La medicina di domani sfrutterà Intelligenza artificiale e robotica per esami diagnostici più precisi e interventi chirurgici a distanza, dispositivi di riabilitazione intelligenti e protesi avanzate sempre più sensibili e innovative. Raccontiamo ogni giorno su Fortune Italia quello che già sta accadendo nei laboratori di tutto il mondo. Grazie a ricerche rivoluzionarie, che spesso parlano italiano e sono destinate a cambiare il panorama delle cure.
Ebbene, nell’ultimo approfondimento dedicato da Science a intelligenza artificiale e robotica, insieme alle analisi di grandi nomi internazionali, Arianna Menciassi, prorettrice della Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa analizza le potenzialità della soft robotics nella chirurgia mini-invasiva. Perchè se quando pensiamo ai robot ci vengono in mente materiali metallici e resistenti, in microchirurgia la sfida è quella di superare i limiti grazie a componenti soft.
Soft robotics
Insieme a Kaspar Althoefer (Queen Mary University of London), Arianna Menciassi analizza i benefici ottenuti grazie a componenti soft nei robot chirurgici. Nonostante i notevoli progressi della chirurgia mini-invasiva assistita da robot, i sistemi tradizionali sono infatti limitati dalla struttura rigida dei componenti, che può rendere difficile l’accesso a determinate aree del corpo e può causare lesioni ai tessuti.
La caratteristica principale della soft robotics è proprio l’uso di materiali che possono deformarsi, piegarsi, restringersi e cambiare rigidezza, unendo all’affidabilità e alla precisione tipiche della robotica una sicurezza intrinsica delle procedure. I robot con componenti soft riescono a raggiungere in sicurezza parti del corpo difficili da esplorare per robot tradizionali e delicate, come ad esempio l’orecchio, l’addome e il torace, e possono eseguire sia diagnosi che interventi chirurgici.
Il progetto europeo
Menciassi sottolinea l’importanza del progetto europeo Stiff-Flop (stiffness controllable flexible and learnable manipulator for surgical operations), coordinato dal Kings’ College di Londra con l’Istituto di BioRobotica della Scuola Sant’Anna tra i partner.
I sistemi robotici morbidi sviluppati dal team sono stati realizzati in materiali siliconici biocompatibili e azionati pneumaticamente, utilizzando nuovi metodi di fabbricazione che hanno consentito di creare strutture affidabili, sicure ed efficaci. Inoltre, sono state impiegate tecniche avanzate di machine learning per teleoperare intuitivamente i robot morbidi nella cavità addominale del paziente.
Le sfide: precisione e accuratezza
Uno degli obiettivi principali è migliorare la precisione e l’accuratezza dei sistemi robotici morbidi. Per ottenere il movimento infatti, questi sistemi si basano sulla deformazione del materiale con cui è costruito il robot. Il movimento risultante è pertanto più difficile da controllare e può comportare una minore precisione di posizionamento, che potrebbe rappresentare una criticità quando si va a eseguire un intervento chirurgico.
Per superare questa problematica, si stanno sviluppando strategie avanzate basate su AI, machine learning e controllo guidato dai dati, in grado di gestire il movimento non lineare dei robot morbidi. I recenti progressi in termini di computer vision, modellazione in tempo reale e simulazione possono rendere possibile il funzionamento dei robot morbidi per la chirurgia senza ingombranti modalità di teleoperazione e lunghe sessioni di formazione per i chirurghi. Menciassi è un nome noto ai lettori di Fortune Italia:
Menciassi, prorettrice vicaria della Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa, di recente ha ottenuto una delle più importanti onorificenze internazionali per le scienze ingegneristiche, attribuita a un numero ristretto di Senior Member. Per il “rilevante contributo allo sviluppo di robot per la chirurgia minimamente invasiva” la docente è stata eletta nei mesi scorsi Fellow dall’Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), la più importante associazione al mondo di scienziate e scienziati nel campo delle scienze ingegneristiche, con sede a New York.
