Digital Medicine

Artiness, realtà aumentata a supporto della chirurgia

Non solo una medicina sempre più precisa e personalizzata per il paziente ma anche una chirurgia modellata su di esso grazie alla tecnologia in Mixed Reality. È la visione della startup milanese Artiness che attraverso algoritmi di proprietà, sviluppa soluzioni software in grado di trasformare le immagini mediche della parte anatomica del paziente in modelli 3D, precisi e dettagliati. Queste ricostruzioni diventano poi un contenuto olografico tridimensionale che l'equipe medica può utilizzare per migliorare gli standard di cura negli interventi chirurgici e nei trattamenti percutanei.

Non solo una medicina sempre più precisa e personalizzata per il paziente ma anche una chirurgia modellata su di esso grazie alla tecnologia in Mixed Reality.

È la visione della startup milanese Artiness che attraverso algoritmi di proprietà, sviluppa soluzioni software in grado di trasformare le immagini mediche della parte anatomica del paziente in modelli 3D, precisi e dettagliati. Queste ricostruzioni diventano poi un contenuto olografico tridimensionale che l’equipe medica può utilizzare per migliorare gli standard di cura negli interventi chirurgici e nei trattamenti percutanei.

Fondata nel 2018 da ricercatori e professori del Dipartimento di Elettronica, Informazione e Bioingegneria del Politecnico di Milano, Artiness è una spin-off universitaria incubata all’interno del Polihub Innovation District dello stesso Politecnico. Ha dunque nel suo DNA ricerca e innovazione.

Dalla sua nascita ad oggi ha intrapreso un percorso di sperimentazione del software sviluppato per l’ambito chirurgico in collaborazione con alcuni istituti ospedalieri, testandone il valore clinico. Tra questi il Policlinico San Donato, Il Centro Cardiologico Monzino, lo IEO e l’Ospedale San Raffaele di Milano e anche l’Ospedale Universitario di Leiden in Olanda. Questo step l’ha già portata a raggiungere il suo primo traguardo concreto: il rilascio sul mercato del dispositivo medico certificato di classe 1 per la simulazione pre- intervento in Mixed Reality.

Ma come funziona questa tecnologia e come può favorire l’intervento personalizzato sul paziente da parte del chirurgo? Il software sviluppato da Artiness acquisisce i dati medici sul paziente, quali risonanze magnetiche, tac, ecografie, e li trasforma in modelli 3D, in avatar digitali che rappresentano in modo accurato la condizione patologica dell’organo “scansionato”. Successivamente i modelli si trasformano in un contenuto olografico tridimensionale che possono essere visualizzati dal medico con l’ausilio di speciali visori di realtà aumentata. Sono visori che consentono di mantenere un contatto con la realtà circostante, a differenza di quanto avviene negli ambienti di realtà virtuale, e permettono al chirurgo che li indossa di interagire con l’ologramma dell’organo. Ẻ possibile, per esempio, afferrare il cuore del paziente, sezionarlo, ingrandirlo e perfino simulare alcune procedure di intervento chirurgico. L’ambito principale di utilizzo di questa tecnologia è quello delle malattie cardiovascolari, ma sono in corso anche sperimentazioni in altri campi clinici: nella chirurgia generale di patologie legate al fegato e al sistema gastrointestinale, in ambito oncologico polmonare e in generale dove c’è un organo con patologie tumorali, in campo neurochirurgico e neurovascolare. Non è però una tecnologia applicabile a interventi chirurgici di emergenza, ma solo in quelli elettivi dove c’è il tempo di pianificare, preparare e simulare prima l’operazione da effettuare. A tutti gli effetti è uno strumento di simulazione pre-intervento.

Il medico in autonomia carica le immagini sulla piattaforma Artiness e in circa 10/12 minuti visualizza il modello 3D all’interno dello strumento di realtà aumentata. La soluzione facilita la comprensione dell’anatomia del paziente e la preparazione del caso riducendone le complicazioni e gli eventi avversi che possono purtroppo accadere in sala operatoria. L’approccio per Artiness è e sarà sempre il paziente nella sua unicità, perché ogni intervento è determinato sulla base di come quel paziente specifico si presenta nella sua anatomia interna.

Ma l’intento di Artiness non è quello di fermarsi alla porta di ingresso del blocco operatorio, l’obiettivo è di entrarvi fornendo al chirurgo anche un supporto tecnologico durante l’esecuzione dell’intervento. Ẻ un passaggio essenziale per migliorare le terapie sul paziente soprattutto nelle operazioni mini invasive e percutanee dove il chirurgo vede con più difficoltà l’interno del corpo. Il team Artiness sta già lavorando e testando l’estensione della tecnologia utilizzata nella fase di pre-intervento a quella intraoperatoria. L’idea è quella di integrare le immagini pre-operatorie con quelle che possono essere acquisite nel corso dell’intervento tramite ultrasuoni, raggi x, camere endoscopiche. Queste ultime immagini verranno prese e unite al modello pre-operatorio in modo tale che il chirurgo avrà a disposizione sia la simulazione dell’intervento sia l’esecuzione in un solo modello olografico e tridimensionale del paziente.

Questo tipo di implementazione sarà applicabile entro l’inizio del 2023 e comporterà una “rivoluzione” nelle procedure chirurgiche accelerata anche dal diffondersi della rete 5G. Con la nuova rete veloce le soluzioni che Artiness sta sviluppando saranno ulteriormente potenziate, rendendo più fluide e immediate le condivisioni delle operazioni chirurgiche. Artiness sta conducendo alcuni test in questo ambito grazie alla vincita nel 2020 del bando Action for 5G di Vodafone, dedicato a startup, Pmi e imprese sociali che vogliono contribuire con le loro idee innovative allo sviluppo del 5G in Italia.

