A meno di due anni dall’arrivo in Humanitas delle tecnologie di Imaging e di una innovativa stampante 3D, grazie ai fondi del Progetto ANTHEM, medici e ricercatori fanno il punto sulle Ricerche in corso durante un evento dal titolo “Humanitas University e ANTHEM: un anno di innovazione in Imaging avanzato e Intelligenza Artificiale”, ospitato presso l’Ateneo di Pieve Emanuele.
Acquistate da Humanitas University grazie ai fondi del Progetto ANTHEM – finanziato con il Piano Nazionale Complementare al PNRR dal Ministero dell’Università e della Ricerca – le tre macchine sono dedicate a 19 progetti di Ricerca clinica di frontiera sulla medicina predittiva e personalizzata in ambito neurologico, oncologico e cardio-respiratorio. E altri 6 studi sono già in corso di approvazione.
Le tecnologie di Imaging sono una TAC a conteggio di fotoni (Photon-Counting CT), in grado di tradurre in segnale elettrico l’energia dei singoli fotoni che raggiungono il rivelatore dopo aver interagito con i tessuti, e una Risonanza Magnetica a 3 Tesla capace di generare variazioni di campo magnetico particolarmente intense e rapide che migliorano la qualità dell’immagine con sensibilità e precisione quasi equivalenti a quelle di una 7 tesla. Le due tecnologie sono in grado di raggiungere una risoluzione anatomica senza precedenti, riducendo l’intensità dell’esposizione e la durata della seduta.
A queste, si aggiunge e integra una speciale stampante nel 3D Innovation Lab di Humanitas University, a supporto dello sviluppo, della validazione e della calibrazione di protocolli di imaging diagnostico per patologie cardiovascolari e neurodegenerative. Grazie all’impiego combinato di materiali con diverse proprietà meccaniche e radiologiche, il laboratorio può creare modelli (phantom) che simulano tessuti cardiaci e cerebrali in condizioni fisiologiche e patologiche.
«La collaborazione con ANTHEM rappresenta una straordinaria opportunità per accelerare la Ricerca clinica di frontiera e tradurla rapidamente in benefici concreti per i pazienti – commenta il prof. Luigi Maria Terracciano, Direttore Scientifico IRCCS Istituto Clinico Humanitas e Rettore Humanitas University –. Questa sinergia non solo rafforza la nostra vocazione scientifica, ma incarna la visione di una Medicina di precisione, dove la Ricerca multidisciplinare e l’integrazione tra pubblico e privato aprono la strada a soluzioni innovative, che mettono al centro il paziente e il suo percorso di cura».
«ANTHEM nasce per accelerare la ricerca e trasformarla in innovazione concreta per la salute delle persone – afferma Stefano Paleari, Presidente di Fondazione ANTHEM e professore ordinario dell’Università degli Studi di Bergamo –. Mettiamo a disposizione risorse, competenze e una piattaforma di collaborazione che unisce università, ospedali, centri di ricerca e imprese, creando le condizioni perché le nuove tecnologie possano svilupparsi e arrivare più rapidamente alla pratica clinica. In questo percorso la collaborazione con Humanitas, tra i soci della Fondazione, rappresenta un contributo particolarmente importante: il dialogo tra ricerca scientifica e medicina clinica è ciò che consente all’innovazione di tradursi in strumenti reali di cura. Perché la tecnologia, da sola, non basta: l’obiettivo finale è generare impatto, portando prima possibile nuove opportunità di cura e di salute ai pazienti».
Ad oggi, questo impegno si è tradotto nel coinvolgimento di circa 700 pazienti in Humanitas e 18 tra ricercatori, dottorandi, infermieri di Ricerca, ingegneri biomedici e data manager, assunti grazie al Progetto ANTHEM.
«Alla base di tutti i progetti di Ricerca vi è un forte approccio multidisciplinare – racconta il prof. Letterio Politi, docente di Humanitas University e Direttore dell’area Neuroradiologica dell’IRCCS Istituto Clinico Humanitas –. Cardiologi, pneumologi, neurochirurghi, radioterapisti, fisici medici, ingegneri biomedici ed esperti di AI collaborano per sviluppare soluzioni integrate. Il risultato è un modello di medicina sempre più guidato dai dati, in cui tecnologie avanzate e competenze diverse convergono per offrire diagnosi più accurate e percorsi di cura personalizzati».
