Chi:

Istituzioni coinvolte:

Lo studio è nato da una collaborazione fra la spin-off dell’Università Sapienza di Roma “BrainSigns”, il Dipartimento di Medicina Molecolare della Sapienza e il Dipartimento di Scienze Informatiche dell’Università di Verona.

Personale che ha eseguito la ricerca:

Il gruppo di ricerca di BrainSigns e della Sapienza di Roma, composto dai dottori Gianluca Borghini, Pietro Aricò e Gianluca Di Flumeri, e guidato dal prof. Fabio Babiloni dell’Università (Direttore scientifico di BrainSigns), mentre per l’Università di Verona hanno partecipato la prof.ssa Gloria Menegaz, il prof. Paolo Fiorini e la dott.ssa Silvia Francesca Storti.

Che cosa:

Tutti noi possiamo svolgere un particolare compito assegnatoci e farci valutare relativamente alla sua effettiva esecuzione. Ma risultava sino ad oggi impossibile comprendere da parte dell’addestratore se l’esecuzione del compito avesse “saturato” la capacità cognitiva dello studente stesso, e quindi gli avesse impedito di far fronte ad eventuali difficoltà od eventi inaspettati in maniera efficace.

Infatti, valutare solo se un compito è fatto in modo corretto non dice nulla sulla difficoltà affrontata dal nostro cervello nel risolverlo. Il compito è stato eseguito con “disinvoltura”, oppure ha richiesto quasi tutte le risorse cerebrali dello studente?

Questo quesito è importante in certi mestieri, in cui la capacità cognitiva “residua” è fondamentale per poter fronteggiare “imprevisti”, potenzialmente pericolosi, durante l’esecuzione del compito considerato. Si pensi per esempio ad un pilota di aerei, oppure ad un chirurgo durante una operazione. E’ fondamentale che tali persone abbiano capacità cognitive non completamente assorbite dalla specifica esecuzione del compito, in modo da poter essere pronti a fronteggiare l’eventuale emergenza.

Uno studio condotto dal personale della Sapienza e dalla sua spin-off BrainSigns, in collaborazione con l’Università di Verona, ha mostrato che è possibile asserire in maniera obbiettiva quando le persone che si addestrano con il robot chirurgico “Da Vinci” ed il suo simulatore “Acteon”, sviluppato da BBZ srl, risultano effettivamente pronte per eseguire bene i compiti assegnati.  

Tramite la registrazione dell’attività cerebrale con l’elettroencefalografia (EEG) ed impiegando una tecnologia messa a punto dal gruppo di ricerca di Sapienza-BrainSigns, nell’ambito dell’addestramento di piloti di aerei e di controllori di volo in precedenti progetti di ricerca europei, è stato possibile ottenere una misura oggettiva del grado di “impegno” cerebrale durante l’esecuzione dei compiti assegnati agli apprendisti chirurghi sia con il sistema “Da Vinci” che con il simulatore “Actaeon”.

Con tale misura si può valutare, indipendentemente dall’esecuzione del compito specifico, quanta “riserva cognitiva” l’apprendista ha a disposizione per la gestione degli eventuali imprevisti che possono occorrere durante lo svolgimento del compito stesso.

I risultati ottenuti nelle sperimentazioni hanno mostrato come tale indice di “riserva cognitiva” possa individuare nel corso del loro addestramento il momento in cui gli apprendisti effettivamente riescono a svolgere il compito sperimentale in sicurezza.

Quando, Dove:

Il 16 Agosto, nell’ambito della 38esima Conferenza mondiale di Bioingegneria negli USA (IEEE-EMBC), verranno presentati i risultati dello studio condotto su un gruppo di studenti di medicina durante l’addestramento in ambito chirurgico con il robot chirurgico “Da Vinci” ed il suo simulatore “Actaeon” realizzato dalla spin-off universitaria BBZ srl di Verona.

Perchè:

Non esiste attualmente un modo per valutare se l’apprendista riesce a compiere il compito assegnato mantenendo a disposizione abbastanza risorse cerebrali per fronteggiare eventuali imprevisti ed inconvenienti. Ad oggi sono disponibili solo questionari in cui indicare la percezione della difficoltà nell’esecuzione del compito stesso (il più comune fra questi è il NASA-TLX) da parte dell’apprendista. E’ evidente che una misura oggettiva ed indipendente da percezioni soggettive di difficoltà o “sicurezza” nel padroneggiare il compito affidato è fondamentale in certe applicazioni (trasporti pubblici, medicina).

In che modalità si è svolta la ricerca:

Presso il Dip. di Computer Science dell’Università di Verona, una equipe di ricercatori dell’Università Sapienza di Roma e della spin-off della Sapienza “BrainSigns”, composto dai dottori Gianluca Borghini, Pietro Aricò e Gianluca Di Flumeri, ha misurato l’attività cerebrale di un gruppo di studenti di medicina durante l’addestramento di tre settimane all’impiego del robot chirurgico “Da Vinci” (il più diffuso al mondo) e del sistema “Actaeon”, simulatore compatto del robot “Da Vinci” realizzato dalla spin-off universitaria BBZ srl di Verona con l’obiettivo di fornire un dispositivo di facile accessibilità per l’addestramento al “Da Vinci” stesso. . Alla ricerca hanno anche partecipato i professori Gloria Menegaz, Paolo Fiorini e la dott.ssa Silvia Francesca Storti del Dipartimento di Computer Science di Verona. Tra Verona e Roma sono stati registrati un totale di 28 soggetti durante il loro addestramento con i sistemi robotici descritti. 

Con quali mezzi:

Sono stati impiegati dispositivi di misura EEG portatili forniti da BrainSigns, il robot chirurgico “Da Vinci” ed il simulatore “Acteon” della BBZ srl di Verona.

Fig. 1 Un momento della sperimentazione eseguita presso il Dip. di Computer Science di Verona. Si nota la persona con la cuffia di registrazione EEG durante l’utilizzo del robot chirurgico “Da Vinci”. A sinistra si possono notare i bracci robotici controllati dai movimenti dalle mani dello studente registrato. In alto a destra si può notare lo schermo che riproduce il visore del robot “Da Vinci”.

Fig. 2 Il simulatore “Actaeon” della BBZ srl di Verona che simula il robot chirurgico “Da Vinci” e che è stato impiegato nelle sperimentazioni. Nella figura si vede lo studente con i sensori EEG durante lo svolgimento del compito assegnato.