“Questa tecnologia che abbiamo sviluppato entrerà in tutte le sale operatorie del mondo, dichiara Filippo Piatti Ceo e co-fondatore Artiness. Lo stiamo già vedendo con le nostre collaborazioni e sperimentazioni e con il consenso che ha suscitato anche da parte di grandi aziende come Vodafone e Microsoft che attraverso i loro programmi ci aiuteranno ulteriormente a raggiungere i nostri obiettivi. Tra questi puntiamo a diventare uno dei grandi player a livello internazionale.”

ARTICOR ottiene la certificazione di dispositivo medico
Il software per la visualizzazione olografica in mixed reality di immagini diagnostiche cardiovascolari, ha ottenuto a fine maggio la certificazione CE come dispositivo medico.

Il software principalmente disegnato per supportare l’emodinamica o cardiologia interventistica per il trattamento delle malattie cardiache complesse e delle patologie strutturali cardiache. Grazie al contrassegno europeo di conformità Artiness può iniziare la fase di commercializzazione della piattaforma sviluppata. Per la start-up milanese è uno step importante verso l’effettiva applicazione pratica della sua tecnologia nell’iter dei trattamenti cardiovascolari.

L’esperienza del Policlinico San Donato
Qual è l’utilità della realtà aumentata nella pratica clinica? Quali sono i vantaggi e le prospettive che si aprono con la tecnologia in Mixed Reality messa a punto dalla start up Artiness? Lo abbiamo chiesto al Dott. Massimo Chessa, Responsabile UNICCA – Unità di Cardiologia del Congenito Adulto- IRCCS-Policlinico San Donato di Milano.

Da quanto tempo utilizza la tecnologia Artiness?
Ho iniziato a sperimentare la tecnologia Artiness circa 3 anni fa, quando casualmente, ho avuto la possibilità di visionare la ricostruzione olografica, generata dalla TAC del cuore di una bambina che presentava un tumore cardiaco. Nell’interazione con il cardiochirurgo che seguiva il caso, entrambi eravamo in difficoltà perché la sola ricostruzione tridimensionale visionata allo schermo non ci permetteva fino in fondo di capire se la situazione era operabile o meno. Il dubbio poteva essere risolto solo sul tavolo operatorio, come avviene spesso, valutando in ultima istanza la fattibilità o meno dell’intervento. Invece utilizzando questa metodica di visualizzazione 3D in Mixed Realty siamo arrivati alla conclusione che c’era una possibilità di approccio chirurgico alla patologia, che in effetti si è risolta poi con successo in sala operatoria. Partendo da questa prima esperienza, abbiamo valutato l’opportunità di estendere questo approccio tecnologico anche ad altre condizioni patologiche prevalentemente nella fase di pianificazione e preparazione della procedura chirurgica. Per esempio, l’abbiamo utilizzata per valutare l’impianto di Stent in pazienti adulti in cui l’anatomia era particolarmente complessa.

Quali sono i vantaggi di questa metodologia di visualizzazione in Mixed Realty?
Secondo la mia opinione, in prima battuta il vantaggio della ricostruzione olografica è che la tridimensionalità è assolutamente reale perché la volumetria degli organi è completa. Questo ci dà una comprensione immediata del problema e ci permette di interagire con strutture corporee tridimensionali “vere”. Un altro utilizzo di questa tecnologia è che può essere utilizzata anche a scopo didattico, facilitando l’apprendimento e la formazione del personale medico che può visualizzare anatomie paziente-specifiche. Inoltre c’è un altro ambito che per il momento non abbiamo ancora sondato ma che potrebbe beneficiarne, l’ambito della simulazione delle procedure chirurgiche e di emodinamica interventistica. Non è fattibile nell’immediato, si devono ancora fare dei passi avanti per migliorare la tecnologia, ma stiamo andando in quella direzione. Di recente ho avuto modo di vedere delle simulazioni di inserimento di valvole utilizzate dai cardiochirurghi che sicuramente hanno un vantaggio di immediatezza nella comprensione di quello che avviene e quello che potrebbe succedere.

La tecnologia sviluppata da Artiness non è una nuova tecnologia di imaging, ma è una modalità di vedere le anatomie del corpo in forma più naturale, più confacente di quelle che sono le caratteristiche di visualizzazione del nostro cervello che ricostruisce una tridimensionalità dell’organo dallo schermo perché di fatto, una tac o una risonanza, sono proiezioni su due dimensioni. Ẻ come se riuscissimo a vedere ciò che prima non era così facile e intuibile grazie alla Mixed Realty.

Quindi lei continuerà ad utilizzarla e pensa che potrebbe essere seguito da altri clinici?
Penso che questa sia una tecnologia molto democratizzante perché i costi non sono particolarmente elevati e consente a più persone di interagire, non necessariamente in presenza. Ẻ sufficiente avere a disposizione il software e i visori per vedere contemporaneamente la stessa struttura anatomica. Quindi sì, ci sono tanti vantaggi per pensare di continuare a utilizzarla. C’è un margine di miglioramento ampio sulla qualità della prestazione, ma sicuramente il futuro prossimo passa anche da qui.

Avete pubblicato dei lavori su questa sperimentazione?
Abbiamo pubblicato due studi descrittivi di casi clinici trattati a supporto della validità della tecnologia che stiamo continuando a sperimentare per poter avere più casistiche che possano darle in futuro una veste scientifica.

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