Assenza di battito: lo smartwatch rileva l'arresto cardiaco e chiama i soccorsi

L'assenza di battito è il segnale più critico di un arresto cardiaco. Secondo la American Red Cross, le probabilità di sopravvivenza si riducono del 10% per ogni minuto in cui CPR e defibrillazione vengono ritardate. Ogni anno milioni di persone nel mondo muoiono per arresto cardiaco, e quasi la metà degli eventi avviene senza testimoni, spesso in casa, lontano da qualsiasi possibilità di soccorso immediato. Ridurre il tempo che intercorre tra la perdita del polso e l'arrivo dei soccorsi potrebbe fare la differenza tra la vita e la morte.

Jake Sunshine, professore associato alla Scuola di Medicina dell’Università di Washington e scienziato presso Google, ha costruito parte del suo lavoro proprio attorno a questo problema. La sua risposta è un wearable, uno smartwatch, capace di rilevare l'assenza di battito in autonomia e attivare una chiamata di soccorso automatica. Sunshine ha presentato questa tecnologia in un seminario presso UniSR, ospite del Prof. Alberto Zangrillo, ordinario di Anestesia e direttore dell'Unità Operativa di Anestesia e Rianimazione Generale e Chief Clinical Officer dell'Ospedale San Raffaele, che è a guida di un progetto europeo sulla rilevazione precoce degli eventi cardiovascolari maggiori (arresto cardiaco e infarto del miocardio) a partire dai dati dello smartwatch.

Lo smartwatch che rileva l’assenza di battito

I dispositivi indossabili monitorano già frequenza cardiaca, attività fisica e qualità del sonno. La transizione da strumenti di monitoraggio passivo a sistemi di intervento attivo in emergenza è la frontiera su cui lavora Sunshine. Un dispositivo che misura il polso in continuo può accorgersi della sua assenza e agire di conseguenza. «Il nostro focus specifico è l'arresto cardiaco in assenza di testimoni, cioè quando viene rilevata la perdita del polso che accompagna questo evento e non c'è nessuno intorno che possa chiamare i soccorsi». Sunshine specifica che questa tecnologia opera solo con il consenso del diretto interessato e se lui o lei scelgono di usarla.

La sfida dell'algoritmo: riconoscere l'assenza di battito senza falsi allarmi

Tradurre questa intuizione in un sistema affidabile richiede di superare diversi ostacoli. Il primo è tecnico: il segnale raccolto dal polso è intrinsecamente più debole rispetto a quello rilevato in altre parti del corpo. Per di più, movimento, postura, e caratteristiche individuali introducono variabilità e rumore che rendono più difficile la corretta rilevazione di un arresto cardiaco in corso.

Il secondo ostacolo è metodologico. «Per ragioni etiche e logistiche, non c’è un modo diretto per raccogliere grandi quantità di dati su arresti cardiaci reali in condizioni controllate, per addestrare la tecnologia», spiega Sunshine. «Per questo motivo, abbiamo combinato dati clinici esistenti in letteratura con simulazioni in laboratorio e in collaborazione con cardiologi specializzati». La combinazione di questi approcci ha permesso di allenare il sistema a riconoscere l’assenza di battito.

Il problema dei falsi positivi

La sfida tecnica principale riguarda i falsi positivi. «Il sistema che abbiamo progettato è connesso ai servizi di emergenza, che sono una risorsa pubblica. Non possiamo permetterci di sovraccaricarli con chiamate non giustificate».

Per questo motivo, l'algoritmo dello smartwatch funziona a più stadi. Prima di allertare i servizi d’emergenza, analizza il segnale, verifica la presenza di qualsiasi traccia residua di polso, integra dati da sensori diversi e interagisce con l’utente, producendo una vibrazione insistente e vistosa. «Solo se la persona non risponde al segnale, per esempio muovendo il braccio o toccando il display, allora lo smartwatch chiama i soccorsi».

Dati reali dopo il lancio: cosa dicono i risultati ad oggi

Dopo la validazione e i primi risultati pubblicati su Nature, la tecnologia è stata introdotta sul mercato europeo e successivamente negli Stati Uniti. I dati raccolti dopo il lancio hanno confermato la solidità dell'approccio messo a punto da Sunshine e colleghi. «La frequenza dei falsi positivi è risultata inferiore a quanto osservato nelle nostre ricerche precedenti al lancio, e non abbiamo ricevuto segnalazioni negative dai servizi di emergenza legate a un sovraccarico di chiamate improprie».

Verso una nuova infrastruttura indossabile

Secondo Sunshine, in futuro la tecnologia che c’è dietro questi wearable “intelligenti” diventerà parte integrante di svariati strumenti, non solo degli smartwatch. «Il nostro obiettivo è portare il dispositivo su tutti i dispositivi indossabili, così come oggi sono standard i rilevatori di fumo o gli airbag nelle automobili, nati in origine come optional e poi diventati elementi strutturali di sicurezza».

Nel caso dei wearable, la posta in gioco è molto ampia. In futuro, Sunshine punta ad ampliare queste capacità. Per chi si forma oggi, questo scenario costituisce già un campo di lavoro concreto, in cui la capacità di leggere i dati, comprendere i contesti clinici e progettare sistemi affidabili affiancherà e integrerà il lavoro dei professionisti e delle professioniste della medicina di domani.

Fare ricerca tra accademia e industria

Il percorso di ricerca di Sunshine offre anche uno sguardo interessante su come cambia il lavoro di ricerca quando si attraversano i confini tra università e azienda. La sua esperienza racconta una continuità tra le due realtà, piuttosto che una separazione. «Ho avuto la fortuna di fare ricerca sia in università che in un'organizzazione di ricerca e sviluppo aziendale, e secondo me le due esperienze si assomigliano più di quanto si pensi. Del resto, Google ha una cultura della ricerca che affonda le proprie radici nella sua stessa origine, essendo stata fondata da due studenti nel corso del loro dottorato».

Questa traiettoria aiuta a leggere anche la natura del progetto sullo smartwatch. Da un lato il rigore metodologico, la validazione clinica, la pubblicazione scientifica. Dall'altro la capacità di scalare, integrare la tecnologia in dispositivi indossabili e far dialogare tra loro infrastrutture reali, come i servizi di emergenza. Studenti e giovani ricercatori che vogliano sviluppare e anche commercializzare tecnologie simili hanno bisogno di acquisire competenze trasversali e di cercare collaborazioni multidisciplinari.

Il consiglio di Sunshine ai giovani ricercatori che sognano un percorso simile è molto diretto . «Sviluppa una nicchia, un'area di competenza su cui sei davvero appassionato e che ha un impatto reale sulla vita delle persone. Poi costruisci le competenze per fare ricerca di qualità, il tipo di ricerca che regge la peer review e, allo stesso tempo, ha la capacità di aiutare molte persone», è il consiglio che Sunshine lascia ai giovani e alle giovani che vogliono seguire il suo esempio.