue attività sotto l’egida della Fondazione Volterra Ricerche avva-lendosi di un Comitato Scientifico composto dal Prof. Paolo Dario, Direttore dell’Istituto di Bioro-botica della Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa, dal Dr. Guido Vagheggini, Direttore Sanitario di Auxilium Vitae, dal Prof. Stefano Mazzoleni, Istituto di Biorobotica della Scuola Superiore Sant’Anna, e dal Prof. Nicolino Ambrosino, Research Consultant in Pneumology.

Le attività di ricerca del Laboratorio di Bioingegneria della Riabilitazione sono focalizzate principalmente verso le seguenti tematiche di interesse scientifico e clinico:

  1. Robotica per la riabilitazione neurologica
  2. Teleriabilitazione e telemonitoraggio per la riabilitazione respiratoria
  3. Teleriabilitazione e telemonitoraggio per la riabilitazione cardiologica
  4. Teleriabilitazione per la riabilitazione neurologica
  5. Telemonitoraggio di pazienti in stato vegetativo/stato di minima coscienza

LABORATORIO DI BIOINGEGNERIA DELLA RIABILITAZIONE – Progetti finanziati

Progetto di ricerca “Teleriabilitazione”
1. Linee di ricerca: Teleriabilitazione neurorologica, teleriabilitazione respiratoria, te-leriabilitazione cardiologica
2. Soggetto partner: Scuola Superiore Sant’Anna
3. Ente finanziatore: Fondazione Cassa di Risparmio di Volterra
4. Periodo: 2008-2010

Sviluppo e applicazione di TECnologie per la Televalutazione, la comUnicazione alter-nativa e l’automazione ambientale di pazienti con disabilità gravi e gravissiMe” (TEC-TUM)
5. Linee di ricerca: Teleriabilitazione neurorologica
6. Soggetto proponente/coordinatore: Scuola Superiore Sant’Anna
7. Soggetti partner: Auxilium Vitae Volterra, Humanware Srl
8. Ente finanziatore: Regione Toscana (Bando Giovani Ricercatori – P. O.R. Toscana Competitività regionale e occupazione 2007-2013)
9. Periodo: Marzo 2010-Febbraio 2013

Teleriabilitazione e Robotica
1. Linee di ricerca: 1) Sistemi robotici e meccatronici per la neuroriabilitazione (arto superiore), 2) Teleriabilitazione Cardio – Respiratoria e Neuro-motoria
2. Soggetto proponente/coordinatore: Auxilium Vitae Volterra
3. Soggetti partner: Scuola Superiore Sant’Anna
4. Ente finanziatore: Regione Toscana (Programma per la Ricerca Regionale in materia di Salute 2009), cofinanziamento Fondazione Cassa di Risparmio di Volterra
5. Periodo: 2010-2012

Tecnologie Innovative a supporto del Percorso Riabilitativo
1. Linee di ricerca: 1) Sistemi robotici e meccatronici per la neuro-riabilitazione (arto inferiore e arto superiore), 2) Teleriabilitazione cardio-respiratoria e neuro-motoria, 3) Laboratorio domotico – ergonomico
2. Soggetto proponente/coordinatore: Scuola Superiore Sant’Anna
3. Soggetti partner: Auxilium Vitae Volterra
4. Ente finanziatore: Regione Toscana (Direzione Generale Diritto alla Salute e Politiche di Solidarietà)
5. Periodo: 2009-2012

Earlyrehab
1. Soggetto proponente/coordinatore: Scuola Superiore Sant’Anna
2. Soggetti partner: Auxilium Vitae Volterra
3. Ente finanziatore: Regione Toscana (Programma per la Ricerca Regionale in materia di Salute 2009)
4. Periodo: 2011-2013

Development of a 2nd MObile roboT for NeurO rehabilitation (MOTO)
1. Soggetto proponente/coordinatore: Humanware srl
2. Soggetti partner: Scuola S. Anna, Auxilium Vitae Volterra
3. Ente finanziatore: Regione Toscana
4. Periodo: 2010-2011

