Dalla collaborazione tra le Unità operative di Fisica sanitaria e Radioterapia oncologica del Gemelli Molise, dirette rispettivamente dal dottor Savino Cilla – fisico medico – e dal dottor Francesco Deodato – oncologo radioterapista – è nata una sperimentazione riguardante l’introduzione di metodiche di intelligenza artificiale nel trattamento radioterapico su pazienti affetti da tumori del distretto testa-collo, tumori della prostata e tumori ginecologici.
I risultati di questa ricerca e la sua implementazione nella pratica clinica sono stati descritti in un lavoro scientifico – intitolato “Template-based automation of treatment planning in advanced radiotherapy: a comprehensive dosimetric and clinical evaluation” – che è stato pubblicato in questi giorni sulla prestigiosa rivista Nature Scientific Reports. Il filone di ricerca si inserisce in un network nazionale che vede coinvolti i colleghi oncologi radioterapisti della Fondazione Policlinico universitario Gemelli di Roma, diretti dal prog Vincenzo Valentini, e quelli del Policlinico Sant’Orsola – Malpighi di Bologna diretti dal prof Alessio Giuseppe Morganti.
Dottor Cilla, ci può spiegare in parole semplici di cosa si occupa la vostra ricerca?
«Da circa un anno stiamo studiando la fattibilità di trattamenti radioterapici avanzati guidati dalla intelligenza artificiale. I risultati ottenuti suggeriscono che i trattamenti radioterapici realizzati con i nuovi algoritmi basati sulla intelligenza artificiale risultano in un significativo aumento della qualità dei piani di trattamento, soprattutto in termini di conformità della dose al tumore. Questi vantaggi hanno il potenziale di tradursi in trattamenti più efficaci in termini di controllo della malattia o riduzione degli effetti tossici».
L’intelligenza artificiale applicata alla medicina sembra più fantascienza che realtà.
«Siamo convinti che l’intelligenza artificiale rivoluzionerà entro pochi anni la radioterapia oncologica e la medicina in generale. Diagnostica per immagini e terapia sono solo alcuni dei campi in cui le nuove tecnologie e nuovi e algoritmi faranno la differenza. L’intelligenza artificiale cerca di riprodurre i complessi processi mentali caratteristici dell’intelligenza umana mediante l’uso di algoritmi e computer addestrati a imparare da successi ed errori. Nel nostro campo di lavoro, per esempio, definire come colpire un tumore con le radiazioni è un processo molto complesso e laborioso. Innanzitutto, quando un paziente deve essere sottoposto a radioterapia, i medici devono determinare con la massima accuratezza possibile quali parti del corpo esporre alle radiazioni al fine di colpire il tumore per distruggerlo e quali tessuti sani devono essere preservati il più possibile. Oggi sono stati sviluppati algoritmi capaci di apprendere il processo con cui i medici decidono quali parti trattare, così da poter questi volumi automaticamente. Facendo affidamento su milioni di dati, e di studi anatomici e cartelle cliniche, questi algoritmi riescono non solo ad integrare tutte queste informazioni, ma soprattutto sono in grado di costruire modelli matematici capaci di rendere visibile le associazioni nascoste tra le informazioni analizzate, riconoscere pattern o relazioni causali tra fenomeni che erano ignoti in precedenza, fornendo nuove conoscenze che consentono di produrre modelli di previsione».
Oggi si parla anche di Radiomica. Che cos’è?
«Le potenzialità di questo approccio diventano ancora più potenti con l’introduzione della cosiddetta Radiomica, un nuovo settore della diagnostica per immagini in grado di caratterizzare il tumore di ciascun paziente in modo molto più accurato delle tecniche tradizionali. La diagnostica per immagini attuale, attraverso l’uso di Tac, risonanza magnetica e Pet è in grado di darci informazioni estremamente dettagliate sia dal punto di vista morfologico che funzionale. Tuttavia, molte informazioni non possono essere percepite dall’occhio umano, nemmeno da quello del radiologo più esperto. I nuovi algoritmi basati su intelligenza artificiale riescono a convertire le immagini a noi ben note con la loro scala di grigi in dati numerici, e poi analizzarli da un punto di vista puramente matematico, riuscendo a definire nuove caratteristiche del tumore e dell’ambiente circostante, relative ad esempio alla sua intima struttura tissutale e molecolare. Questi nuovi parametri offrono indicazioni sull’aggressività della malattia, sulle terapie più indicate da effettuare e sulla risposta alle cure. In altre parole, le immagini diagnostiche sono molto più che semplici… immagini. Sono una miniera di dati invisibili all’occhio umano, ma non a quello della matematica».
Che impatto hanno queste nuove tecnologie sulla radioterapia oncologica?
«Sulla base delle immagini diagnostiche, viene preparato il piano di trattamento per il paziente. Questa fase è molto critica: è necessario che i fasci di radiazione colpiscano il tumore con una precisione estrema. Solo così si può massimizzare l’efficacia del trattamento e limitare i danni ai tessuti sani. Ma nonostante l’impressionante sviluppo tecnologico avvenuto negli ultimi anni in termini di modellizzazioni fisico-matematiche e algoritmi di ottimizzazione, la realizzazione del miglior piano di cura del paziente, ovvero quello che massimizza il rapporto terapeutico e che riesce a raggiungere gli obiettivi clinici desiderati, non è una procedura consolidata e dipende molto dal “know-how” del fisico medico. In altri termini, ci sono una miriade di modi per ottimizzare la procedura di pianificazione del trattamento, e molti di essi possono portare ad un risultato sub-ottimale. Questo è un punto cruciale perché oggi sappiamo dagli studi clinici che la qualità del piano di trattamento influenza direttamente l’esito del trattamento. Anche in questa fase, alcune soluzioni derivate dall’intelligenza artificiale sono state recentemente elaborate con lo scopo di individuare lo studio dosimetrico che al meglio risponde alle richieste prescrittive cliniche. Uno di questi, chiamato Pinnacle Autoplanning, è stato implementato presso il nostro Centro. I nostri risultati hanno messo in luce un significativo impatto sul miglioramento della qualità del trattamento, trasformando una attività di ricerca in una pratica clinica standard. Questo significa che al Gemelli Molise le applicazioni della intelligenza artificiale rappresentano ormai una realtà sempre più consolidata e in forte espansione».
Nonostante tutte le opportunità, in molti sono preoccupati per i rischi connessi all’uso della intelligenza artificiale. Cosa ne pensa?
«L’entusiasmo per la rivoluzione in corso non deve fare dimenticare che questa tecnologia va presa con cautela. Bisogna sempre ricordare che, proprio come i loro creatori umani, queste tecnologie non sono infallibili. È necessario introdurle con occhio critico, tenendo a mente i loro limiti e conoscere a fondo le loro fondamenta logiche. Il nostro ruolo deve essere necessariamente quello di guidare questa rivoluzione in corso mediante il controllo e la gestione dei processi, altrimenti ne saremo travolti. Ma senza mai dimenticare il contributo umano in termini di creatività, innovazione, intuizione ed empatia. Lo ha ricordato papa Francesco in Laudato si’, “solo se orientate dall’etica, dal principio della dignità e della centralità della persona umana, da una solida coscienza morale, queste tecnologie innovative possono migliorare la vita dell’uomo ed essere al servizio del bene.” Sta a noi utilizzare questa nuova tecnologia in modo virtuoso e riuscire ad integrarla nella dimensione etica del rapporto con il paziente».
red.pol.
