Scegliere il trattamento più adeguato per ciascun paziente prima di applicarlo nel suo organismo è uno degli obiettivi di un nuovo progetto promosso dall’Hospital Universitario Vall d'Hebron di Barcellona. Il centro svilupperà gemelli digitali umani, repliche virtuali personalizzate di organi, sistemi e processi biologici che permetteranno di simulare come evolve una malattia e come potrebbe rispondere una persona a diversi trattamenti.
L’iniziativa mira a far avanzare la medicina personalizzata attraverso l’uso dell’intelligenza artificiale (IA), dell’imaging medico, dei dati clinici, dell’informazione genomica e dei modelli computazionali. Con questa combinazione di tecnologie, gli specialisti potranno riprodurre digitalmente il comportamento di determinati organi e patologie per studiare diversi scenari terapeutici prima di trasferirli alla pratica clinica.
Come spiega l’ospedale, questi modelli dovranno servire come supporto alle decisioni mediche, facilitando la selezione dei trattamenti più adeguati e la pianificazione di interventi complessi.
Che cosa sono i gemelli digitali umani e come possono aiutare i pazienti?
I gemelli digitali sono rappresentazioni virtuali personalizzate costruite a partire da informazioni reali di ciascun paziente. A differenza dei modelli anatomici tridimensionali convenzionali, che riproducono principalmente la struttura di un organo, queste repliche includono informazioni sul suo funzionamento e sul comportamento di determinate malattie.
In questo modo, i ricercatori potranno simulare diversi scenari e studiare come potrebbe evolvere una patologia o quali effetti potrebbe avere un trattamento specifico prima di applicarlo al paziente.
La tecnologia permetterà, per esempio, di confrontare diverse alternative terapeutiche in un modello virtuale del cuore di una persona con una patologia cardiaca complessa. L’obiettivo è anticipare le possibili risposte e fornire ai professionisti sanitari maggiori informazioni per prendere decisioni.
Il direttore clinico di Radiodiagnostica di Vall d'Hebron, Manel Escobar, ha indicato che questi modelli hanno capacità predittiva e possono aiutare ad anticipare l’evoluzione di un paziente o gli effetti che potrebbe causargli un trattamento. Tuttavia, lo specialista sottolinea che devono essere intesi come strumenti di supporto alle decisioni cliniche.
Un progetto da 11,7 milioni di euro e tre anni di sviluppo
Il progetto dispone di un finanziamento di 11,7 milioni di euro provenienti dai Fondi Europei di Sviluppo Regionale (FEDER), nell’ambito della Piattaforma di Tecnologie Strategiche per l’Europa (STEP).
Nell’ambito del programma denominato 3Dx3C, 'Nuove tecnologie digitali per l’approccio personalizzato a patologie congenite e complesse', l’ospedale svilupperà nel corso dei prossimi tre anni modelli computazionali avanzati per diverse specialità mediche e chirurgiche.
A tal fine, Vall d'Hebron stabilirà accordi con aziende tecnologiche che parteciperanno allo sviluppo congiunto delle soluzioni digitali. L’iniziativa intende valorizzare l’esperienza che il centro ha già accumulato in tecnologie 3D, intelligenza artificiale, imaging medico e chirurgia ad alta complessità.
L’ospedale dispone di un’unità specializzata in tecnologie 3D che già lavora alla creazione di modelli anatomici personalizzati e alla pianificazione di interventi chirurgici complessi. Il nuovo progetto mira a fare un passo in più: passare dalla riproduzione virtuale dell’anatomia di un organo alla simulazione anche del suo funzionamento e dell’evoluzione di determinate patologie.
Dal cuore all’emicrania: le applicazioni che svilupperà Vall d'Hebron
Il programma prevede dieci interventi integrati in diverse aree mediche. Tra le applicazioni previste rientrano:
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Cardiologia pediatrica: creazione di gemelli digitali che riproducano l’attività elettrica del cuore di pazienti affetti da cardiopatie congenite.
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Rilevamento di malattie cardiache: sviluppo di modelli per identificare in modo precoce possibili cardiopatie a partire da elettrocardiogrammi.
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Emicrania: sviluppo di strumenti digitali per avanzare nel trattamento personalizzato dei pazienti.
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Chirurgia cardiaca: simulazione di procedure come l’ablazione nei casi di tachicardia ventricolare o l’impianto percutaneo di valvole polmonari.
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Chirurgia epatica: pianificazione di interventi per asportare tumori del fegato.
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Cardiopatie congenite: creazione di modelli per pianificare procedure in pazienti con tetralogia di Fallot.
Inoltre, il progetto prevede una piattaforma per integrare dati clinici provenienti da fonti diverse e lo sviluppo di modelli anatomici tridimensionali personalizzati che possano essere visualizzati direttamente in sala operatoria. Questi strumenti potranno anche integrare la realtà aumentata per facilitare la pianificazione di interventi tramite chirurgia robotica o laparoscopica.
Una tecnologia ancora in fase di sviluppo
Sebbene i gemelli digitali aprano nuove possibilità per avanzare verso trattamenti più personalizzati, il progetto di Vall d'Hebron si trova in una fase di sviluppo. I prossimi tre anni saranno dedicati a costruire e perfezionare i modelli computazionali insieme alle aziende tecnologiche partecipanti.
Pertanto, le sue possibili applicazioni e i benefici clinici dovranno ancora essere sviluppati e convalidati prima che questi strumenti possano essere integrati in modo generalizzato nell’assistenza sanitaria.
L’obiettivo finale è che la tecnologia permetta ai professionisti sanitari di disporre di più informazioni prima di prendere decisioni terapeutiche, ridurre i rischi e adattare i trattamenti alle caratteristiche di ogni paziente.