ASSO – Un Ambiente eHealth integrato a Supporto della continuità di cura, a SostegnO di un completo risk management ed a favore dell’empowerment del paziente
5. Soggetto coordinatore: Dedalus SpA
6. Ente finanziatore: Regione Toscana (Bando Unico POR-CReO 2012 – linea B)
7. Periodo: 2013-2015

COST Action 1006 – European Network on Robotics for NeuroRehabilitation
8. Ente finanziatore: EU Framework Programme Horizon 2020
9. Periodo: 2011-2015

Task force “Telemonitoring of ventilator-dependent patients” (TF-2013-10)
10. Ente finanziatore: European Respiratory Society (ERS)
11. Periodo: 2014-2016

Bibliografia STUDI CLINICO RIABILITATIVI
  1. Ambrosino N, Vagheggini G, Mazzoleni S, Vitacca M. Telemedicine in chronic obstructive pulmonary disease. Breathe (Sheff). 2016 Dec;12(4):350-356. doi: 10.1183/20734735.014616.
  2. Ambrosino N, Venturelli E, de Blasio F, Paggiaro P, Pasqua F, Vitacca M, Vagheggini G, Clini EM. A prospective multicentric study of pulmonary rehabilitation in patients with chronic obstructive pulmonary disease and different clinical phenotypes. Respiration. 2015;89(2):141-7. doi: 10.1159/000371471. Epub 2015 Jan 28.
  3. Sanguinetti CM, Ambrosino N, Andò F, De Benedetto F, Donner CF, Nardini S, Polverino M, Torchio R, Vagheggini G, Visconti A; Consensus Conference 2013 Group. Standards of suitability for the management of chronic obstructive respiratory diseases. Multidiscip Respir Med. 2014 Dec 18;9(1):65. doi: 10.1186/2049-6958-9-65. eCollection 2014.
  4. Vagheggini G, Vlad EP, Mazzoleni S, Bortolotti U, Guarracino F, Ambrosino N. Outcomes for difficult-to-wean subjects after cardiac surgery. Respir Care. 2015 Jan;60(1):56-62. doi: 10.4187/respcare.03315. Epub 2014 Oct 21.
  5. Di Paco A, Catapano GA, Vagheggini G, Mazzoleni S, Micheli ML, Ambrosino N. Ventilatory response to exercise of elite soccer players. Multidiscip Respir Med. 2014 Apr 2;9(1):20. doi: 10.1186/2049-6958-9-20.
  6. Venturelli E, Crisafulli E, DeBiase A, Righi D, Berrighi D, Cavicchioli PP, Vagheggini G, Dabrosca F, Balbi B, Paneroni M, Bianchi L, Vitacca M, Galimberti V, Zaurino M, Schiavoni G, Iattoni A, Ambrosino N, Clini EM. Efficacy of temporary positive expiratory pressure (TPEP) in patients with lung diseases and chronic mucus hypersecretion. The UNIKO® project: a multicentre randomized controlled trial. Clin Rehabil. 2013 Apr;27(4):336-46. doi: 10.1177/0269215512458940. Epub 2012 Sep 11.
  7. Ambrosino N, Venturelli E, Vagheggini G, Clini E. Rehabilitation, weaning and physical therapy strategies in chronic critically ill patients. Eur Respir J. 2012 Feb;39(2):487-92. doi: 10.1183/09031936.00094411. Epub 2011 Dec 1. Review.
  8. Crisafulli E, Venturelli E, Biscione G, Vagheggini G, Iattoni A, Lucic S, Ambrosino N, Pasqua F, Cesario A, Clini EM. Exercise performance after standard rehabilitation in COPD patients with lung hyperinflation. Intern Emerg Med. 2014 Feb;9(1):23-31. doi: 10.1007/s11739-011-0727-z. Epub 2011 Nov 22.
  9. Ambrosino N, Janah N, Vagheggini G. Physiotherapy in critically ill patients. Rev Port Pneumol. 2011 Nov-Dec;17(6):283-8. doi: 10.1016/j.rppneu.2011.06.004. Epub 2011 Jul 22. Review.
  10. Montagnani G, Vagheggini G, Panait Vlad E, Berrighi D, Pantani L, Ambrosino N. Use of the Functional Independence Measure in people for whom weaning from mechanical ventilation is difficult. Phys Ther. 2011 Jul;91(7):1109-15. doi: 10.2522/ptj.20100369. Epub 2011 May 19.
  11. Carpenè N, Vagheggini G, Panait E, Gabbrielli L, Ambrosino N. A proposal of a new model for long-term weaning: respiratory intensive care unit and weaning center. Respir Med. 2010 Oct;104(10):1505-11. doi: 10.1016/j.rmed.2010.05.012. Epub 2010 Jun 11.

