Progettare la prossima generazione di sistemi robotici per la chirurgia in grado di eseguire alcuni passaggi in parziale autonomia durante interventi laparoscopici. È questo l’obiettivo di SARAS “Smart Autonomous Robotic Assistant Surgeon”, ricerca finanziata dalla Commissione europea all’interno del programma di ricerca e innovazione Horizon 2020 (Grant Agreement 779813) e coordinata da Riccardo Muradore del dipartimento di Informatica dell’università di Verona.
Il progetto si propone di sviluppare un’architettura basata sull’intelligenza artificiale per aiutare i chirurghi in alcuni interventi molto importanti e delicati quali la prostatectomia radicale e la nefrectomia. Il robot che sarà progettato permetterà a un unico chirurgo di eseguire un’intera procedura senza l’ausilio di un collega assistente. Questo avrà un importante impatto a livello economico e sociale, senza diminuire il livello di sicurezza per i pazienti.
La ricerca partirà il primo gennaio 2018, durerà 3 anni e ha ricevuto un finanziamento di oltre 4 milioni di euro. Oltre a Verona, coinvolge anche altri 8 partner europei: le università di Modena e Reggio Emilia, di Ferrara, l’ospedale San Raffaele, l’universitat politecnica de Catalunya, la University of Dundee, la Oxford Brookes university, la tedesca Medineering Gmbh e l’austriaca Acmit Gmbh.
A raccontarci tutto del progetto è il coordinatore scientifico Riccardo Muradore.
Professor Muradore, perché avete scelto questo argomento?
La chirurgia robotica è una disciplina relativamente recente e ancora nella sua fase di espansione: nel prossimo futuro nuovi robot entreranno nelle sale operatorie permettendo di eseguire in maniera più precisa e sicura alcuni interventi chirurgici o almeno alcune loro fasi.
Nel dipartimento di Informatica ci occuperemo prevalentemente della parte tecnologica lasciando ai partner clinici del progetto la valutazione medica e il grado di accettabilità di queste tecnologie presso pazienti, medici e personale ospedaliero. È importante sottolineare che queste tecnologie robotiche “non rubano” il lavoro ai chirurghi (come spesso si sente dire dei sistemi robotici), ma permettono di eseguire interventi impensabili fino a qualche anno fa. Un esempio su tutti è il robot chirurgico da Vinci prodotto dalla ditta americana Intuitive, che ha rivoluzionato alcune aree della ricerca medica come l’urologia e la ginecologia, a tutto vantaggio dei pazienti.
Mentre il vantaggio sociale è facilmente identificabile, non è trascurabile neanche quello tecnologico: nuovi algoritmi di intelligenza artificiale, computer vision, machine learning, teleoperazione, controllo e supervisione verranno sviluppati in un ambiente particolarmente difficile come la sala operatoria. Queste stesse tecnologie potranno essere poi adattate al mondo industriale (Industria 4.0) o agricolo (Agricoltura di precisione).
Metodologia e strumentazione?
Il robot che sarà sviluppato in SARAS potrà essere affiancato al robot da Vinci, che si trova in molte sale operatorie come, ad esempio, quelle dell’Azienda ospedaliero universitaria di Verona e dell’ospedale Sacro Cuore di Negrar. Mentre questi robot sono teleoperati dal chirurgo, il robot Saras si muoverà in maniera autonoma per interagire con gli strumenti teleoperati dal chirurgo per aiutarlo nelle varie fasi della procedura chirurgica.
Per fare questo, SARAS dovrà essere controllato da nuovi algoritmi di intelligenza artificiale che sviluppino un innovativo sistema cognitivo in grado di capire cosa sta succedendo (valutando le immagini che arrivano dall’endoscopio e dagli altri sensori disponibili all’interno della sala operatoria) e decidere come agire e quando per supportare il chirurgo.
Lo scopo di SARAS non è di fare esperimenti direttamente in sala operatoria ma di procedere con la validazione in un ambiente più controllato. Nel laboratorio Altair del dipartimento di Informatica diretto da Paolo Fiorini abbiamo a disposizione un robot da Vinci donatoci da Intuitive per attività di ricerca. Il sistema Saras sarà accoppiato al robot chirurgico per aumentarne le funzionalità e le potenzialità. Il sistema sarà valutato dai partner clinici di progetto e da alcuni chirurgi del dipartimento di Medicina come Walter Artibani e Salvatore Siracusano che sono stati coinvolti durante la stesura del progetto.
Prospettive future?
Insieme a Umberto Castellani e Marco Cristani del dipartimento di Informatica saranno sviluppate tecnologie all’avanguardia per l’analisi ed l’elaborazione delle immagini che consentiranno di capire cosa sta succedendo nella scena chirurgica e, di conseguenza, prendere le decisioni corrette. Queste permetteranno di eseguire azioni in maniera autonoma finora impensabili all’interno delle sale operatorie. Facendo diventare le sale operatorie “smart” si creeranno tutti i presupposti per diminuire gli incidenti e per aumentare la sicurezza degli interventi.
Queste tecnologie potranno creare nuove figure professionali e far nascere start up innovative per il trasferimento tecnologico di questi algoritmi a vantaggio del tessuto economico veneto e italiano.
