ENDO-AI, un progetto che riguarda “Sistemi diagnostici endoscopici laser supportati da Intelligenza Artificiale”, fa parte di quelli recentemente approvati dalla Regione Lazio nell’ambito del bando di finanza agevolata “Riposizionamento Competitivo RSI” di cui abbiamo già parlato in questo articolo.
Nel settore “Scienza della Vita” sono stati finanziati 21 innovativi progetti di Ricerca e Sviluppo, tra cui, appunto, quello di ENDO-AI.
Il progetto viene portato avanti da un raggruppamento composto da Key to Business s.r.l (in qualità di capofila), Studio 5T s.r.l. e l’Università Cattolica del Sacro Cuore.
Key to Business è una software company che da oltre 10 anni sviluppa soluzioni innovative per imprese private e PA, in forma diretta e attraverso una rete di partner oggi accreditati come principali system integrator in Italia.
Studio 5T è una startup innovativa, iscritta all’albo Arianna con alto livello di specializzazione per servizi di R&D e prototipazione rapida di soluzioni hardware utilizzando le tecnologie abilitanti del piano Industria 4.0, sia per enti pubblici che privati.
L’Università Cattolica del Sacro Cuore è un polo di ricerca di primaria importanza in Italia, con al proprio interno 93 centri di ricerca, 25 dei quali nella sede di Roma.
ICT LAB PA (gruppo Digital 360) ha contribuito fattivamente all’ottenimento del finanziamento collaborando con l’intero partenariato nell’elaborazione della richiesta. Un importante progetto nel settore sanitario, supportato dagli strumenti di finanza agevolata, è pronto a fornire strumenti diagnostici tecnologicamente sempre più evoluti.
Endoscopia: problematica e possibili soluzioni
L’endoscopia è una tecnica medica utilizzata per visualizzare l’interno del corpo umano, in particolare le cavità del corpo come l’esofago, lo stomaco, il colon, ecc.
L’endoscopia tradizionalmente utilizza oggi, prevede l’impiego di un tubo flessibile con sensori ottici in grado di acquisire immagini dell’interno del corpo, rilevandosi efficace limitatamente alla qualità e struttura dei dati acquisiti (risoluzione delle immagini, profondità di penetrazione e campo visivo).
Il ricorso a tecnologie LIDAR (Light Detection And Ranging) e NIRI (Near Infrared Imaging) rappresenta una sostanziale evoluzione in questo campo della scienza medica, offrendo acquisizioni molto più precise e strutturate derivanti dall’impiego di tecniche di analisi tridimensionale e multispettrale. Gli impulsi laser vengono infatti utilizzati per misurare la distanza e creare una mappa 3D dell’interno del corpo, consentendo una migliore visualizzazione e una maggiore precisione nelle procedure diagnostiche e terapeutiche. Al contempo i sensori infrarossi ampliano la gamma di frequenze acquisite che superano i limiti dello spettro visibile oggi impiegato.
La tecnologia offre pertanto opportunità di progresso notevoli nel campo della diagnostica, lavorando sulle leve dell’efficacia, l’economicità e la ridotta invasività. Nel campo dell’endoscopia l’uso di questo tipo di tecnologie è quanto mai di interesse per i progressi che promette nel campo della diagnostica.
Un esempio fra tutti per comprendere la profondità degli sforzi è il recente lavoro (2021) di un gruppo di ricerca giapponese diretto da Hideki Kobara, che ha sviluppato una tecnologia innovativa di rilevazione delle neoplasie di secondo grado dell’utero. Vengono utilizzate tecniche tradizionali ma una tecnologia innovativa di ingrandimento dell’area che rende l’esame estremamente più efficace e meno invasivo.
Cos’è ENDO-AI
Il progetto ENDO-AI mira a sfruttare i recenti progressi nell’ambito della sensoristica di precisione e dell’Intelligenza Artificiale per realizzare nuovi sistemi diagnostici che migliorino la qualità delle rilevazioni e riducano il livello di invasività sugli esseri umani.
ENDO-AI realizza un endoscopio, basato su tecnologia LIDAR (Light Detection and Ranging) e NIRI (Near Infrared Imaging), che consente di ottenere immagini in 3D ad alta risoluzione con componenti multispettrali per identificare con maggiore precisione lesioni, tumori e altre anomalie del tratto gastrointestinale.