Studi cognitivo-psicologici in collaborazione con Auxilium Vitae

Progetti - -

Numerosi studi clinici di tipo osservazionale ed interventistico sono condotti in area cardiorespiratoria e neurologica di Auxilium Vitae, e principalmente hanno come oggetto l’analisi dei vari aspetti dell’outcome riabilitativo, la fisiologia dell’esercizio e la valutazione di tecniche o dispositivi, o particolari schemi di trattamento. Alcuni studi sono condotti nell’ambito di trial multicentrici, talvolta supportati da contributo non condizionato di aziende produttrici di dispositivi elettromedicali.

Questi studi rappresentano una attività di ricerca corrente, cui contribuiscono le diverse figure professionali di Auxilium Vitae, che produce una importante parte delle presentazioni a congressi e pubblicazioni scientifiche, oltre alla collaborazione con importanti centri riabilitativi italiani ed internazionali.

Numerosi studi clinici e di fisiopatologia sono svolti in ambito cognitivo-psicologico, con ottimi risultati in particolare nella valutazione del paziente con eminegligenza ed afasia e nella riabilitazione del paziente comatoso a seguito di trauma cranico.

Di seguito una rassegna degli studi cognitivo-psicologici in corso o recentemente conclusi, e delle più recenti e significative pubblicazioni ISI prodotte.