Quattro esempi di Ricerca Humanitas-ANTHEM in corso
Cuore: nuovi biomarcatori di imaging della malattia coronarica
Uno dei filoni di Ricerca portato avanti con il Progetto ANTHEM è dedicato alla patologia coronarica, con imaging e quantificazione di placca avanzati, e al follow-up dei pazienti sottoposti a impianto di stent cardiaci, sotto la guida della dott.ssa Federica Catapano, radiologa dell’IRCCS Istituto Clinico Humanitas e ricercatrice presso Humanitas University. Attualmente, per valutare che gli stent funzionino ed escludere la presenza di nuove stenosi, a causa della limitata risoluzione della TC convenzionale, è spesso necessario ricorrere a esami invasivi, come la coronarografia, oppure a test di ischemia farmacologica. Grazie alla Photon-Counting CT è invece possibile ottenere immagini ad altissima risoluzione in modo non invasivo. Questa tecnologia si propone come un nuovo standard diagnostico per la valutazione degli stent coronarici e come uno strumento di gestione terapeutica basato sull’imaging, utile per guidare in modo più personalizzato le terapie farmacologiche per la coronaropatia.
Tumori cerebrali: “misurare l’acqua nelle cellule” per seguire l’evoluzione della malattia
Un secondo progetto di Ricerca portato avanti in Humanitas grazie a Progetto ANTHEM è dedicato al Neuroimaging avanzato dei tumori cerebrali con l’obiettivo di individuare un modo per pianificare gli interventi neurochirurgici con maggior precisione e, nel follow up, per distinguere tra progressione della malattia e segni lasciati dai trattamenti oncologici. Per questo, il gruppo di Ricerca di radiologi, oncologi e neurochirurghi, coordinati dal fisico di Humanitas University Giovanni Savini, impiega sofisticate sequenze di RM per misurare il movimento microscopico delle molecole d’acqua (il cosiddetto moto browniano) e come questo movimento venga influenzato dalla microstruttura dei tessuti cerebrali. In questo modo è possibile distinguere l’acqua contenuta all’interno delle cellule da quella presente negli spazi intercellulari e negli assoni. Un aumento della frazione di acqua contenuta all’interno dei corpi cellulari è stato associato sia all’infiltrazione tumorale sia alla reale progressione della malattia. Queste informazioni permettono di definire con maggiore precisione i margini del tumore, supportando il neurochirurgo nella pianificazione di resezioni più estese ma sicure, e nella distinzione tra progressione e effetti dei trattamenti oncologici.
Reti neurali per la classificazione automatica dei tumori
Oggi la misurazione delle lesioni tumorali riscontrate con RM avviene manualmente, attraverso la misurazione dei diametri effettuata dal medico radiologo. Uno dei filoni di Ricerca in corso guidati dall’Ing. Riccardo Levi mira a sviluppare applicazioni di Intelligenza Artificiale per la risonanza magnetica e la tomografia computerizzata. Algoritmi basati su reti neurali consentono la segmentazione automatica dei tumori, la misurazione precisa dei volumi, la classificazione delle lesioni e la predizione degli esiti clinici. L’automazione riduce la variabilità legata alla valutazione manuale e fornisce strumenti oggettivi per monitorare l’evoluzione della malattia e pianificare i trattamenti.
Fibrosi: un metodo per identificarla precocemente nei polmoni, per scelte terapeutiche mirate
Un ulteriore ambito di Ricerca, guidato dai dottori Francesco Amati e Anna Stainer, pneumologi di Humanitas, riguarda le interstiziopatie polmonari. Anche in questo caso la Photon-Counting CT permette di ottenere immagini ad altissima risoluzione del tessuto polmonare, facilitando l’identificazione precoce di fibrosi e di altre alterazioni, comprese quelle associate ai trattamenti immunoterapici oncologici. La tecnologia consente un monitoraggio accurato dei pazienti e supporta decisioni terapeutiche più mirate. Inoltre, gli stessi strumenti permettono di studiare gli effetti dell’inquinamento atmosferico su polmoni e cuore, uno dei temi trasversali del programma ANTHEM.