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Le nuove tecnologie al servizio della medicina

redazione

Le nuove tecnologie al servizio della medicina

martedì 06 Luglio 2021 - 00:00

Dall’Intelligenza artificiale al 3d: il “progresso” in soccorso della salute

Intelligenza artificiale e realtà aumentata nel futuro delle operazioni cardiovascolari. È l’obiettivo del progetto ‘Artery’ (Autonomous Robotics for Transcatheter dEliveRy sYstems), partito ufficialmente in gennaio con capofila il Politecnico di Milano, finanziato dalla Commissione europea nell’ambito del programma Horizon 2020 di innovazione e potenziamento delle applicazioni della robotica. Collaborano la Fondazione Politecnico, l’Irccs ospedale San Raffaele, la Scuola superiore Sant’Anna di Pisa, l’università Cattolica di Lovanio (Belgio) e tre aziende che contribuiranno alla traslabilità della ricerca: Fbgs, Artiness e Swissvortex.

“Le malattie cardiache strutturali – spiegano dal San Raffaele di Milano – riguarderanno 20 milioni di over 65 nell’Unione europea da qui al 2040, di cui 2,5 mln in Italia. Stenosi aortica, rigurgito mitralico e tricuspidale sono alcuni esempi di queste patologie, che colpiscono soprattutto con l’avanzare dell’età e che presto potrebbero diventare un’emergenza sociale. Attualmente riguardano circa il 12,5% degli italiani”.

Il focus del progetto è sul trattamento non invasivo delle malattie delle valvole del cuore – precisano da via Olgettina – e l’obiettivo di Artery è creare una piattaforma robotica rivoluzionaria che sfrutti l’Ai e la realtà aumentata per sviluppare nuovi sistemi di guida e monitoraggio utili nelle procedure percutanee meno invasive, nonché sistemi capaci di formare e supportare gli operatori rendendo gli interventi più sicuri ed efficaci per il paziente ed eliminando l’uso dei raggi X intra-operatori”.

Per spiegare il senso del progetto, gli esperti del San Raffaele fanno “un parallelo tra il chirurgo e il pilota. In campo aeronautico – ricordano – i simulatori si usano da moltissimo tempo per migliorare l’esperienza di volo, soprattutto in situazioni di criticità. Implementare soluzioni di realtà virtuale nell’ambito delle operazioni cardiovascolari, in cui l’operatore in training sembra in un intervento vero e vive quindi anche le situazioni di stress, significa migliorare radicalmente l’approccio degli interventi. Aggiungere a questo la realtà aumentata significa integrare anche le informazioni su sistemi indossabili. In questo modo il medico non imparerà più sul paziente, ma sul simulatore, senza rischi e con una sicurezza quasi totale”.

Nel progetto Artery – dettaglia una nota – sarà creata una piattaforma robotica che semplificherà le procedure percutanee ed eliminerà l’uso dei raggi-X intra-operatori. Il chirurgo potrà interfacciarsi con il sistema robotico attraverso la realtà aumentata, selezionare il punto target che il catetere deve raggiungere e visualizzare il modello del catetere e dell’albero vascolare del paziente. Il sistema sarà semi-autonomo e le decisioni, guidate dall’intelligenza artificiale, verranno sempre condivise e concordate con l’operatore umano. In pratica, si realizzerà “un sistema immersivo e intuitivo – si legge – in cui la responsabilità e la supervisione saranno dell’operatore, mentre la procedura cardiovascolare sarà eseguita da un robot affiancato da sistemi di controllo, piloti automatici che possano eseguire compiti ripetitivi sostituendosi all’operatore che rimane responsabile dell’intervento”.

“Il progetto Artery – afferma Emiliano Votta, professore associato del Politecnico di Milano – introdurrà due grandi innovazioni che avranno un importante impatto sulle operazioni cardiache: il telecontrollo dei robot attraverso l’Ai e la realtà aumentata, e quindi la possibilità di gestire operazioni complesse in modo intuitivo e potenzialmente da remoto, e l’uso di cateteri sensorizzati, che permetteranno più controllo e precisione nei movimenti del catetere dentro il corpo del paziente. Queste innovazioni renderanno gli interventi percutanei sul cuore più semplici da imparare e da eseguire, e più sicuri per pazienti e operatori”.

“La simulazione rappresenta un passo essenziale per l’applicazione delle nuove tecnologie nella pratica clinica – dichiara Francesco Maisano, direttore dell’Heart Valve Center del San Raffaele -. Grazie ai simulatori, all’intelligenza artificiale e alla realtà aumentata si lavorerà con più elevati standard di sicurezza e con risultati migliori. Anche sul lato della formazione, grazie al simulatore restituiremo ai medici in formazione la possibilità di provare senza timore di sbagliare e senza pericolo per i pazienti”.

All’ospedale Niguarda di Milano trapianto di fegato con stampa 3d

MILANO – Un trapianto di fegato unico nel suo genere è stato portato a termine all’ospedale Niguarda di Milano. L’équipe di specialisti guidata da Luciano De Carlis ha infatti ha infatti effettuato un trapianto di fegato da donatore vivente che ha avuto come protagonisti il figlio in veste di donatore e il padre in veste di ricevente. Il modello tridimensionale del fegato del donatore è stato stampato con un gel biosimilare che mima la consistenza dei tessuti biologici: una ricostruzione in scala 1:1 con identico peso dell’organo e anatomia dei vasi e delle strutture fedele al 100%. Il “clone in 3D” è stato realizzato incrociando i dati della risonanza magnetica e della TC del fegato del donatore.

