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La tecnologia dell’intelligenza artificiale e i progressi nella medicina

La tecnologia dell’intelligenza artificiale e i progressi nella medicina

L’intelligenza artificiale sta mietendo successi anche in campo medico. Applicazioni specifiche della sua tecnologia includono analisi e gestione del

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L’intelligenza artificiale sta mietendo successi anche in campo medico. Applicazioni specifiche della sua tecnologia includono analisi e gestione del rischio, ricerca medica, medical imaging e diagnosi medica, gestione e supervisione dello stile di vita, salute mentale, assistenza infermieristica, gestione del pronto soccorso e dell’ospedale, estrazione di farmaci, assistenti virtuali, ecc.

Soffermiamoci un attimo sul medical imaging. Con il termine si’intende, in campo biomedico, l’insieme di tutte le tecniche e tecnologie che consentono attività diagnostiche per osservare parti del corpo altrimenti non visibili. La radiologia è la più famosa, ma non l’unica. Ne fanno parte anche: fluoroscopia, ecografia, risonanza magnetica, e tutte le tecniche di medicina nucleare.

Le radiazioni è noto siano pericolose, ma va specificato che a scopo diagnostico, vengono utilizzate in quantità basse, in particolar modo per la radiografia la dose è talmente minima da non doversene assolutamente preoccupare (analogamente alle radiazioni a cui si è soggetti durante un viaggio in aereo). Più elevata è invece la dose nel caso di tomografia assiale computerizzata (TAC). Anche qui gli studi sulla sicurezza sono ben consolidati, pur non essendo consigliabile farne una al mese.

Torniamo a noi.

L’introduzione dell’intelligenza artificiale nel campo medico è una delle esplorazioni lungimiranti più interessanti nel campo della sanità medica odierna. Attualmente la tecnologia dell’intelligenza artificiale sta mostrando i suoi talenti in campo medico e le sue prospettive applicative sono molto ampie. I suoi risultati continuano ad emergere e le prospettive applicative sono entusiasmanti. Come i big data e l’”internet delle cose” (Internet of Things-IoT, analizzato in alcuni miei precedenti lavori), la tecnologia dell’intelligenza artificiale diventerà uno degli elementi fondamentali del futuro sviluppo medico.

L’applicazione della tecnologia dell’intelligenza artificiale in campo medico significa che le persone in tutto il mondo possono ottenere un’assistenza medica più inclusiva, diagnosi migliori, interventi chirurgici minimamente invasivi più sicuri, tempi di attesa più brevi e un tasso di infezione inferiore, oltre a migliorare la media di sopravvivenza a lungo termine dei pazienti. Nel complesso, l’attuale applicazione della tecnologia dell’intelligenza artificiale in campo medico si concentra principalmente sui seguenti cinque aspetti:

1. Diagnosi e trattamento intelligenti. Ciò vuol dire applicare la tecnologia dell’intelligenza artificiale alla diagnosi e al trattamento delle malattie, lasciare che la macchina “impari” l’esperienza medica e la conoscenza della letteratura medica di medici esperti, simuli la logica del pensiero della diagnosi e del trattamento e fornisca un piano nell’applicazione pratica. I computer possono aiutare i medici a creare statistiche sui rapporti di patologia ed esami fisici, analizzare ed estrarre i dati medici dei pazienti attraverso tecnologie come big data e data mining (insieme di tecniche e metodologie che hanno per oggetto l’estrazione di informazioni utili da grandi quantità di dati, attraverso metodi automatici o semi-automatici e l’utilizzo medico-scientifico, aziendale, industriale o operativo delle stesse); nonché identificare automaticamente le variabili e gli indicatori clinici dei pazienti. “Apprendendo” le conoscenze professionali rilevanti, il computer simula il pensiero e il ragionamento diagnostico del medico, in modo da fornire una diagnosi e un piano di trattamento affidabili. La diagnosi e il trattamento intelligenti rappresentano lo scenario applicativo più importante e fondamentale dell’intelligenza artificiale in campo medico. Quando arriverà negli scenari reali, la tecnologia dell’intelligenza artificiale diventerà un assistente per i medici, consentendo loro di curare malattie e salvare vite umane in modo più semplice ed efficiente. Inoltre, i medici possono utilizzare la tecnologia dell’intelligenza artificiale per simulare la comunicazione medico-paziente e raccogliere in modo razionale le condizioni dei pazienti per generare rapporti sulle cartelle cliniche. In alcuni settori specifici della diagnostica il futuro dell’intelligenza artificiale nasconde un grande potenziale. Ad esempio, gli scienziati hanno recentemente ideato un nuovo tipo di intelligenza artificiale che esamina i dati di imaging del cervello per trovare modelli associati all’autismo, alla schizofrenia e al morbo di Alzheimer, in grado di rilevare segni di malattia mentale.

