ingegneria biomedica

Medtech, così l’Università prepara alla medicina del futuro

La trasformazione digitale e lo sviluppo dell’intelligenza artificiale stanno profondamente influenzando la vita quotidiana e la pratica medica, rivoluzionando i processi esistenti e creandone nuovi, che portano con sé i benefici ma anche sfide. Le competenze necessarie, il ruolo dell’Università

27 Set 2022
Vincenzo Di Lazzaro

Preside della facoltà dipartimentale di Medicina e Chirurgia, Università Campus Bio-Medico di Roma

Training-Intelligenza-Artificiale

L’ibridazione dei saperi, la contaminazione tra la medicina e l’ingegneria biomedica sono da anni al centro dell’interesse delle imprese dei settori biomedicale e farmaceutico.

Si tratta di una rivoluzione culturale, fatta di innovazioni destinate a trasformare la figura del medico, a rendere la medicina sempre più avanzata e personalizzata e, in ultima istanza, a cambiare il volto e l’organizzazione del Sistema Sanitario Nazionale. L’Università è naturalmente al centro di questo processo di cambiamento: chiamata a interpretare i segni dei tempi, è il luogo nel quale l’esperienza deve incontrare la sperimentazione e favorire l’incontro tra nuovi linguaggi iperspecializzati, che non progrediscono più in modo isolato, ma si integrano sinergicamente sviluppando potenzialità ancora inespresse e generando risultati impensabili fino ad appena pochi anni fa.

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Una grande opportunità al centro del cambiamento radicale a cui stiamo assistendo, è data dalla possibilità, oggi sempre più estesa, di registrare ed analizzare enormi quantità di dati, grazie sia ad oggetti di uso comune come smartphone e smartwatch, sia ad elettrodi e sensori medicali avanzati. Questi dati rappresentano informazioni chiave, che possono essere applicate per la prevenzione delle patologie, la diagnosi precoce, il monitoraggio a distanza, l’impostazione di terapie di fase acuta, la modulazione di terapie croniche, la riabilitazione, la personalizzazione dei trattamenti. Ma anche uno strumento attraverso il quale è possibile, più in generale, ottimizzare i processi, ridurre gli errori, gli effetti avversi e le complicanze, creare nuove e più efficaci opportunità terapeutiche sia mediche che chirurgiche, contribuendo allo sviluppo di dispositivi innovativi.

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Esempi di applicazione di tecnologie e strumenti biomedici avanzati

Gli esempi di applicazione di tecnologie e strumenti biomedici avanzati sono numerosi, ed in costante incremento.

La chirurgia robotica sta avendo probabilmente la più grande risonanza mediatica. È un settore in enorme espansione, che ha concretizzato scenari prima solo immaginabili, quali la partecipazione a distanza di specialisti a complessi interventi chirurgici, e che, in generale, ha contribuito a rendere la chirurgia meno invasiva rispetto all’approccio tradizionale, consentendo un più rapido recupero al paziente.

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Molto recente è la notizia del brevetto di una stampante 3D in grado di ricreare tessuti vivi, di cui vedremo nei prossimi mesi gli sviluppi. Ma già da qualche anno, la stampa 3D ha consentito di stampare modelli di organi umani a partire da immagini radiologiche, utilizzati per simulazioni chirurgiche e planning preoperatorio di interventi complessi.

Sempre in ambito chirurgico, sono in corso di perfezionamento sistemi di realtà aumentata che proiettano in tempo reale la forma e la posizione degli organi del paziente direttamente nel campo chirurgico, consentendo di eseguire alcune procedure senza distogliere lo sguardo verso il monitor.

Un altro esempio di innovazione tecnologica in chirurgia è l’utilizzo di ultrasuoni focalizzati guidati dalla risonanza magnetica: sfruttando l’energia degli ultrasuoni, si può intervenire in maniera non invasiva su una serie di patologie, tra cui tumori ossei e prostatici, ed inoltre lesionare a scopo terapeutico specifiche regioni cerebrali implicate nella genesi di disturbi del movimento.

Intelligenza artificiale ed epilessia

Con i disturbi del movimento entriamo nell’ambito neurologico, che è uno dei settori nel quale stiamo assistendo ad innovazioni straordinarie, sia per quanto riguarda le patologie acute che croniche. Ad esempio, l’intelligenza artificiale ha mostrato di poter riconoscere in maniera automatica le crisi epilettiche motorie generalizzate notturne attraverso l’analisi in tempo reale di video registrazioni. Si tratta di un risultato importante, che può consentire di intervenire rapidamente per ridurre i rischi connessi a tali eventi critici ed al tempo stesso ottimizzare il trattamento. Sempre in campo epilettologico, probabilmente assisteremo nei prossimi anni al passaggio da un’analisi qualitativa, operatore dipendente, ad un’analisi quantitativa e semi-automatica dei segnali elettrici cerebrali grazie al deep learning, un tipo di machine learning che utilizza reti neurali per simulare il processo decisionale umano ed identificare la presenza di anomalie.

