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Il chirurgo da remoto, lo specialista in lavoro agile e un robot che “agisce” sul paziente a chilometri di distanza. Qualcosa a cui potremmo presto abituarci anche grazie all’applicazione sviluppata dall’Università della Calabria e dal Politecnico di Milano.

Nulla di rivoluzionario se si pensa che la prima operazione chirurgica transatlantica (da New York a Strasburgo) risale al 2001. Ma la ricerca calabro-lombarda – garantendo maggiore ergonomia all’operatore, offrendo massima precisione attraverso un visore 3D e fornendo un sistema robotico con supporto decisionale – segna un importante salto in avanti nel mondo della telechirurgia.

Il lametino Francesco Calimeri – professore associato presso il Dipartimento di Matematica e Informatica dell’Unical, co-fondatore e amministratore dello spin-off DLVSystem Srl – si è occupato assieme all’assegnista di ricerca Aldo Marzullo della parte riguardante l’Intelligenza Artificiale.

Professor Calimeri, ci spiega cos’è questa applicazione?
«Si tratta di una applicazione di chirurgia da remoto sviluppata in collaborazione tra il Dipartimento di Matematica e Informatica dell’Unical e il Dipartimento di Elettronica, Informazione e Bioingegneria del Politecnico di Milano, con il coinvolgimento di chirurghi urologi dell’Istituto Europeo di Oncologia di Milano. Sfruttiamo una versione modificata del robot “Da Vinci” in uso presso il Leonardo Robotics Lab del Politecnico di Milano: questo tipo di robot – già utilizzato da molto tempo negli ospedali di tutto il mondo – permette di ridurre l’invasività e i rischi di alcune tipologie di interventi attraverso una console di comando a ridosso del tavolo operatorio. L’applicazione che abbiamo sviluppato consente al chirurgo di controllare il robot a distanza e quindi anche significativamente lontano dalla sala operatoria, eseguendo l’intervento con l’ausilio di un visore 3D e di opportuni manipolatori. Questo è piuttosto importante in tempi in cui il distanziamento e la riduzione della mobilità sono un obbligo; tuttavia, al di là della contingenza, ogni contributo alla spesso citata “tele-medicina” è importante in prospettive future: i pazienti hanno la possibilità di accedere ai servizi di centri di eccellenza limitando le necessità di spostamento, generando risparmi in termini economici, energetici e sociali, oltre che abbattendo l’impatto ambientale. Lo scopo della ricerca non è quello di sostituire il chirurgo con un robot; piuttosto, si cerca di affiancare il chirurgo stesso, in modo che questi possa operare in modo più accurato e più sicuro. Per questo motivo si lavora allo sviluppo di un sistema in grado di fornire un supporto decisionale, sfruttando tecniche di intelligenza artificiale, più o meno come i sistemi di guida assistita/autonoma nelle automobili».

I primi robot-chirurgo risalgono agli anni ‘80, il sistema Da Vinci al ‘99, mentre nel 2001 ci fu il primo intervento a distanza (New York-Strasburgo). Come si inserisce la ricerca in questo percorso “evolutivo” della tecnologia?
«L’intervento del dottor Marescaux fu una dimostrazione di come fosse possibile tele-operare anche a grandi distanze. Per portarla a termine fu necessaria una linea di comunicazione appositamente dedicata, messa a punto con l’aiuto di diverse aziende di telecomunicazioni tra Francia e Stati Uniti. Nel caso presente non è necessario utilizzare canali dedicati, il sistema è utilizzabile con qualunque infrastruttura sufficientemente performante: il limite sulla distanza è dato dalla disponibilità di un collegamento stabile e veloce. Un’altra caratteristica della nostra applicazione è il tipo di esperienza e di ergonomia che si riesce a offrire al medico, ottenuta sfruttando un visore 3D e un’interfaccia di controllo manipolabile liberamente nello spazio e senza l’intralcio dei fili di collegamento. Questo è un aspetto importante e la ricerca consentirà di avere sistemi di controllo sempre più semplici per i medici. Altre soluzioni tecnologiche introdotte riguardano la trasmissione delle immagini in tempo reale, un punto critico a causa delle grandi quantità di dati da trasferire. Il sistema riduce automaticamente la risoluzione delle immagini garantendo tuttavia la qualità sufficiente per il corretto funzionamento dell’applicazione; quindi le comprime per la trasmissione e le de-comprime una volta giunte a destinazione».