2. Riconoscimento delle immagini. Negli scenari medici tradizionali, la formazione di eccellenti medici di medical imaging richiede molto tempo e costi elevati. Inoltre, la lettura manuale dell’immagine o del filmato operativo in sé è troppo soggettiva in quanto nell’opinione del singolo le informazioni e le cifre non vengono utilizzate a sufficienza ed è probabile che si verifichino errori nel processo di giudizio. Secondo le statistiche della ricerca, oltre il 90% dei dati medici proviene dal medical imaging, ma la diagnosi per immagini dipende troppo dalla coscienza soggettiva di un solo medicio – cattedratico o barone di età avanzata, come volete chiamarlo –, che è soggetta a valutazioni errate. L’applicazione dell’intelligenza artificiale nell’imaging medico si divide principalmente in due parti: una è il riconoscimento dell’immagine, che si applica al collegamento percettivo, e il suo scopo principale è analizzare l’immagine per ottenere alcune informazioni significative; l’altra è il deep learning: parte di una famiglia più ampia di metodi di apprendimento automatico, che si basa su reti neurali artificiali con apprendimento per rappresentazione; l’aggettivo “profondo” nel deep learning si riferisce all’uso di più livelli di analisi.

Attraverso una grande quantità di dati di immagini e diagnostici, la rete neuronale viene continuamente addestrata al deep learning per promuovere la sua capacità di padroneggiare la diagnosi. L’intelligenza artificiale può aiutare i medici a localizzare l’area della lesione apprendendo un gran numero di immagini mediche, riducendo le diagnosi mancate e quelle errate e migliorando l’accuratezza e l’efficienza della diagnosi. I big data e l’intelligenza artificiale saranno utilizzati per: identificare con precisione le lesioni precoci nel medical imaging; individuare i geni che causano malattie; ed effettuare trattamenti mirati corrispondenti, nonché per avvisare tempestivamente dei principali rischi per la salute.

3. Dispositivi medici. Con questo termine esistono principalmente robot medici intelligenti; questo tipo di apparecchiature è ampiamente utilizzato, come protesi intelligenti, esoscheletri e apparecchiature ausiliarie per riparare corpi umani danneggiati e robot sanitari per assistere il personale medico nel loro lavoro. Attualmente, nella pratica esistono due tipi principali di robot medici ad IA: uno è un robot medico in grado di leggere i segnali nervosi umani, noto anche come “esoscheletro intelligente”; l’altro è un robot medico sempre ad IA che può intraprendere interventi chirurgici o medici funzioni di cura, sviluppate da IBM. Il sistema chirurgico da Vinci (Da Vinci Robotic Surgical Systems) dell’Intuitive Surgical (azienda statunitense che progetta e costruisce sistemi chirurgici robotizzati per chirurgia mininvasiva) è un tipico rappresentante. Negli ultimi anni, i robot medici si sono sviluppati molto rapidamente e sono entrati nel mercato. Il futuro trend di sviluppo dei robot medici principalmente detiene il concetto di medicina di precisione, e viene ulteriormente sviluppato; inoltre i robot medici progrediranno man mano, e tale tendenza aumenterà di giorno in giorno.