Questo approccio sta già dando risultati molto sorprendenti anche in altri settori, come quello della diagnosi radiologica, dell’oncologia e dell’anatomia patologica. Crisi epilettiche potrebbero essere identificate – e quindi potenzialmente interrotte sul nascere – anche tramite sensori, con i quali si può eseguire un monitoraggio del paziente al di fuori dell’ambiente clinico, collegati a neurostimolatori. Sensori analoghi hanno già ampiamente dimostrato la loro utilità nell’identificare aritmie cardiache, che possono aumentare il rischio di ischemia cerebrale e di arresto cardiaco, e variazioni dei livelli glicemici nei pazienti diabetici. Sensori sia invasivi, ma anche e soprattutto non invasivi, oggi sempre più sensibili e affidabili grazie ai progressi tecnologici e al machine learning, in grado di sostenere l’analisi di quantità massive di dati.

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I sensori nel trattamento delle patologie croniche

Tramite sensori si sta cercando di migliorare la risposta terapeutica, e quindi la qualità di vita, di pazienti affetti da patologie croniche come, ad esempio, la Malattia di Parkinson, caratterizzata tipicamente da una fluttuazione dei sintomi che rende necessaria l’ottimizzazione e l’individualizzazione dei trattamenti. I dati dei sensori possono essere integrati da dati clinici raccolti tramite applicazioni installate su smartphone o su altri dispositivi per il monitoraggio domiciliare, un approccio che può migliorare lo stile di vita nei soggetti a rischio e per seguire soggetti con patologie croniche. Le informazioni acquisite possono essere inviate allo specialista eseguendo una rivalutazione in telemedicina, che lungi dal rendere il rapporto tra medici e pazienti impersonale e mediato, può invece migliorare la gestione di pazienti affetti da patologie croniche, spesso in multimorbidità, e da invalidità, oltre a snellire i flussi del sistema sanitario nazionale, quando applicabile. Abbiamo tutti compreso ancora meglio le potenzialità della telemedicina durante la pandemia e in prospettiva futura, essa potrebbe configurarsi come un’opportunità di stretta collaborazione sanitaria internazionale.

Robot e riabilitazione

Ulteriori esempi che vorrei citare di innovazione basata sull’integrazione tra medicina ed ingegneria sono lo sviluppo di protesi innovative di arto superiore che consentano oltre ad un migliore controllo motorio anche una percezione sensitiva, la riabilitazione robot assistita e mediante esoscheletri di pazienti affetti da esiti di ictus, l’impianto di elettrodi spinali in pazienti affetti da lesioni midollari, che sta aprendo la possibilità di promuovere il recupero della deambulazione in alcuni pazienti paraplegici, nonché la retina artificiale e gli impianti cocleari, che consentono di recuperare almeno in parte la percezione di stimoli sensoriali fondamentali per la nostra interazione con il mondo e le altre persone.

La necessità di competenze trasversali per gestire l’innovazione

Integrare nella pratica clinica i benefici derivanti dallo sviluppo tecnologico, tuttavia, è necessariamente condizionato dalla capacità di professionisti e medici di saper gestire le sfide che si accompagnano a queste opportunità.

La complessità dei dispositivi medici, l’enorme quantità di dati a disposizione e la implementazione di numerosi algoritmi saranno solo alcune delle realtà che i medici dovranno saper affrontare in futuro. Uno scenario che richiede l’acquisizione di competenze sempre più trasversali, in cui si uniscano nozioni di medicina con nozioni di ingegneria biomedica e di informatica.

Un obiettivo che all’Università Campus Bio-Medico di Roma in particolare è stato portato avanti sin dalle sue origini e più recentemente è stato potenziato grazie all’arricchimento dell’offerta formativa con l’istituzione dei due nuovi corsi di laurea in inglese denominati Medicine and Surgery “Medtech” e “Biomedical Engineering”. Medicine and Surgery “Medtech” è un percorso di 6 anni volto alla formazione di un medico che possegga ampie conoscenze tecnologiche e che consente di conseguire anche la Laurea Triennale in Ingegneria Biomedica con 30 crediti aggiuntivi.

Il secondo costituisce una laurea triennale che si propone di affiancare ai fondamenti dell’ingegneria conoscenze mediche di base.

Percorsi che porteranno alla creazione di figure altamente innovative nel panorama sanitario, destinate ad assumere un ruolo chiave all’interno di strutture pubbliche e private, nonché nell’ambito della ricerca e sviluppo, dove potranno indirizzare – e velocizzare – la realizzazione di tecnologie che rispondano alle effettive esigenze dei pazienti. Per quanto riguarda i medici è importante sapere che potranno accedere a tutte le Scuole di Specializzazione esattamente come i medici provenienti da corsi di laurea tradizionale.

I professionisti formati con questo approccio multidisciplinare non si limiteranno ad utilizzare le tecnologie più avanzate ma contribuiranno a sviluppare tecnologie innovative, assumendo così un ruolo chiave per l’avanzamento dell’intero sistema della cura.

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