Il futuro della medicina
Dott. PierGiulio Rossini
Nella medicina tradizionale le terapie vengono somministrate , dopo
aver raccolto i dati sanitari del paziente in maniera del tutto sporadica
in seguito alle visite specialistiche e vengono ad essere sparpagliate tra
documenti cartacei e sistemi di archiviazione elettronica rendendo
spesso tali dati non facilmente correlabili, oggi molto più facilmente
utilizzando le app dei cellulari e i fitbit che ti aiuta a trovare uno stile
di vita più sano registrando la tua attività, l’allenamento, il sonno,
l’alimentazione e il peso ogni giorno si possono molto più facilmente
intersecare e rendere più fruibili i dati dei pazienti e trasmetterli al
proprio medico di fiducia per una diagnosi e terapia mirata, accanto a
ciò una più profonda mappatura genetica degli individui rende la terapia
sempre più mirata ,o meglio dedicata al paziente individuale.(1)
Tra i più moderni fitbit c’è anche una maglietta studiata da ENEA e
Campus Biomedico di roma. Questi dispositivi indossabili sono una delle
nuove frontiere della medicina. Tessuti smart dotati di sensori che non
ostacolano il movimento dei pazienti e sono sensibili alla variazione di
numerosi parametri fisiologici, ma che non sono immuni – se utilizzano
tecnologie elettroniche – dalle interferenze elettromagnetiche. Per
superare questo limite i ricercatori dell’Enea e dell’università Campus
Bio-Medico hanno realizzato una nuova maglietta intelligente che
utilizza sensori in fibra ottica, incapsulati all’interno di particolari
materiali polimerici. L’applicazione di Enea e Campus Bio-Medico di
Roma, utilizzando sensori in fibra ottica, non teme le interferenze
elettromagnetiche e può controllare parametri vitali, aiutare gli atleti
e favorire la riabilitazione respiratoria.
I VANTAGGI DELLA FIBRA OTTICA
La fibra ottica è facile da indossare e flessibile, semplifica il cablaggio
e permette di inserire più sensori in uno stesso indumento. “Nella nostra
maglietta siamo riusciti a incapsulare fino a 18 sensori, collegati tutti
con un solo cavo al dispositivo di raccolta ed elaborazione dei dati”
spiega Michele Caponero, ricercatore Enea che ha partecipato al
progetto insieme a Emiliano Schena, Carlo Massaroni e Daniela Lo Presti
del Campus bio-medico.
La tecnologia utilizzata non consente di raggiungere dimensioni in
miniatura come l’elettronica e non supporta la connessione wireless.
Poco male, però: la connessione senza cavo, così come i sensori
elettrici, sono soggetti a interferenze elettromagnetiche. “Per questa
ragione i nostri sensori possono essere usati anche in condizioni “ostili”,
ad esempio per monitorare parametri vitali di pazienti sottoposti a
esami di risonanza magnetica – spiega Caponero – e consentono lo
sviluppo di strumenti indossabili per pratiche operatorie, perché sono
compatibili con l’utilizzo del bisturi elettronico”.
LE APPLICAZIONI
La nuova maglietta consente di monitorare parametri fisiologici relativi
all’attività respiratoria e all’attività cardiaca. “Una delle immediate
applicazioni in ambito clinico è il monitoraggio di due parametri vitali,
frequenza respiratoria e cardiaca, in pazienti critici per supportare il
clinico nella scelta dell’iter terapeutico” spiega il professore Emiliano
Schena dell’università Campus Bio-Medico di Roma.
Il dispositivo si è rivelato molto utile anche per applicazioni in ambito
sportivo, perché l’atleta è molto più libero nei movimenti rispetto ai
metodi tradizionali che richiedono l’utilizzo di diverse cinghie. La
maglietta è stata testata sui ciclisti in allenamento in collaborazione
con l’università Foro Italico di Roma. “Sugli atleti può essere utilizzata
per monitorare e ottimizzare le prestazioni, perché è in grado di
rilevare quale compartimento della gabbia toracica è utilizzato
nell’attività respiratoria e intervenire con suggerimenti utili per
migliorare l’efficienza della respirazione e le performance” dice Schena.
Respirare con il torace o con l’addome, infatti, può fare la differenza
in competizioni dove anche pochi centesimi possono cambiare la posizione
conseguita dall’atleta.
L’applicazione può essere utile anche per monitorare il processo
riabilitativo di pazienti che hanno subito un ictus o un intervento di
lobectomia. “Capire anche in questo caso quale parte della gabbia
toracica è usata per respirare e la sincronia toraco-addominale ci aiuta
a individuare il problema – spiega Schena – e ad accompagnare il
paziente verso il recupero della funzione respiratoria”. Nei pazienti
sottoposti a risonanza magnetica, invece, la maglietta realizzata da
Enea e Campus Bio-Medico consente di rilevare precocemente attacchi
di panico o di ansia e di rimuovere dalle immagini gli artefatti da
movimento, dovuti alla respirazione, che possono alterare il risultato
dell’esame.
