L’Intelligenza Artificiale al servizio dei trapianti

La medicina dei trapianti sta vivendo una trasformazione senza precedenti grazie all’integrazione dell’Intelligenza Artificiale (AI) e delle più avanzate tecnologie ingegneristiche. Esemplare del progresso in questa direzione è il progetto di ricerca che mira a rivoluzionare il settore attraverso l’applicazione di strumenti predittivi e modelli avanzati di analisi dei dati che è stato avviato dal Politecnico in collaborazione con la Fondazione Donazione Organi e Trapianti (D.O.T.). 

Attiva dal 2017, la Fondazione D.O.T. nasce dall’intesa tra il Politecnico, l’Università degli Studi di Torino, l’AOU Città della Salute e della Scienza di Torino, la Città di Torino e la Regione Piemonte, con lo scopo di attuare iniziative di alto interesse sociale per la promozione e il sostegno della ricerca scientifica nell’ambito della medicina dei trapianti. 

Partito a novembre 2024, il progetto avrà una durata triennale, sotto il coordinamento della docente e consigliera della Fondazione D.O.T. Cristina Bignardi e dei docenti Marco Agostino Deriu e Diego Gallo del Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Aerospaziale-DIMEAS. Si tratta di un progetto multidisciplinare che combina competenze mediche e bioingegneristiche per affrontare le sfide più complesse del settore. Non solo, infatti, vede impegnati medici, ingegneri e ricercatori, ma il progetto coinvolgerà i Centri Trapianto di fegato, di rene, di cuore e di polmone dell’AOU Città della Salute e della Scienza di Torino, oltre al Centro Regionale Trapianti della Regione Piemonte-Valle d’Aosta.

Ciò che distingue questa iniziativa è anche il coinvolgimento di giovani talenti: per il progetto di ricerca era stata, infatti, avviata una procedura di selezione per l’assegnazione di una borsa nel corso di Dottorato Interateneo in Bioingegneria e Scienze Medico-Chirurgiche. Dopo la selezione, vincitrice del bando è stata Alexandra Tsipourakis, giovane laureata in ingegneria elettronica e informatica alla Technical University of Crete in Grecia.

Tre sono le aree chiave d’intervento. La prima riguarda il matching donatore-ricevente: l’utilizzo dell’AI permette di sviluppare sistemi di supporto decisionale, migliorando l’accuratezza nell’assegnazione degli organi e aumentando le probabilità di successo del trapianto; la seconda concerne l’impatto che la conservazione e il trasporto degli organi, attraverso il miglioramento delle tecniche di perfusione e monitoraggio, hanno sull’esito del trapianto; infine, formazione e ricerca: il progetto promuove la creazione di nuove competenze e lo sviluppo di metodologie avanzate per affrontare le sfide future nel campo della medicina dei trapianti.

Il fine è sviluppare dei modelli predittivi e strumenti avanzati basati sull’intelligenza artificiale (AI) che supportino il medico nel valutare le variabili relative al donatore, all’organo e al ricevente, offrendo ai chirurghi strumenti innovativi e collaborativi per affrontare le sfide che pone la chirurgia dei trapianti.

Il team al momento sta lavorando sul trapianto di fegato, grazie alla collaborazione con l’equipe del Centro Trapianti di Fegato dell’AOU Città della Salute e della Scienza di Torino. Punto di partenza sarà la raccolta di dati, che saranno utilizzati per creare i cosiddetti “gemelli digitali”, simulazioni che replicano virtualmente il comportamento degli organi e permettono di ottimizzare i processi.

La docente Cristina Bignardi commenta: “Il matching tra donatore e ricevente è una delle sfide più complesse della medicina dei trapianti. Non esiste una regola fissa, un algoritmo semplice che possa guidare sempre la scelta ottimale, perché ogni caso è unico. Le variabili cliniche cambiano da paziente a paziente, da donatore a donatore. I chirurghi compiono ogni giorno uno sforzo straordinario nel valutare le condizioni di compatibilità, adattando le linee guida al caso reale e considerando fattori critici quali le condizioni di donatore e ricevente, il trasporto e la conservazione degli organi e molte altre variabili, il tutto sottoposto alla variabile tempo, con una notevole influenza sull’incidenza del rischio relativo all’esito del trapianto stesso”

“L’Intelligenza Artificiale ha il potenziale di rappresentare un supporto in questo processo decisionale, soprattutto nelle zone grigie in cui l’incertezza è maggiore. – spiega il docente Marco Deriu – Può aiutare a ridurre i dubbi, a consolidare decisioni basate sull’esperienza di centri di eccellenza e a imparare dalle scelte cliniche, collegandole all’esito del trapianto sui pazienti riceventi. In questo modo, non solo si supportano i medici nell’identificazione del miglior protocollo, ma potremmo conservare e trasmettere il patrimonio di conoscenze maturato nel tempo, rendendolo disponibile per le future generazioni di professionisti.”

“La Bioingegneria adotta un uso virtuoso dell’intelligenza artificiale accoppiandola ai modelli meccanicistici basati su principi fisici consolidati per avanzare la comprensione dei processi fisiologici e supportare il processo decisionale in medicina. Non si tratta di sostituire il chirurgo, ma di fornire strumenti migliori per prendere decisioni informate e personalizzate” conclude il docente Diego Gallo.