Studi cognitivo-psicologici

Titolo Progetto Responsabile Tipologia Progetto
Risposte psicologiche a un percorso di riabilitazione cardiologica integrato da monitoraggio psicologico sistematico D. Gaci Scaletti
(Auxilium Vitae)		 Osservazionale
Monocentrico
Spontaneo
Valutazione del Locus of Control psicologico in soggetti con BPCO sottoposti a Riabilitazione Respiratoria F. Moretti
(Auxilium Vitae)		 Osservazionale
Monocentrico
Spontaneo
No Profit
Confronto del Oxford Cognitive Screen e Mini Mental State Examination nella valutazione cognitive di soggetti con ictus M. Caputo
(Auxilium Vitae)
Promotore: Italian OCS Group		 Multicentrico
Osservazionale
No Profit
Studio fMRI della progressione da stato vegetativo a stato di minima coscienza F. Tomaiuolo
(Auxilium Vitae)		 Monocentrico
Osservazionale
Finanziamento Fondazione CRV
Valore prognostico di alcuni indici neuroradiologici di danno cerebrale negli esiti di trauma cranico severo, correlazione con l’outcome. Premio “Dolce” SIRN 2017 M.C. Carboncini
(UNIPI)
F. Tomaiuolo
(Auxilium Vitae)		 Multicentrico
Osservazionale
No Profit
Diagnosi, prognosi del trattamento riabilitativo del paziente con
Eminegligenza o Afasia		 F. Tomaiuolo
(Auxilium Vitae)		 Monocentrico
Osservazionale
No Profit
Bibliografia STUDI COGNITIVO PSICOLOGICI
  1. Basagni B, Luzzatti C, Navarrete E, Caputo M, Scrocco G, Damora A, Giunchi L, Gemignani P, Caiazzo A, Gambini MG, Avesani R, Mancuso M, Trojano L, De Tanti A. VRT (verbal reasoning test): a new test for assessment of verbal reasoning. Test realization and Italian normative data from a multicentric study. Neurol Sci. 2017 Apr;38(4):643-650. doi: 10.1007/s10072-017-2817-9. Epub 2017 Jan 17.
  2. Mancuso M, Demeyere N, Abbruzzese L,Damora A, Varalta V, Pirrotta F, Antonucci G, Matano A, Caputo M, Caruso MG, PontiggiaGT, Coccia M, Cianciarelli I, Zoccolotti P, and the Italian OCS Group* A comparison of the Oxford Cognitive Screen and Mini Mental State Examination in the cognitive assessment of patients with stroke. European Journal of Neurology, accepted.
  3. Tomaiuolo F, Cecchetti L, Owen AM, Logi F, Malasoma F, Cozza S, Pietrini P, Ricciardi E. Progression from vegetative to minimally conscious state is associated with changes in brain neural response to passive tasks: A longitudinal single-case fMRI study. J Int Neuropsychol Soc. 2016 Jul;22(6):620-30. doi: 10.1017/S1355617716000485.
  4. Thiebaut de Schotten M, Tomaiuolo F, Aiello M, Merola S, Silvetti M, Lecce F, Bartolomeo P, Doricchi F. Damage to white matter pathways in subacute and chronic spatial neglect: a group study and 2 single-case studies with complete virtual “in vivo” tractography dissection. Cereb Cortex. 2014 Mar;24(3):691-706. doi:10.1093/cercor/bhs351. Epub 2012 Nov 15. PubMed PMID: 23162045.
  5. Tomaiuolo F, Bivona U, Lerch JP, Di Paola M, Carlesimo GA, Ciurli P, Matteis M, Cecchetti L, Forcina A, Silvestro D, Azicnuda E, Sabatini U, Di Giacomo D, Caltagirone C, Petrides M, Formisano R. Memory and anatomical change in severe non missile traumatic brain injury: ‚1 vs. 8 years follow-up. Brain Res Bull. 2012 Mar 10;87(4-5):373-82. doi: 10.1016/j.brainresbull.2012.01.008. Epub 2012 Jan 24. PubMed PMID: 22289841.
  6. Mancuso M, Capitani D, Ferroni L, Caputo M, Bartalini B, Abbruzzese L, Pirrotta F, Rossi G, Pacini M, Spaccavento S, Asnicar M, Farinello C, Gemignani P, Cantagallo A. Efficacy of Prisms in Neglect Treatment: A Randomized Single Blind Study Int J Phys Med Rehabil 2016, 4:4 DOI:10.4172/2329-9096.1000355
  7. Cecchetti L, Tomaiuolo F, Ricciardi E. Luci e ombre delle neuroimmagini nella valutazione dei disordini di coscienza. In ‘Il teatro della coscienza: autori, attori, spettatori’, B. Rossi, M. C. Carboncini (Eds.) – Felici Edizioni, Pisa, 2015 – ISBN: 978-88-6940-008-7
  8. Mancuso M, Rosadoni S, Capitani D, Bickerton WL, Humphreys GW, De Tanti A, Zampolini M, Galardi G, Caputo M, De Pellegrin S, Angelini A, Bartalini B, Bartolo M, Carboncini MC, Gemignani P, Spaccavento S, Cantagallo A, Zoccolotti P, Antonucci G.Italian standardization of the Apples Cancellation Test. Neurol Sci. 2015 Jul;36(7):1233-40. doi: 10.1007/s10072-015-2088-2. Epub 2015 Jan 25.
  9. Bonifazi S, Tomaiuolo F, Altoè G, Ceravolo MG, Provinciali L, Marangolo P. Action observation as a useful approach for enhancing recovery of verb production: new evidence from aphasia. Eur J Phys Rehabil Med. 2013 Aug;49(4):473-81. Epub 2013 Mar 13.
  10. Logi F, Pasqualetti P, Tomaiuolo F. Predict recovery of consciousness in post-acute severe brain injury: the role of EEG reactivity. Brain Inj. 2011;25(10):972-9. doi: 10.3109/02699052.2011.589795. Epub 2011 Jul 12. PubMed PMID: 21745174.
  11. Marangolo P, Marinelli CV, Bonifazi S, Fiori V, Ceravolo MG, Provinciali L, Tomaiuolo F. Electrical stimulation over the left inferior frontal gyrus (IFG) determines long-term effects in the recovery of speech apraxia in three chronic aphasics. Behav Brain Res. 2011 Dec 1;225(2):498-504. doi: 10.1016/j.bbr.2011.08.008. Epub 2011 Aug 12. PubMed PMID: 21856336.
  12. Tomaiuolo F, Voci L, Bresci M, Cozza S, Posteraro F, Oliva M, Doricchi F. Selective visual neglect in right brain damaged patients with splenial interhemispheric disconnection. Exp Brain Res. 2010 Oct;206(2):209-17. doi: 10.1007/s00221-010-2230-6. Epub 2010 Apr 6. PubMed PMID: 20369232.