Attraverso l’Intelligenza Artificiale le immagini acquisite dal LIDAR e NIRI vengono analizzate rilevando in modo autonomo le anomalie, accelerando il processo di diagnosi e supportando il personale medico nella diagnosi.
L’obiettivo è di aumentare la precisione delle diagnosi e dei trattamenti, riducendo i costi a lungo termine associati alla cura di pazienti non diagnosticati o mal diagnosticati. Un uso più intensivo dei dati acquisiti diviene poi particolarmente utile per una diagnostica precoce, per le fasi preoperatorie e per la formazione del personale sanitario.
Gli elementi chiave del nuovo sistema di endoscopia riguardano nello specifico:
- un sistema di sensoristica innovativo ed originale, che preveda l’uso combinato di sensori operanti nello spettro visibile e di sensoristica laser (LiDAR e NIRI) per l’acquisizione dei dati spaziali;
- un sistema di Intelligenza Artificiale a bordo del dispositivo per la ricostruzione delle informazioni e la produzione di dati immediatamente a disposizione dell’operatore;
- un sistema di Intelligenza Artificiale di supporto alla diagnosi sulla base dei dati raccolti.
ENDO-AI: il mercato di riferimento
Il mercato dei sistemi diagnostici endoscopici laser supportati da Intelligenza Artificiale (IA) è un settore in rapida crescita e innovazione. Questi sistemi combinano la tecnologia endoscopica, che consente di visualizzare l’interno del corpo umano, con l’IA, che fornisce analisi e supporto decisionale avanzato per una diagnosi più accurata e tempestiva.
L’IA offre vantaggi significativi nel campo della diagnostica endoscopica, consentendo una maggiore precisione e velocità nella rilevazione di anomalie o lesioni. Questo tipo di sistemi può analizzare immagini e video endoscopici in tempo reale, identificando e segnalando potenziali patologie o aree di interesse per il medico.
Possono essere utilizzati in diverse specialità mediche, come gastroenterologia, urologia, otorinolaringoiatria e oncologia. Ad esempio, nella gastroenterologia, l’IA può aiutare a identificare precocemente lesioni o polipi potenzialmente cancerosi durante una colonscopia.
Il mercato di questi sistemi è guidato da una crescente domanda diagnostica e dalla necessità di migliorare l’accuratezza e l’efficienza delle procedure endoscopiche. L’IA offre un potenziale enorme per ridurre gli errori diagnostici, aumentare la precisione e migliorare i risultati clinici.
Un mercato ancora in evoluzione e in fase di adozione da parte dei professionisti sanitari. Tuttavia, l’interesse e l’entusiasmo attorno a queste tecnologie sono in aumento e si prevede che il mercato continuerà a crescere negli anni a venire.
Il contributo concesso dalla Regione Lazio
Il contributo è stato concesso nell’ambito del Programma Regionale (PR) cofinanziato dal Fondo Europeo di Sviluppo Regionale (FESR) per il periodo 2021-2027.
Il progetto, della durata complessiva di 18 mesi, è stato finanziato nell’ambito della tematica identificata come “Scienza della Vita”. L’investimento globale approvato è di quasi settecentomila euro con un contributo in conto capitale di circa 433 mila euro.
L’investimento coprirà le spese del personale interno, le consulenze e i servizi, le spese generali calcolate in modo forfettario.
Il progetto prevede di raggiungere un Livello di Maturità Tecnologica (TRL) che, sulla base della metrica di valutazione definita dalla Commissione Europea, viene identificato come TRL7 (“Dimostrazione di prototipi di sistema in ambiente operativo”). In particolare, verranno realizzati due prototipi funzionanti che comprendono:
- Dispositivo Edge di diagnostica con elettronica per l’esecuzione di inferenza attraverso sistemi di intelligenza artificiale
- Sensoristica per acquisizione dati attraverso sonda endoscopica
- Firmware e software applicativo del dispositivo e delle componenti server di gestione
- Sistema di intelligenza artificiale modellizzato e addestrato
Nella fase realizzativa del progetto ICT LAB PA supporterà il partenariato con attività di Program Management e Quality Assurance. L’obiettivo sarà quello di assicurare al progetto il raggiungimento dei risultati attesi anche attraverso un’attività indipendente di verifica.
