Dati e algoritmi di machine learning, piattaforme di telemedicina, App e terapie digitali. Dalla diagnostica alla riabilitazione, dalla chirurgia allo sviluppo di nuove terapie. Le applicazioni dell’Intelligenza Artificiale sono in continua evoluzione: diagnostica predittiva, capacità di cogliere i primi segni di malattie oncologiche. Molti gli esempi di applicazione dell’IA nella diagnosi precoce di carcinoma mammario, tumore al cervello o al pancreas.
Purtroppo crescono i numeri del tumore del pancreas, ma migliorano i percorsi di cura e diagnosi. E la ricerca diventa sempre più tech: dalla realizzazione di un “phantom di pancreas”, fino all’impiego di intelligenza artificiale per prevedere le complicanze post-operatorie.
A fare il punto, in occasione della Giornata mondiale del tumore del pancreas, sono gli specialisti dell’Irccs Istituto Clinico Humanitas. Il carcinoma del pancreas resta uno dei big killer dell’oncologia: i nuovi casi in Italia sono passati da 12.500 nel 2015 a 14.300 nel 2020, per lo più uomini tra i 65 e i 69 anni e donne tra i 75 e i 79.
Stile di vita scorretto, alimentazione non equilibrata e agenti inquinanti, primo fra tutti il fumo, a cui si aggiunge una componente genetica nel 10% dei casi (dovuta al gene mutato per Brca o ad altri geni più rari) spiegano l’aumento dei casi di tumore del pancreas.
Sebbene si conoscano alcune di queste predisposizioni genetiche, l’assenza di marcatori predittivi o specifici nonché di sintomi facilmente riconoscibili ne ritardano la diagnosi. Tutti questi elementi posizionano il tumore del pancreas attualmente al 4° posto per mortalità e si stima che possa diventare la 2° causa di morte entro il prossimo decennio nei paesi occidentali.
“A rendere più difficile la cura di questa neoplasia – spiega Alessandro Zerbi, responsabile della Chirurgia Pancreatica all’Irccs Istituto Clinico Humanitas e docente di Humanitas University – ci sono inoltre la posizione anatomica profonda del pancreas, la sua vicinanza a grosse vene e arterie, la scarsa responsività alle cure (sempre multimodali con chemio, chirurgia, se possibile, ed eventuale radioterapia) e la diagnosi spesso tardiva, che preclude la possibilità di intervento, fatto salvo per circa 20-30% di casi. Da qui l’importanza di potenziare la ricerca in ambiti innovativi, sia sul fronte dei meccanismi all’origine della malattia – che ci permetteranno di sviluppare nuove terapie – sia sull’utilizzo di approcci innovativi per migliorare le tecniche chirurgiche”.
Il “phantom di pancreas”
Grazie al sostegno di Fondazione Humanitas e alla collaborazione tra Humanitas University, Irccs Istituto Clinico Humanitas e Politecnico di Milano è nato un laboratorio per la caratterizzazione biomeccanica del tessuto del pancreas. Obiettivo creare un modello fisico dell’organo (detto “phantom”) in materiale artificiale, sia per il training di chirurghi e specializzandi, sia per individuare strumenti specifici per la chirurgia pancreatica, come ad esempio colle e fili di sutura con caratteristiche particolari.
“Il laboratorio di ricerca nasce dall’esigenza dei professionisti in sala operatoria: la chirurgia del pancreas è infatti una delle più complesse, sia per la sede sia per le caratteristiche dell’organo, i cui tessuti sono particolarmente fragili e delicati – commenta Zerbi – Inoltre, molto spesso gli strumenti e i materiali utilizzati per la chirurgia pancreatica non sono appositamente progettati per il pancreas, bensì sono pensati per altri organi e successivamente adattati. Ogni organo ha però caratteristiche anatomiche e funzionali specifiche e il pancreas, in particolare, è responsabile della produzione del succo pancreatico, che è molto corrosivo e in grado di erodere le suture dopo un intervento, con il rischio di emorragie o infezioni”.
“Grazie a uno speciale macchinario di prova, è possibile studiare piccole porzioni di tessuto pancreatico e identificare caratteristiche quali modulo elastico e resistenza meccanica, per poi arrivare a elaborarne la sua completa caratterizzazione – sottolinea Maria Laura Costantino, docente di Bioingegneria Industriale e responsabile del Laboratorio Artificial Organs del Dipartimento di Chimica, Materiali e Ingegneria Chimica “Giulio Natta” del Politecnico di Milano – In questo modo sarà possibile individuare materiali innovativi e specifici da utilizzare per lo sviluppo di un modello fisico in materiale polimerico che riproduca esattamente la forma e le caratteristiche tattili, elastiche e di resistenza del pancreas. Un passo avanti importante”.
Intelligenza Artificiale e Machine Learning
L’intelligenza artificiale può essere molto utile nel tumore del pancreas. “Il nostro obiettivo è elaborare una capacità di predizione pre-operatoria superiore a quella in uso fino ad ora, in modo da poter valutare, per il singolo paziente, la probabilità di comparsa di complicanze e la loro gravità, e da mettere in atto provvedimenti per limitarle. Per farlo applichiamo algoritmi di Intelligenza Artificiale ai dati clinici e agli esami di imaging pre-intervento, come la tomografia computerizzata. – spiega Giovanni Capretti, ricercatore e chirurgo generale specializzato in patologia pancreatico-duodenale presso l’IRCCS Istituto Clinico Humanitas – L’utilizzo dell’AI consentirà in futuro di ottimizzare il percorso di diagnosi e di trattamento del singolo paziente che potrebbe in alcuni casi, ad esempio, non prevedere l’intervento chirurgico ma solo trattamenti radio o chemioterapici”.
Autotrapianto delle isole pancreatiche
Un team di ricercatori del San Raffaele Diabetes Research Institute e di chirurghi del Pancreas Center di Irccs Ospedale San Raffaele e dell’Istituto Clinico Humanitas ha firmato di recente un importante studio su Annals of Surgery. La ricerca mostra che è possibile ridurre le complicanze di alcuni interventi pancreatici particolarmente complessi rimuovendo completamente il pancreas e utilizzando, allo stesso tempo, la tecnica di autotrapianto delle isole pancreatiche del paziente per conservare la produzione di ormoni pancreatici, insulina e glucagone, necessari per regolare il controllo della glicemia.