Bioingegneria della Riabilitazione

Progetti - -

La ricerca nell’ambito delle applicazioni della bioingegneria alla riabilitazione è condotta principalmente in collaborazione con il Dipartimento di Biorobotica della Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa, e si è avvalsa della presenza di dispositivi robotici per la riabilitazione dell’arto superiore e del polso (InMotion2, InMotion 3, MOTORE), e di altri dispositivi per la neuro riabilitazione. A questa attività si è affiancato lo studio della interazione uomo-macchina durante ventilazione meccanica, e lo sviluppo di modelli di tele monitoraggio e tele riabilitazione.

Laboratorio di Bioingegneria della Riabilitazione

Titolo Progetto Responsabile Tipologia Progetto
Utilizzo di un sistema robotico per la riabilitazione dell’arto superiore  di pazienti condanno neurologico in fase sub-acuta e cronica (InMOTION2) (2754/2009) F. Posteraro
S. Mazzoleni		 Monocentrico, Spontaneo, Dispositivi/Presidi medici
Studio clinico longitudinale per la riabilitazione del polso in pazienti  emiparetici mediante sistema robotico (InMOTION3) (3919/2013) F. Posteraro/S. Mazzoleni
Monocentrico Spontaneo		 Dispositivi/Presidi medici
Studio sham randomizzato controllato per la riabilitazione robotica e stimolazione transcranica a corrente diretta nel  recupero motorio dell’arto superiore nei pazienti post-ictus in fase subacuta (3918/2014) F. Posteraro/S. Mazzoleni Monocentrico, Spontaneo, Dispositivi/Presidi medici
Analisi dell’interazione paziente ventilatore di soggetti con difficoltoso svezzamento dalla ventilazione meccanica invasiva (3340/2011) G. Vagheggini/S. Mazzoleni T Monocentrico, Spontaneo, Dispositivi/Presidi medici
Utilizzo di un sistema robotico per la riabilitazione dell’arto superiore  di pazienti post-ictus in fase sub-acuta e cronica (MOTORE) F. Posteraro/S. Mazzoleni Monocentrico, Spontaneo, Dispositivi/Presidi medici

Studi clinico-riabilitativi in collaborazione con Auxilium

Progetti - -

Numerosi studi clinici di tipo osservazionale ed interventistico sono condotti in area cardiorespiratoria e neurologica di Auxilium Vitae, e principalmente hanno come oggetto l’analisi dei vari aspetti dell’outcome riabilitativo, la fisiologia dell’esercizio e la valutazione di tecniche o dispositivi, o particolari schemi di trattamento. Alcuni studi sono condotti nell’ambito di trial multicentrici, talvolta supportati da contributo non condizionato di aziende produttrici di dispositivi elettromedicali.