La stretta collaborazione con L’Università Cattolica del Sacro Cuore. consentirà infine di assicurare un’autorevole validazione scientifica dei risultati finali del progetto.
ENDO-AI e le sue prospettive: la parola ai protagonisti
ENDO-AI ha un altissimo livello di impiego in diversi settori della diagnostica. La collaborazione con l’Università Cattolica del Sacro Cuore fornisce al progetto un elemento di forte sostenibilità e credibilità.
La tecnologia sviluppata per la realizzazione del dispositivo, con particolare riferimento alla sensoristica utilizzata ed all’Intelligenza Artificiale, può essere reimpiegata per ulteriori offerte commerciali in ambito sanitario dando spazio a servizi di progettazione ed implementazione. Sarà infine possibile stabilire in modo credibile accordi commerciali con produttori terzi di tecnologie sanitarie.
Non è difficile prevedere il significativo impatto che la soluzione saprà cogliere sul mercato di riferimento con la possibilità di rappresentare un’eccellenza su questo tipo di soluzioni.
Su queste tematiche abbiamo voluto sentire il parere dei responsabili tecnico-scientifici del progetto per capire meglio le prospettive concrete di beneficio per la salute pubblica e per lo sviluppo del settore delle tecnologie altamente innovative di diagnosi.
Il Professor Massimiliano Papi è Professore Associato di Fisica Applicata e Resposansabile della Facility di 3D Bio-printing del Policlinico Universitario A. Gemelli IRCSS. A lui abbiamo chiesto: “Quali vantaggi per i pazienti potrebbe avere questa nuova tecnologia una volta sviluppata?”
Il professor Papi ha così risposto: “Il progetto ENDO-AI offre vantaggi significativi per i pazienti, consentendo una diagnosi più precisa e tempestiva tramite immagini 3D ad alta risoluzione. Le tecnologie LIDAR e NIRI, insieme all’Intelligenza Artificiale, riducono l’invasività, abbassano i costi a lungo termine e migliorano la qualità delle cure. La topografia 3D fornisce una metrica precisa per valutare immediatamente e monitorare nel tempo le condizioni del paziente, consentendo la rilevazione precoce e la quantificazione delle variazioni dei tessuti nel corso del tempo”.
A Valerio Focanti (CEO di Studio 5 T) abbiamo invece chiesto: ”Considerando il suo ruolo in Studio 5T e la natura innovativa di ENDO-AI, quali opportunità potenziali prevedi nel contesto più ampio dell’innovazione diagnostica?”
La risposta di Focanti è stata: “Dal punto di vista di Studio 5T, il nostro coinvolgimento nel progetto ENDO-AI si allinea con il nostro impegno nel superare i limiti dell’innovazione tecnologica. Prevediamo che i risultati di questo progetto non solo rivoluzioneranno le diagnosi endoscopiche, ma apriranno la strada a applicazioni più ampie nell’industria sanitaria.
Le strutture multidimensionali e le capacità avanzate dei modelli di intelligenza artificiale creati in questo progetto potrebbero avere implicazioni oltre l’endoscopia, influenzando il panorama più ampio dell’innovazione diagnostica.”
Abbiamo infine voluto sentire il parere di Gianluca Pompei (CTO di K2) cui abbiamo chiesto: “In cosa l’AI può fare la differenza per la diagnosi endoscopica?”
Pompei ha così risposto: “Negli ultimi anni si è già ampiamente dimostrata la validità delle moderne tecniche di Computer Vision e di processi di apprendimento supervisionato per l’interpretazione di immagini a scopo clinico, arrivando a livelli di precisione difficilmente raggiungibili anche da professionisti esperti.
Con questo progetto si punta ad una ulteriore evoluzione, dotando i modelli AI di strutture multidimensionali molto più complete e complesse, che associano la forma del tessuto ai dati ottici e infrarossi. Uno sforzo tecnologico che apre a nuove prospettive nella diagnosi clinica e nell’impiego delle tecnologie di addestramento supervisionato delle reti neurali profonde.”
