Intelligenza artificiale e robotica contro il diabete: dal pancreas bionico alla diagnosi precoce

Per la diagnosi e la cura del diabete l’innovazione tecnologica viene in aiuto. Tre diverse ricerche stanno mettendo a punto soluzioni in grado di migliorare la qualità di vita dei pazienti. Ecco in che modo.

TAKEAWAY

  • Intelligenza Artificiale, robotica e anche Internet of Things possono fornire un grande contributo alla diagnosi e alla cura del diabete.
  • Uno dei più significativi è il progetto europeo coordinato dall’Italia che punta alla realizzazione di un pancreas bionico “intelligente”.
  • Altre evidenze scientifiche, frutto di ricerche condotte negli USA e in Russia, puntano alla diagnosi precoce della patologia e a una delle sue complicazioni più insidiose: la retinopatia diabetica.

Intelligenza artificiale e robotica contro il diabete possono essere alleati preziosi per la lotta a una delle malattie più diffuse. Solo in Italia si contano almeno 4 milioni di diabetici e i casi sono in netto aumento. Secondo l’Organizzazione mondiale della Sanità si è passati da 108 milioni nel 1980 a 422 milioni nel 2014.

Il diabete è una delle principali cause di cecità, insufficienza renale, attacchi cardiaci, ictus e altri gravi problemi oltre che essere causa di morte. Non solo: il diabete ha causato almeno 636 miliardi di dollari di spesa sanitaria (dati 2015 Diabetes Insitute Research dell’I.R.C.C.S dell’Ospedale san Raffaele).

Per questo è importante riuscire a trovare metodi per prevenire, curare e migliorare la qualità di vita di chi ne è affetto. Ed è qui che intelligenza artificiale e robotica, con il supporto dell’Internet of Things, possono fornire un grande contributo. Già lo fanno, come testimoniano almeno tre risultati di ricerca condotti nel mondo, di cui uno ideato e condotto dall’Italia.

Intelligenza artificiale e robotica contro il diabete: il progetto del pancreas bionico

A proposito dell’impiego di Intelligenza artificiale e robotica contro il diabete, è a guida italiana il progetto europeo Forgetdiabetes, per il quale l’UE ha stanziato quasi 4 milioni di euro.

Coordinato dall’Università degli studi di Padova, coinvolge anche l’Istituto di BioRobotica della Scuola Superiore Sant’Anna. L’idea alla base è la creazione di un pancreas bionico invisibile (BIP). Si tratta di un dispositivo in grado di sfruttare il rilevamento fisiologico del glucosio e la via di somministrazione degli ormoni. Proprio come fa il pancreas all’interno del corpo, regolando i livelli di glucosio nel sangue, secernendo insulina, il BIP permetterà la somministrazione intraperitoneale di questo ormone per un controllo glicemico ottimale.

Il progetto è nato come possibilità di cura per il diabete tipo 1, che solo in Italia colpisce circa 300mila persone di cui circa 18mila bambini.

Per riuscire a creare questo organo bionico sono al lavoro esperti in micro-nanomeccatronica, modellazione, ingegneria di controllo, biomateriali, endocrinologia, chirurgia e scienze comportamentali appartenenti anche a istituti di ricerca francesi, tedeschi e norvegesi.

Obiettivo del progetto è sviluppare un sensore per glicemia e una pompa per insulina, tutto in dimensioni miniaturizzate così da poter essere impiantato all’interno dell’addome. Grazie a un sistema di gestione intelligente permetterà un controllo quotidiano completamente automatico del diabete.

Ed è qui che entrano in gioco le tecniche che fanno capo all’ambito di studi dell’intelligenza artificiale. Il pancreas bionico invisibile a lungo termine si baserà sul rilevamento fisiologico del glucosio e sul sistema di somministrazione dell’insulina, controllati da algoritmi adattativi personalizzati con capacità avanzate di autodiagnosi.

