Satellite technology-based applications in healthcare : a systematic analysis of opportunities and challenges

This study examines the state of the art and the maturity adoption of the satellite-based applications in the healthcare domain. Moreover, it deepens the main drivers and barriers for their effective development. Indeed, living in a more globalized, intertwined, and technologically advanced world has opened the door to a more digital healthcare system able to connect many actors, reach remote locations, and provide coverage at global level, whose exploitation has become even more urgent due the Covid-19 pandemic. Besides, space technologies may be a valid asset to tackle the future healthcare challenges. According to the United Nations Office for Outer Space Affairs and the World Health Organization, earth observation satellites, through continuous monitoring of the environment and atmosphere, may favor the identification of risk factors related to the onset of diseases in the geographical areas analyzed or verify the impacts on the surface caused by calamities. Satellite telecommunications technologies can improve the use of services related to telemedicine, tele-health, tele-epidemiology and emergency management. Navigation technologies can improve the tracking of rescue routes, optimize assistance services on the territory and contribute to the location and tracking of infections in the territory. However, despite the clear linkage of the two domains, literature lacks a holistic view of the phenomenon on the current adoption of space assets in the healthcare domain. Moreover, the factors that limit or foster the development of satellite-based applications in health management and healthcare delivery are still unclear and require a thorough investigation. Therefore, the framework on the relationship between space activities and global health applications elaborated by the United Nations Office for Outer Space Affairs has been adapted and populated with 86 business-cases gathered mainly from a systematic literature review of the ESA public database. The results have been then analyzed to provide a comprehensive and in-depth view of the most relevant trends. The joint combination of satellite and digital technologies appears as the enabling factor to provide an effective service to professional end users and improve quality of health for citizens. The importance of data combination from multiple satellite technologies and additional data is highlighted in many projects as fundamental to develop effective applications. Moreover, a high presence of projects has been observed in the joint domain of earth observation and tele-epidemiology. In this context, the possibility of combining and incorporating data from a plurality of data sources would definitely enable better epidemiology of diseases. In addition, the technical, economic, organizational, socio-cultural and political factors have been explored in terms of barriers to or opportunities for the adoption of satellite-based applications in the healthcare domain. To this end, further information was gathered through a systematic literature review of 89 scientific articles and interviews with 8 internationally recognized experts. Results show how multiple factors could hamper the spread and success of the emerging applications, and how those factors should inform strategic decisions to foster the development of healthcare satellite-based applications in the future. Finally, it has been passed from a general to a country-specific analysis. The possible adoption of satellite applications in the Italian National Health Plan 2020-2025 has been questioned. How the Plan would benefit, from a health and economic impact perspective, from a broader adoption of space-based services has been explained, along with the potential barriers to be overcome. This study may contribute to scientific research, to healthcare practice and to policymaking by offering a comprehensive view to grasp the benefits and challenges in adopting satellite and geospatial data in healthcare. It provides a clear overview of the existing good practices highlighting barriers and opportunities. The proposed synoptic view might be useful also in building a “One Health” network.

Lo studio seguente esamina lo stato dell’arte e la maturità nell’adozione di applicazioni basate su tecnologie satellitari in ambito sanitario. In secondo luogo, esso approfondisce i principali drivers e barriere per il loro sviluppo. Il fatto di abitare in un mondo sempre più globalizzato, interconnesso, e tecnologicamente avanzato, ha aperto la porta ad un sistema sanitario più digitale, con la possibilità di connettere una pluralità di attori, raggiungere luoghi sempre più remoti, e fornire assistenza a livello globale, i cui benefici sono diventati ancor più evidenti durante la pandemia di Covid-19. Le tecnologie satellitari possono essere un asset valido per affrontare le sfide sanitarie del domani. Secondo l’ufficio delle Nazioni Unite per gli affari dello spazio extra-atmosferico (UNOOSA) e l’Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS), l’osservazione satellitare della terra, con il monitoraggio continuo dell’ambiente e dell’atmosfera, può favorire l’identificazione dei fattori di rischio legati a malattie infettive in determinate aree geografiche o verificare l’impatto di calamità sulla superficie terrestre. Le comunicazioni satellitari possono migliorare le prestazioni in ambiti quali la telemedicina, la tele-epidemiologia e situazioni di emergenza. La navigazione satellitare può migliorare i servizi di soccorso, ottimizzare servizi di assistenza sul territorio, e contribuire alla locazione e tracciamento di aree ad alto rischio epidemiologico. Nonostante il chiaro collegamento tra i due domini, la letteratura non presenta una visione olistica del fenomeno dell’adozione di tecnologie satellitari in ambito sanitario. In più, i fattori che limitano o favoriscono lo sviluppo di applicazioni basate su tecnologie satellitari nella gestione sanitaria sono tuttora poco chiari e richiedono un’analisi approfondita. A tale fine, la matrice sulla relazione tra tecnologie satellitari e ambiti sanitari elaborata dall’ufficio delle Nazioni Unite per gli affari dello spazio extra-atmosferico (UNOOSA) è stata adattata e popolata con 86 casi raccolti attraverso una revisione sistematica della letteratura, principalmente dal database pubblico dall’agenzia spaziale europea (ESA). Le informazioni ottenute hanno permesso di fornire una visione complessiva e dettagliata degli attuali trend in tale contesto. L’ utilizzo combinato di tecnologie satellitari e digitali appare come fattore abilitante per fornire servizi efficaci ad utenti professionali e migliora significativamente la qualità dei servizi sanitari ai cittadini. L’ importanza della combinazione di dati provenienti da molteplici tecnologie satellitari e dati aggiuntivi è evidenziata in numerosi progetti come fattore abilitante per lo sviluppo di applicazioni efficaci. Inoltre, una presenza importante di progetti è stata verificata nel dominio di osservazione terrestre e tele-epidemiologia. In questo contesto, la possibilità di combinare e incorporare dati provenienti da una pluralità di fonti ha permesso migliori prestazioni in ambito epidemiologico. Successivamente, sono stati esplorati i fattori tecnici, economici, organizzativi, socio-culturali e politici di barriera o di opportunità per lo sviluppo di applicazioni basate su tecnologie satellitari in ambito sanitario. A tal proposito, maggiore informazione è stata collezionata tramite una revisione sistematica della letteratura di 89 articoli scientifici e attraverso l’aggiunta di interviste di 8 esperti riconosciuti a livello internazionale. I risultati hanno mostrato come molteplici fattori possano ostacolare lo sviluppo e il successo delle applicazioni emergenti, e come questi fattori debbano essere considerati a livello strategico per decisioni volte allo sviluppo efficace di future applicazioni sanitarie basate su tecnologie satellitari. Infine, si è passati da un’analisi generale ad un’analisi nazionale. La possibile adozione di tecnologie satellitari nel Piano Nazionale della Prevenzione (PNP) 2020-2025 è stata discussa. Sono stati argomentati i benefici sanitari ed economici che l’adozione di tecnologie satellitari potrebbe garantire in tale contesto, e sono state menzionate le potenziali barriere da superare per aiutare l’introduzione di tali applicazioni nel Piano. Questo studio può beneficiare la ricerca scientifica, l’ambito sanitario e organi decisionali, attraverso una visione olistica dell’argomento, nel cogliere i benefici e le difficoltà legate all’adozione di tecnologie satellitari in ambito sanitario. La ricerca fornisce una chiara panoramica delle buone pratiche ed evidenzia fattori di ostacolo o di opportunità. La visione sinottica proposta può anche essere utile per costruire un “One Health” network.