Come nasce la collaborazione con il Politecnico di Milano e qual è stato il ruolo dell’Unical?
«All’Unical vengono condotte da sempre ricerche scientifiche in molti ambiti, con molte eccellenze riconosciute. L’informatica, e in particolare l’Intelligenza Artificiale (IA), è certamente uno dei settori in cui sono stati conseguiti risultati importanti. Questo è possibile non solo grazie all’impegno dei docenti, ma anche e soprattutto grazie a collaborazioni con gruppi di ricerca di eccellenza, in Italia e all’estero. È naturale che si cerchino sinergie con istituti prestigiosi come il Politecnico di Milano. L’ambito biomedico è certamente uno di quelli in cui l’IA può trovare applicazioni importanti. L’Unical ha lavorato all’integrazione di tecniche di IA all’interno del sistema di tele-operazione che permette al chirurgo di vedere una realtà aumentata e al robot di essere controllato in modo sicuro. Vale la pena sottolineare come l’applicazione dell’IA in ambito biomedico sia uno dei punti qualificanti del nuovo corso di laurea in Medicina e Ingegneria che l’Unical attiverà in collaborazione con l’Università “Magna Graecia”. Il percorso formerà una nuova generazione di professionisti, dei moderni “medici-ingegneri” che coniugano solide competenze mediche con la capacità di padroneggiare le nuove tecnologie di IA e Bioinformatica».

Quali applicazioni, nel campo biomedico e non, possiamo immaginare in futuro?
«Più che un ripensamento del blocco operatorio, al momento la visione riguarda la possibilità di effettuare esami diagnostici di tipo endoscopico da remoto. L’applicazione ha almeno due obiettivi fondamentali: dare la possibilità di operare (ad esempio a un endoscopista di effettuare degli esami diagnostici) da remoto – oggi gli spostamenti sono stati pressoché azzerati e grazie a tecnologie di comunicazione più efficienti, come il 5G, sarà semplice avere disponibili canali di trasmissione a grandi distanze – e perfezionare la tecnologia per fornire un supporto decisionale ai medici. La pandemia ha messo in evidenza la necessità di perfezionare la medicina sul territorio. La tele-diagnosi è uno strumento molto prezioso: il sistema robotico permette di portare sostanzialmente ovunque le prestazioni di un medico, garantendo anche a chi è lontano lo stesso livello qualitativo di chi può recarsi fisicamente presso un centro di eccellenza. Non a caso, la bozza del Recovery Plan prevede 9 miliardi di euro da spendere nel comparto Salute e punta esplicitamente sulla sanità digitale e sulla telemedicina, in particolare. Ci sono anche scenari applicativi più estremi o futuristici, come missioni in territori non facilmente raggiungibili (Antartide) o lontani milioni di km (durante le missioni spaziali). In generale, poi, la validazione sul campo di tecniche di IA consente di aprire la strada per la loro applicazione ad ambiti anche molto diversi. La scienza (e in particolare la matematica e l’informatica) ci ha abituati a vedere risultati ottenuti in particolari scenari utilizzati per il progresso in settori completamente diversi».

Cosa significa per l’Unical e per il Sud aver raggiunto questo obiettivo?
«Dimostra che in Italia è possibile “fare rete” per sfruttare le competenze presenti sul territorio nazionale che di queste “reti” fanno parte anche realtà situate nel Mezzogiorno o in aree considerate “periferiche”. È la conferma di quanto sia importante lavorare cercando l’eccellenza, che si raggiunge lavorando con pazienza e in ampiezza, e non soltanto in modo puntuale; e di come l’innovazione (in ogni settore) debba essere considerata più un atteggiamento che una speranza o, peggio, qualcosa di subìto».


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