4. Sviluppo di farmaci. Basandosi sulle informazioni dei big data di milioni di pazienti, il sistema di intelligenza artificiale può estrarre ed selezionare in modo rapido e accurato i farmaci idonei. Attraverso la simulazione al computer, la tecnologia dell’intelligenza artificiale può prevedere l’attività dei farmaci, la sicurezza e gli effetti collaterali e trovare il farmaco migliore che corrisponda alla malattia. Questa tecnologia ridurrà il ciclo di sviluppo dei farmaci, ridurrà il costo dei nuovi farmaci, migliorerà il tasso di successo dello sviluppo di nuovi farmaci e porterà maggiori benefici ai pazienti. La tecnologia dell’intelligenza artificiale non solo può svelare relazioni nascoste che non sono facili da scoprire e costruire una relazione profonda tra farmaci, malattie e geni; può anche eseguire uno screening virtuale sui composti candidati ed escludere rapidamente i composti con attività più elevata e/o pericolosa a favore di preparazione per studi clinici in fase avanzata. Inoltre con l’ausilio del deep learning, la tecnologia dell’intelligenza artificiale ha fatto nuove scoperte in molti campi come i farmaci cardiovascolari, i farmaci antineoplastici e i farmaci per il trattamento delle comuni malattie infettive. Soprattutto nella lotta contro il Covid-19, la tecnologia dell’intelligenza artificiale ha svolto un ruolo molto importante nella ricerca e nello sviluppo di vaccini.

5. Gestione sanitaria. I dispositivi basati sulla tecnologia dell’intelligenza artificiale possono monitorare alcune caratteristiche fisiche di base delle persone, come la dieta, il sonno e l’indice di salute del corpo. Sono in grado di effettuare una semplice valutazione dell’idoneità fisica, fornire un piano di gestione sanitaria personalizzato, identificare tempestivamente il rischio di malattia e ricordare agli utenti di prestare attenzione alle proprie salute e sicurezza. Attualmente, l’applicazione della tecnologia dell’intelligenza artificiale nella gestione sanitaria riguarda principalmente l’identificazione del rischio, la creazione del/la infermiere virtuale, la cura della salute mentale, la consultazione online, l’intervento sanitario e la gestione sanitaria basata sulla medicina di precisione. Soprattutto nella gestione della glicemia, nella gestione della pressione arteriosa, nei promemoria dei farmaci, nel monitoraggio degli elementi sanitari, ecc., la tecnologia dell’intelligenza artificiale può fornire una guida normalizzata e raffinata e fornire servizi sanitari completi e a ciclo completo per gruppi specifici. Questi non solo contribuiscono a rafforzare la prevenzione delle malattie e a migliorare l’efficienza della gestione di quelle croniche e autoimmuni – quest’ultime sono malattie che derivano da una condizione dovuta ad una risposta anomala del sistema immunitario, in cui erroneamente prende di mira e attacca parti sane e funzionanti del corpo come se fossero organismi estranei –, ma possono anche migliorare il concetto di salute pubblica e sostanzialmente risparmiare sui costi medici dell’intera società.

Per ciò che concerne i cinque aspetti sopra menzionati, si può vedere che la tecnologia dell’intelligenza artificiale sta mostrando il suo talento in campo medico; ciò renderà la salute medica delle persone più efficiente, conveniente e personalizzata, e i suoi promotori sono principalmente tecnologie che sono state intensamente coltivate nel settore medico e sanitario da molti anni e perfezionate grazie all’intelligenza artificiale. È certo è che il vigoroso sviluppo della tecnologia dell’intelligenza artificiale ha promosso il progresso e lo sviluppo della medicina, ha aperto un vasto spazio per la medicina di precisione e la salute pubblica e ha rafforzato la fiducia e il coraggio umani nel superare varie malattie.

A cura di Giancarlo Elia Valori

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