Assessment of new technologies and solutions for tele-rehabilitation and tele-monitoring for individuals with motor disabilities

This thesis explores the integration of emerging technologies into tele-rehabilitation and tele-monitoring frameworks for individuals with motor disabilities. This research responds to critical challenges in modern healthcare, including the increasing prevalence of chronic health and motor impairments and the growing need for scalable, cost-effective, and patient-centred rehabilitation solutions. Traditional in-clinic rehabilitation, while effective, is resource-intensive and often inaccessible for patients facing geographical, financial or health-related barriers. In this context, tele-rehabilitation and tele-monitoring hold the potential to transform rehabilitation by utilizing digital technologies to provide remote, patient-centred care. Through a series of methodologically rigorous studies, this thesis evaluates the technical accuracy, clinical relevance, and feasibility of innovative motion analysis tools and their application in remote and hybrid care models. Specifically, it is structured around four primary research studies, each contributing to the broader goal of advancing knowledge in the field of remote rehabilitation approaches for individuals with various conditions, such as hemiplegia and long COVID-19. Overall, the findings underscore the transformative potential of integrating validated technologies—such as IMU-based systems and optical sensors like the Microsoft Kinect—into tele-rehabilitation frameworks. These tools not only offer reliable alternatives to traditional motion capture systems but also support continuous, personalized, and accessible assessments across diverse care settings. Furthermore, by incorporating features such as biofeedback and gamification, the proposed digital frameworks enhance patient engagement and adherence to therapy, both critical to successful rehabilitation outcomes. In conclusion, this thesis highlights how the strategic integration of emerging technologies can reshape motor rehabilitation paradigms, fostering more equitable, accessible, and sustainable models of care. The findings provide a solid scientific and technological foundation for the future implementation of effective tele-rehabilitation systems, opening new perspectives for the long-term management of motor disabilities.

Questa tesi esplora l'integrazione di nuove tecnologie per l’analisi del movimento nei framework di tele-riabilitazione e tele-monitoraggio per individui con disabilità motorie. La ricerca risponde a sfide critiche della sanità moderna, come l'aumento della prevalenza di disabilità motorie e patologie croniche, e alla crescente necessità di soluzioni riabilitative economiche, adattabili e incentrate sul paziente. La riabilitazione tradizionale in clinica, sebbene efficace, è spesso costosa e con difficoltà di accesso per i pazienti con barriere geografiche, economiche o sanitarie. In questo contesto, la tele-riabilitazione e il tele-monitoraggio hanno il potenziale di trasformare l'assistenza sanitaria, utilizzando le tecnologie digitali per offrire cure a distanza, personalizzate e focalizzate sul paziente. Attraverso una serie di studi, questa tesi valuta l'accuratezza tecnica, la rilevanza clinica e la fattibilità dell’impiego di tecnologie innovative per l'analisi del movimento e la loro applicazione in modelli di cura a distanza. Nello specifico, il lavoro si articola in quattro studi principali, ciascuno dei quali contribuisce ad ampliare la conoscenza sugli approcci riabilitativi a distanza per persone con diverse condizioni, come l’emiplegia e il long COVID-19. Nel complesso, i risultati di questo studio evidenziano il potenziale innovativo derivante dall’integrazione di tecnologie validate, quali i sistemi basati su IMU e sensori ottici (tra cui la serie Microsoft Kinect), nel contesto della teleriabilitazione. Questi strumenti si presentano come soluzioni affidabili e accessibili rispetto ai tradizionali metodi di analisi del movimento, consentendo valutazioni personalizzate e continue in ambienti clinici e domiciliari. L’integrazione di funzionalità interattive, come il biofeedback e la gamification, contribuisce inoltre a migliorare il coinvolgimento del paziente e l’aderenza ai percorsi terapeutici. In conclusione, la presente tesi sottolinea come l'adozione strategica di tecnologie emergenti possa ridisegnare i paradigmi della riabilitazione motoria, favorendo modelli di cura più equi, accessibili e sostenibili, e fornendo una solida base scientifica e tecnologica per l’implementazione futura di sistemi di tele-riabilitazione efficaci, con nuove prospettive per la gestione a lungo termine delle disabilità motorie.