Questi studi rappresentano una attività di ricerca corrente, cui contribuiscono le diverse figure professionali di Auxilium Vitae, che produce una importante parte delle presentazioni a congressi e pubblicazioni scientifiche, oltre alla collaborazione con importanti centri riabilitativi italiani ed internazionali.

Numerosi studi clinici e di fisiopatologia sono svolti in ambito cognitivo-psicologico, con ottimi risultati in particolare nella valutazione del paziente con eminegligenza ed afasia e nella riabilitazione del paziente comatoso a seguito di trauma cranico.
Di seguito una rassegna degli studi clinico-riabilitativi in corso o recentemente conclusi, e delle più recenti e significative pubblicazioni ISI prodotte.

Studi clinico-riabilitativi

Titolo Progetto Responsabile Tipologia Progetto
Studio randomizzato controllato di fattibilità clinica di un programma di tele-riabilitazione respiratoria in pazienti affetti da patologia respiratoria cronica a seguito di riacutizzazione (3472/2011) G. Vagheggini (Auxilium Vitae) Monocentrico, Spontaneo
Valutazione dell’effetto aggiuntivo della ventilazione meccanica non invasiva (VMN) in corso di esercizio in un programma di allenamento al cicloergometro in pazienti con insufficienza respiratoria cronica in VMNI domiciliare notturna (667/2011CEC FSM) K. Foglio (FSM Lumezzane)
G. Vagheggini (Auxilium Vitae)		 Multicentrico, Spontaneo, No Profit
Valutazione dei disturbi della deglutizione in soggetti con difficoltoso svezzamento dalla ventilazione meccanica A. Bartolini
M. Bilei (Auxilium Vitae)		 Monocentrico, Osservazionale, Spontaneo
Uso dei battiti binaurali come premedicazione non farmacologica in soggetti anziani da sottoporre ad interventi ortopedici maggiori. Studio randomizzato controllato (NCT02712749) A. Tani (Anestesia e Rianimazione AVC)
F. Moretti (Auxilium Vitae) F. Tomaiuolo (Auxilium Vitae) G. Vagheggini (Auxilium V.)		 Trial Randomizzato Controllato, Monocentrico, Spontaneo
Bibliografia LABORATORIO DI BIOINGEGNERIA DELLA RIABILITAZIONE
  1. Ambrosino N, Vitacca M, Dreher M, Isetta V, Montserrat JM, Tonia T, Turchetti G, Winck JC, Burgos F, Kampelmacher M, Vagheggini G; ERS Tele-Monitoring of Ventilator-Dependent Patients Task Force. Tele-monitoring of ventilator-dependent patients: a European Respiratory Society Statement. Eur Respir J. 2016 Sep;48(3):648-63. doi: 10.1183/13993003.01721-2015. Epub 2016 Jul 7.
  2. Mazzoleni S, Montagnani G, Vagheggini G, Buono L, Moretti F, Dario P, Ambrosino N. Interactive videogame as rehabilitation tool of patients with chronic respiratory diseases: preliminary results of a feasibility study. Respir Med. 2014 Oct;108(10):1516-24. doi: 10.1016/j.rmed.2014.07.004. Epub 2014 Jul 16.
  3. Vagheggini G, Mazzoleni S, Vlad Panait E, Navalesi P, Ambrosino N. Physiologic response to various levels of pressure support and NAVA in prolonged weaning. Respir Med. 2013 Nov;107(11):1748-54. doi: 10.1016/j.rmed.2013.08.013. Epub 2013 Aug 30.

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