“C’era bisogno di un organo in tempi rapidi, così entrambi i figli del paziente si sono proposti per la donazione, che prevede l`asportazione di circa il 50-60% del fegato che viene utilizzato per il trapianto- spiega De Carlis, direttore della Chirurgia Generale e dei Trapianti -. Sono stati stampati gli organi di entrambi. Solo così ci si è resi conto che uno dei due presentava un’anomalia che probabilmente avrebbe impedito la buona riuscita dell’intervento, così si è optato per il secondo”.

La possibilità di avere a disposizione sia il modello 3D dell’organo sia l’estratto dell’albero circolatorio dei vasi irroranti e delle vie biliari è stato di grande utilità – aggiunge De Carlis -. Non solo per le fasi preparatorie dell’intervento ma anche come riscontro in più durante l’operazione, che richiede procedure molto delicate di isolamento dei vasi sanguigni e delle vie biliari dell’organo da prelevare. Avere a portata di mano la ricostruzione in scala 1:1 dell’organo durante l’intervento per osservare i riferimenti anatomici, riprodotti fedelmente, ha facilitato le diverse fasi del prelievo”.

L’intervento è stato possibile grazie alla collaborazione con “Printmed-3d”, il primo Centro di competenza lombardo di stampa 3D e realtà virtuale per la medicina personalizzata.

“ImmUnion”, il progetto dell’Università di Parma che punta a sviluppare una bio-molecola artificiale

PARMA – Il progetto ImmUnion, portato avanti da due giovani ricercatrici dell’Università di Parma, è stato tra i premiati nella terza edizione di ReActor, la scuola di orientamento all’imprenditorialità per scienziati con idee innovative e ad alto potenziale di crescita organizzata da Fondazione Golinelli di Bologna in collaborazione con le Università di Bologna, Modena e Reggio Emilia, Parma, Ferrara e Padova, con il Cnr (area ricerca di Bologna) e l’Istituto Ortopedico Rizzoli. “L’idea di partecipare a ReActor con il progetto ImmUnion è nata dal desiderio di mettere a frutto in un contesto imprenditoriale l’esperienza e le conoscenze maturate in anni di ricerca condotta all’interno di laboratori accademici e di acquisire uno sguardo più consapevole su un mondo, quello dell’impresa, con cui non avevamo finora avuto occasione di interagire direttamente”, raccontano Valentina Garrapa e Ilaria Minato, entrambe con un dottorato di ricerca in Biotecnologie e Bioscienze presso il dipartimento di Scienze Chimiche, della Vita e della Sostenibilità Ambientale dell’Università di Parma.

“L’idea imprenditoriale presentata a ReActor – spiega l’Università di Parma – riguarda, in particolare, lo sviluppo di una bio-molecola artificiale, denominata ImmunoTag, costituita da un frammento ingegnerizzato della tossina tetanica. Grazie a questa caratteristica l’ImmunoTag, coniugato geneticamente a un anticorpo a singola catena, è in grado di richiamare su uno specifico ‘bersaglio’ gli anticorpi anti-tossina tetanica, presenti in tutti i soggetti vaccinati contro il tetano (oltre l’85% della popolazione mondiale) e promuoverne l’eliminazione da parte del sistema immunitario. Se coniugato a un antigene ricombinante di interesse vaccinale, l’ImmunoTag può invece funzionare da immuno-adiuvante molecolare”.

La piattaforma ImmUnion si presta quindi ad applicazioni sia di tipo immuno-terapeutico, sia di tipo profilattico. Entrambe le applicazioni sono attualmente oggetto di uno studio preclinico avente come bersaglio SARS-CoV-2, condotto nell’ambito di una collaborazione scientifica tra l’Università di Parma, rappresentata dai docenti Angelo Bolchi e Simone Ottonello, e preclinics GmbH, un’azienda tedesca che opera nel settore biofarmaceutico. Le macromolecole ImmunoTag, già oggetto di una brevettazione congiunta da parte di preclinics GmbH e dei ricercatori dell’Università di Parma, possono essere prodotte in ospiti batterici e sono facilmente adattabili a diverse tipologie di ‘bersagli’.

“Siamo ancora in una fase precoce ma, se i risultati preclinici fin qui ottenuti verranno confermati, il nostro sogno è quello di individuare un partner importante, ad esempio un’azienda farmaceutica, interessato ad acquisire il nostro prodotto in licenza per svolgere gli studi clinici in uomo e portarlo sul mercato come nuovo presidio contro le infezioni virali, di cui abbiamo sofferto in modo drammatico durante quest’ultimo anno e mezzo”, spiega Valentina Garrapa, team leader del progetto. Il programma della scuola ha riguardato tutti gli aspetti principali della imprenditorialità, dalla messa a punto dell’idea, all’articolazione di un business model, al rapporto con il mercato e gli stakeholder, alla presentazione professionale del progetto. Come sottolineano Ilaria Minato e Valentina Garrapa “il valore aggiunto di ReActor è stato la rete di relazioni che ci ha permesso di instaurare: con gli altri team partecipanti, con i diversi supervisori che ci hanno affiancati e guidati nel corso del programma, con gli investitori finanziari o industriali e con altri imprenditori che abbiamo avuto modo di incontrare”. Al termine del periodo di formazione ogni team ha presentato il proprio progetto ad una audience di potenziali investitori, esponenti del capitale di rischio e del mondo industriale e docenti del settore. Le idee di impresa a più alto potenziale, tra cui ImmUnion, sono state selezionate per accedere ad un ulteriore percorso di formazione negli Stati Uniti.

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