Algoritmi al servizio della medicina: all'USI-IDSIA ricerche per migliorare gli interventi sulle fibrillazioni atriali

Da una collaborazione fra un gruppo di ricercatori dell'Istituto Dalle Molle di studi sull’intelligenza artificiale (IDSIA USI-SUPSI) guidato da Cesare Alippi, Professore ordinario presso la Facoltà di scienze informatiche dell'Università della Svizzera italiana (USI), e l’Imperial College di Londra è nato un modello di rete neurale che potrà rendere più precisi e personalizzati gli interventi chirurgici per risolvere la fibrillazione atriale. Ticino Scienza ha dedicato un articolo al progetto.

Il Professor Cesare Alippi dirige il Graph Machine Learning Group (GMLG), all'interno del quale vengono messe a punto sia ricerche di base sia numerosi progetti che mirano a mettere l'informatica e l'Intelligenza Artificiale al servizio di diversi campi di applicazione, creando prestigiose collaborazioni internazionali. Tra queste, vi è quella con l’Imperial College di Londra e l’Università di Oxford, dalla quale è nato FibMap, un modello di rete neurale che ricostruisce la dinamica della fibrillazione atriale - un disturbo del ritmo cardiaco caratterizzato da segnali elettrici non coordinati -, con l'obiettivo di personalizzare e rendere più efficienti gli interventi chirurgici. Qualora i farmaci e la terapia si dimostrino inefficaci nel trattamento della fibrillazione atriale, la quale può causare la formazione di coaguli di sangue e aumentare il rischio di ictus, è possibile intervenire chirurgicamente ed eseguire un'ablazione, ovvero lesionare in modo mirato le aree del cuore che innescano l'aritmia. "Prima dell’ablazione si acquisiscono dati con una serie di sensori che forniscono segnali elettrici - ha spiegato il Professor Alippi -. Partendo da questi dati, si ricostruisce il profilo elettrico atriale e i medici decidono in quale punto è più opportuno intervenire con l'ablazione. Ma non è facile ottenere una buona ricostruzione elettrica del profilo dell’atrio, perché i sensori acquisiscono solo pochi dati".

È per ovviare a questa problematica che il Professor Alippi e il suo gruppo di ricerca, del quale fanno parte Andrea Cini, Assistente con dottorato presso la Facoltà di scienze informatiche (e ora presso l'universita' di Oxford), e Alexander Jenkins, Dottorando dell’Imperial College di Londra in visita presso il gruppo, hanno sviluppato il metodo denominato FibMap. "Per funzionare FibMap ha bisogno solo di esplorare il 10% della superfice atriale. Partendo da questi pochi dati, il metodo riesce a ricostruire la mappa elettrica complessiva degli atri con una precisione del 210% superiore rispetto alle tecniche attuali. L’algoritmo sfrutta le dimensioni spaziali, attraverso punti di misura sulla superficie dell’atrio, e temporale, ossia segnali elettrici acquisiti nel tempo nei diversi punti spaziali. Da wuesti dati spaziotemporali il metodo ricostruisce il profilo elettrico atriale".

Sino ad oggi l'algoritmo, che, come spiegato dal Professore dell'USI, apprende e migliora le prestazioni più viene utilizzato, è stato validato su di un campione di 51 pazienti: "L’algoritmo ha -di fatto- appreso caratteristiche di gruppo che vengono poi personalizzate (ricalibrate) sulle  caratteristiche univoche di ogni nuovo paziente. Più pazienti verranno trattati, più la capacita' di ricostruzione e l'accuratezza del metodo andranno a migliorare."

Sebbene FibMap potrà rivelarsi un valido strumento nella cura della fibrillazione atriale, ci vorrà ancora del tempo prima che possa essere utilizzato su larga scala; il team di ricercatori ha infatti appena depositato il brevetto, come ha spiegato Andrea Foglia, responsabile di USI Transfer: "Il primo deposito è stato fatto nel Regno Unito. Da qui si ha un anno di tempo per decidere come continuare. Oppure si può depositare una domanda internazionale PCT (Patent Cooperation Treaty), come faremo noi, fino a 30 mesi. Quindi si potrà scegliere in quali altre nazioni si desidera proteggere la scoperta. Dal deposito del brevetto alla realizzazione finale del nuovo 'prodotto' possono passare anche dai tre ai cinque anni".

L'intervista completa al Professor Cesare Alippi, realizzata da Ticino Scienza, è disponibile al seguente link.