L’intelligenza artificiale incontra la robotica medica: Arianna Menciassi, prorettrice della Scuola Superiore Sant’Anna, illustra le potenzialità della soft robotics

Intelligenza artificiale e robotica medica. Un binomio destinato a cambiare la medicina del presente e del futuro. L’applicazione dell’intelligenza artificiale nella robotica medica sta avviando una nuova fase di sviluppo che potrebbe consentire di eseguire esami diagnostici più precisi e interventi chirurgici a distanza, nonché fornire un supporto personalizzato nei dispositivi di riabilitazione e nelle protesi avanzate.

Sull’argomento, la rivista Science ha pubblicato un approfondimento dal titolo ‘Artificial intelligence meets medical robotics’, dove scienziate e scienziati internazionali hanno analizzato gli scenari, le prospettive e i benefici che questa interazione può portare nel campo della medicina. Arianna Menciassi, prorettrice della Scuola Superiore Sant’Anna e unica docente italiana a firmare l’articolo, ha illustrato le potenzialità della soft robotics nella chirurgia mini-invasiva.

Soft robotics per la chirurgia mini-invasiva

Nel paragrafo ‘Soft robotics for minimally invasive surgery’, scritto assieme a Kaspar Althoefer (Queen Mary University of London), Arianna Menciassi analizza i benefici tecnologici derivanti dall’utilizzo di componenti soft nei robot chirurgici. Nonostante i notevoli progressi della chirurgia mini-invasiva assistita da robot, i sistemi tradizionali sono spesso limitati dalla struttura rigida dei componenti, che può rendere difficile l’accesso a determinate aree del corpo e può causare lesioni ai tessuti.

La caratteristica principale della soft robotics è l’uso di materiali che possono deformarsi, piegarsi, restringersi e cambiare rigidezza, unendo all’affidabilità e alla precisione tipiche della robotica una sicurezza intrinsica delle procedure. I robot con componenti soft riescono a raggiungere in sicurezza parti del corpo difficili da esplorare per robot tradizionali e delicate, come ad esempio l’orecchio, l’addome e il torace, e possono eseguire sia diagnosi che interventi chirurgici.

STIFF-FLOP, progetto europeo apripista dell’utilizzo di intelligenza artificiale e soft robotics in medicina

Arianna Menciassi si è soffermata sull’importanza del progetto europeo STIFF-FLOP (stiffness controllable flexible and learnable manipulator for surgical operations), coordinato dal King’s College di Londra con l’Istituto di BioRobotica della Scuola Sant’Anna tra i partner. I sistemi robotici morbidi sviluppati all’interno del progetto sono stati realizzati in materiali siliconici biocompatibili e azionati pneumaticamente, utilizzando nuovi metodi di fabbricazione che hanno consentito di creare strutture affidabili, sicure ed efficaci. Inoltre, sono state impiegate tecniche avanzate di machine learning per teleoperare intuitivamente i robot morbidi nella cavità addominale del paziente.

Le sfide future

Uno degli obiettivi principali è migliorare la precisione e l’accuratezza dei sistemi robotici morbidi. Per ottenere il movimento infatti, questi sistemi si basano sulla deformazione del materiale con cui è costruito il robot. Il movimento risultante è pertanto più difficile da controllare e può comportare una minore precisione di posizionamento, che potrebbe rappresentare una criticità quando si va a eseguire un intervento chirurgico.

Per superare questa problematica, si stanno sviluppando strategie avanzate basate su intelligenza artificiale, machine learning e controllo guidato dai dati, in grado di gestire il movimento non lineare dei robot morbidi. I recenti progressi in termini di computer vision, modellazione in tempo reale e simulazione possono rendere possibile il funzionamento dei robot morbidi per la chirurgia senza ingombranti modalità di teleoperazione e lunghe sessioni di formazione per i chirurghi.