Sanità, arrivano i cloni virtuali

I ricercatori dell’Università statale “Lobachevsky” di Nizhny Novgorod, grazie all’aiuto di un supercomputer, hanno combinato l’insieme  delle tomografie trasformandole in modelli computerizzati in 3D che simulano il corpo umano. Ora i medici avranno la possibilità di esplorare il corpo umano senza ricorrere a interventi chirurgici per individuare con estrema precisione eventuali anomalie nell’organismo. Saranno in grado di sperimentare l’efficacia dei metodi terapeutici su “pazienti digitali” . Lo tecnologia sviluppata è estremamente mirata: per il solo cuore “virtuale” i matematici hanno dovuto combinare oltre 50 milioni di parametri.

Come racconta a Rbth il professor Vadim Turlapov, ordinario di Scienze informatiche presso l’Università di Nizhny Novgorod, fino ad oggi i medici avevano utilizzato delle tomografie bidimensionali per emettere delle diagnosi. “Proprio per questo quando si osserva l’immagine tridimensionale di un paziente l’impressione che produce è quella di un ‘clone virtuale’, benché per il momento non usiamo tale definizione per questo modello. Si tratta di una visualizzazione in 3D di dati clinici” spiega il professore.

Il tavolo operatorio virtuale

Il modello di ogni paziente reale viene creato per conseguire obiettivi clinici di tipo pratico. “Lo scopo principale della ricostruzione in 3D è quello di individuare eventuali anomalie dell’organismo nelle ossa, negli organi e nei tessuti” afferma Turlapov. “Abbiamo creato un sistema di rilevazione delle anomalie, delle loro dimensioni, del volume, ecc. Attraverso il rilevamento di questi parametri si può fondare la diagnosi e monitorare se la malattia progredisce o comincia a regredire e se le terapie risultano efficaci”.

Inoltre, grazie all’invenzione di Nizhny Novgorod, modificando i valori di alcuni parametri 3D del “clone” è possibile monitorare come si comporta il modello, vale a dire come reagisce l’organismo alle terapie.     

“Di solito un medico non ha bisogno del modello dell’intero corpo umano, ma di quello dei singoli organi, per esempio, dell’apparato cardiaco o del sistema circolatorio. Abbiamo la possibilità di creare un modello ed esplorarlo, esaminarlo, praticare un’incisione in un punto qualsiasi e visualizzare tessuti che altrimenti non sarebbero visibili. In sostanza queste tecnologie svolgono la funzione di un ‘tavolo operatorio virtuale’” dichiara il professor Turlapov.

Molte società hanno cercato di sviluppare queste funzioni, in particolare l’americana Anatomage, ma la maggior parte delle tecnologie presenti sul mercato è stata pensata per scopi di ricerca. L’invenzione degli scienziati russi ha uno scopo pratico, ossia diagnostico, finalizzato alla scelta di terapie destinate a pazienti reali.

Un “clone virtuale” per il tablet

Gli scienziati dell’Università statale di Nizhny Novgorod hanno già creato un archivio di dati clinici nel supercomputer “Lobachevsky” e sono pronti ad accogliere le tomografie dei pazienti per visualizzazioni successive. Esiste già la possibilità di effettuare visualizzazioni in 3D persino su tablet e smartphone per consentire ai pazienti di esplorare il proprio corpo o di trasmettere le visualizzazioni al proprio medico. Su dispositivi di ultima generazione, la creazione del “modello digitalizzato” del paziente reale risulta molto efficace. “Il tomografo a spirale potrà eseguire una tomografia completa del corpo umano nell’arco di 10 secondi” osserva Turlapov.

L’invenzione di Nizhny Novgorod con le sue estese applicazioni permetterà a ogni medico, e non solo agli specialisti, che utilizzano un tomografo, di accedere alla visualizzazione in 3D dei dati clinici.

“Col tempo, accumulando dati sul paziente reale, il computer stesso potrà rilevare ogni alterazione negli organi alterazioni consentendo al paziente di trasmettere i dati al proprio medico” afferma Turlapov. Gli scienziati prevedono di ultimare il sistema diagnostico per modelli umani in 3D entro due, tre anni in modo che il computer sia in grado non soltanto di “focalizzare” le zone problematiche nella tomografia, ma anche di effettuare da sé la diagnosi.

I dettagli 

Il supercomputer “Lobachevsky” è diventato operativo all’Università di Nizhny Novgorod nel 2014. Il picco della sua produttività è di circa 600 teraflop (600 trilioni di operazioni al secondo). “Lobachevsky” è riuscito a entrare in centinaia dei più potenti supercomputer del mondo. In Russia è il secondo computer per potenza (il primo si trova all’Università statale di Mosca “Lomonosov”).

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