OLTRE I DISPOSITIVI INDOSSABILI
I sensori in fibra ottica testati dai ricercatori italiani possono avere
applicazioni interessanti anche oltre gli strumenti indossabili. “Possono
essere utilizzati in ambito oncologico, ad esempio quando si esegue un
trattamento laser per la rimozione di un tumore. L’obiettivo dell’utilizzo
di tali sensori è relativo al monitoraggio degli effetti della procedura.
Tali informazioni possono supportare il chirurgo nell’ottimizzare le
impostazioni del laser utilizzato durante il trattamento – spiega Schena
– al fine di rimuovere tutto il tumore ed evitare di danneggiare le
strutture anatomiche sane adiacenti”. (2)
L’utilizzo di tatuaggi elettronici e sensori adesivi o che vanno a contatto
della cute permettono di effettuare un elettrocardiogramma, misurare
la frequenza respiratoria, controllare la glicemia e trasmettere via
bluetooth i dati. Le protesi acustiche e gli auricolari con sensori
integrati non serviranno più solo ad amplificare il suono, ma anche a
monitorare La frequenza ed il battito e il movimento cardiaco. Questi
auricolari potranno anche essere dotati di una “guida “ in grado di
assistere i pazienti affetti da demenza .
Lenti a contatto intelligenti integrate con migliaia di biosensori
permetteranno di individuare i primi indicatori del cancro e di altre
malattie. Lenti ancora in fase di sviluppo misureranno i livelli di glucosio
nelle lacrime, aiutando i diabetici nella gestione della dieta e della
terapia farmacologica.
Tra i dispositivi impiantabili avremo chip per l’identificazione a
radiofrequenza su cui saranno memorizzare le cartelle cliniche del
paziente e sensori sottocutanei in grado di monitorare la composizione
chimica del sangue. Dispositivi ingeribili in capsule che si attivano nel
sistema gastrointestinale potranno svolgere i compiti che vanno dalla
somministrazione dei farmaci nel momento più opportuno o all’isolamento
di corpi estranei. Un cerotto di monitoraggio applicato aala pancia delle
donne incinte rivelerà il movimento dei muscoli uterini, il miglior modo
di sapere l’inizio del travaglio. Esiste anche un supporto hi tech per lo
sviluppo dei bambini prematuri: cuffie che riproducono una musica
studiata per rilassare o stimolare e che monitorano al contempo le onde
cerebrali. L’uso della musica per stimolare la guarigione era già stata
battuta da Luc Montanier (in DNA Waves and Water (autori L.
Montagnier, J. Aissa, E. Del Giudice, C. Lavallee, A. Tedeschi, G.
Vitiello). Il succo è lo stesso: il DNA emetterebbe onde radio che,
grazie alla ben nota memoria dell’acqua, trasporterebbero
un’informazione (nella fattispecie la propria composizione in termini di
ordine dei nucleotidi), tale che segmenti di genoma virale e batterico
possono “duplicarsi” nelle soluzioni acquose attraversate dal segnale.(3)
E se volessiomo raccogliere i dati sanitari senza far indossare nulla al
paziente?
I tecnici del MIT (Boston) hanno creato un dispositivo simile ad un
ruter Wi-Fi, che può rilevare i segni vitali e monitorare il sonno di
tutte le persone presenti all’interno di una abitazione. Qualcuno può
obiettare che questo è contro la privacy, ma vogliamo anteporre la
privacy al fatto di poter conoscere meglio le malattie e scegliere il
miglior modo ,gli interventi più adatti e meno invasivi adatti a ciascuna
persona.
Gli strumenti genetici
Il genoma mappato completamente da John Craig Venter con il suo il
Progetto Genoma Umano nel 2003 ha portato alla conoscenza più
approfondita del genoma umano .Il nostro genoma è confezionato in 23
coppie distinte di cromosomi .22 sono numerate secondo la dimenzione
, dalla più grande, la numero 1 alla più piccola, la numero 22; le coppie
restanti rappresentano i cromosomi sessuali, due grandi cromisomi X
nelle donne e un X e un piccolo Y negli uomini , Per ciò che riguarda le
dimenzioni di questi ultimi ,l’X si colloca tra i cromosomi 7 e 8 mentre
l’Y è il più piccolo di tutti.(4)
Lo studio genetico dell’uomo ha portato ad una nuova scoperta per il
cancro alla prostata.
Il tumore alla prostata può essere letale, ma una ricerca della Clivelan
Clinic potra avere un impatto positivo sulla sua prevenzione.
Un gruppo di studio ha scoperto che i pazienti con un’anomalia genetica
del testosterone rispondono in maniera diversa ad alcuni farmaci , il
chepotrebbe spianare la strada a terapie personalizzate. Altri
ricercatori hanno messo a punto un nuovo esame del sangue in grado di
prevedere con più accuratezza il rischio di cancro alla prostata,
riducendo drasticamente il ricorso alla biopsie nei casi meno gravi il
trattamento.