Intelligenza artificiale e robotica contro il diabete: dalla gestione della retinopatia alle cure a distanza

Intelligenza artificiale e robotica contro il diabete trovano sempre nuovi ambiti di impiego. Nel caso dell’AI va messo in luce il nuovo metodo messo a punto negli Stati Uniti da un team di ricercatori dell’Indiana University per identificare nuovi biomarcatori negli occhi in grado di portare a nuovi modi di gestire la retinopatia diabetica.

È una complicazione del diabete che colpisce gli occhi, può svilupparsi in tutti coloro che soffrono di diabete di tipo 1 e di diabete di tipo 2, e che costituisce la prima causa di cecità nel mondo occidentale.

Durante le sue prime fasi, il diabete può colpire gli occhi prima che i cambiamenti siano rilevabili con un regolare esame clinico. Tuttavia, la ricerca sulla retina condotta dall’équipe coordinata da Ann E. Elsner, docente di optometria, ha scoperto che questi cambiamenti possono essere misurati prima di quanto si pensasse in precedenza con tecniche ottiche specializzate e analisi al computer.

La capacità di rilevare i biomarcatori può portare all’identificazione precoce delle persone a rischio di diabete o danni alla vista, così come migliorare la capacità dei medici di gestire questi pazienti. Come ha sottolineato la coordinatrice:

Numerosi algoritmi utilizzano qualsiasi informazione di immagine che differisce tra i pazienti diabetici e i controlli, che possono identificare quali individui potrebbero avere il diabete, ma questi possono essere aspecifici. Il nostro metodo può essere combinato con gli altri metodi di Intelligenza Artificiale per fornire informazioni precoci localizzate a specifici strati retinici o tipi di tessuti, il che permette di includere informazioni non analizzate negli altri algoritmi

In tema di robotica, va sottolineato invece quanto condotto dal Changi General Hospital di Singapore. Consapevoli che il diabete e le patologie cardiovascolari colpiscono molti pazienti che soffrono non poco le visite ripetute all’ospedale, la struttura ha adottato un sistema intelligente di “telecura”. Esso assume la forma di uno dei 50 robot presenti nel centro medico e in grado di permettere ai medici di monitorare i pazienti a casa e identificare i problemi in anticipo.

AI, robotica e anche IoT per la diagnosi

Oltre a Intelligenza artificiale e robotica contro il diabete, si lavora da tempo all’impiego dell’Internet of Things. Uno dei metodi più recenti è stato messo a punto da alcuni scienziati della South Ural State University, in Russia, insieme ai colleghi di Spagna, Francia ed Egitto, i quali hanno sviluppato un modello per una diagnosi più efficace del diabete (e delle malattie cardiovascolari) utilizzando l’IoT e tecniche che fanno capo all’ambito di studi dell’AI.

L’idea degli scienziati è di creare un’applicazione universale che possa raccogliere dati da diversi dispositivi e tradurli in un formato compatibile.

Così, lo smartphone li elabora e li organizza. Sulla base delle complesse informazioni ricevute, una serie di raccomandazioni mediche sarà costruita per un paziente specifico, tenendo conto dei suoi indicatori.

Come spiega il ricercatore senior del Dipartimento di Programmazione di Sistemi, specializzato in machine learning, Kumar Sachin, “il modello presentato comprende varie fasi: raccolta di dati, pre-elaborazione, classificazione e regolazione dei parametri.

I dispositivi IoT portatili e i sensori permettono di raccogliere dati senza impedimenti, mentre le tecniche di intelligenza artificiale li utilizzano per diagnosticare le malattie”. Lo smartphone elabora i dati ricevuti tramite una connessione Bluetooth a basso consumo energetico e li classifica.

L’efficacia del nuovo modello pare assai promettente: durante la fase sperimentale ha raggiunto una precisione massima del 96,16% e del 97,26%, rispettivamente nella diagnosi di malattie cardiache e diabete.

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Andrea Ballocchi
Giornalista specializzato in tecnologia, focalizzato su temi che riguardano l'Internet of Things e le tecnologie emergenti che hanno un impatto significativo sulla vita quotidiana e su quella futura. Oltre alla tecnologia si occupa anche di temi legati alla sostenibilità ambientale e non solo (edilizia, architettura, design...)
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