Analisi AI
L’intelligenza artificiale di Google potrebbe rivelarsi un importantissimo
alleato contro la lotta al cancro. I ricercatori del colosso di Mountain
View hanno infatti sviluppato un nuovo strumento con tecnologia di deep
learning capace di individuare il cancro al seno metastatico (avanzato)
con precisione maggior rispetto ai patologi durante l’analisi delle
diapositive.
Il team ha addestrato il suo algoritmo Lymph Node Assistant (LYNA)
per riconoscere le caratteristiche dei tumori utilizzando due serie di
vetrini patologici, dandogli la possibilità di individuare le metastasi in
un’ampia varietà di condizioni.
Il risultato è stato decisamente degno di nota: il sistema di intelligenza
artificiale targato Google si è rivelato in grado di distinguere il cancro
e le diapositive non cancerose nel 99% dei casi, anche quando si cercano
metastasi estremamente piccole e che un occhio umano potrebbe
faticare ad individuare.
LYNA si è rivelata ancora più efficace come “spalla” per gli esseri
umani, più che come alternativa. Durante le diagnosi, infatti, i patologi
si sono resi conto che potendo contare sullo strumento sviluppato da
Google il loro lavoro diventava più facile. Non solo ha ridotto il tasso
di micro-metastasi non individuate, ma ha ridotto il tempo di ispezione
ad un singolo minuto.
Al momento questo approccio medico deve ancora essere applicato nelle
situazioni cliniche di vita reale, tuttavia gli scienziati osservano come
la metastasi sia un fattore comune nella maggior parte delle forme di
cancro, e non solo in quello al seno. Estendere dunque LYNA alla
individuazione di metastasi in altri tumori non dovrebbe essere poi così
complicato, e permetterebbe ai medici di a fornire diagnosi ancora più
precise e immediate facendogli guadagnare del tempo per concentrarsi
maggiormente sulla cura del paziente.
Quello di Google non è l’unico sistema di diagnosi per tumori che si
avvale dell’intelligenza artificiale: anche i ricercatori dell’Artificial
Intelligence Research Centre for Neurological Disorders del Beijing
Tiantan Hospital (Pechino) ne hanno sviluppato uno di recente: BioMind.
In questo caso trattasi di tumore al cervello.
Assistenza Robotica
Il Laboratorio di Neuroriabilitazione Robotica studia i meccanismi di
controllo motorio del soggetto umano, per sviluppare tecnologie utili nei
programmi di neuroriabilitazione, in particolare di persone con lesioni
midollari e pazienti colpiti da ictus. Gli ambiti di ricerca riguardano
sistemi robotici e ausili passivi dell’arto inferiore, impiegati a fini sia
di riabilitazione che di assistenza. A questo si aggiunge l’analisi
dell’usabilità e dell’accettabilità, nonché l’embodiment degli ausili
robotici. Rientrano negli studi effettuati dal Laboratorio le interfacce
uomo-macchina, lo studio dell’equilibrio e della postura in pazienti
affetti da atassia e lo studio dei CPG tramite elettromiografia di
superficie.
Le metodologie di ricerca investono l’analisi cinematica e dinamica del
movimento, la biomeccanica della camminata e l’analisi dei segnali
elettromiografici di superficie. Le ricerche mirano anche a valutare gli
aspetti psicologici legati all’interazione uomo-macchina e a valutare
aspetti funzionali tramite scale cliniche. Un’ulteriore metodologia di
ricerca riguarda lo sviluppo di sistemi riabilitativi basati su
biofeedback: il monitoraggio delle funzioni vitali viene basato su segnali
visivi ed elettromiografia.
L’attività di ricerca è svolta in sinergica con l’Unità Operativa
Complessa di Neuroriabilitazione 1 della Fondazione Santa Lucia e con
il ReWalk Training Center per l’addestramento con esoscheletro di
persone mielolese.
Bibliografia
1) National Geographic Gennaio 2019 vol 43 N°1 numero speciale
2) https://www.repubblica.it/salute/medicina-ericerca/2018/07/31/news/la_maglietta_smart_che_ti_fa_la_diag
nosi-203087296/?refresh_ce
3) DNA waves and water, L. Montagnier, J. Aissa, E. Del Giudice,
C. Lavallee, A. Tedeschi, G. Vitiello (Submitted on 23 Dec 2010)
https://arxiv.org/abs/1012.5166
4) Genoma, M. Ridley ,Instar Libri 2002 saggia/mente Torino
5) https://www.webnews.it/2018/10/15/google-ai-nuovoalgoritmo-cancro-al-seno/
6) https://www.hsantalucia.it/ricerca/linee-di-ricerca/e-ricercaclinica-traslazionale/laboratorio-di-neuroriabilitazione-robotica