IA: rivoluzione nell’analisi della colonna vertebrale grazie a una tecnologia senza radiazioni
Nella costante ricerca di soluzioni avanzate per la diagnosi e il trattamento delle patologie della colonna vertebrale, nasce Spine3D, un esempio emblematico di innovazione, che coniuga l'uso dell'intelligenza artificiale (IA) con un sistema privo di radiazioni per fornire diagnosi precise e non invasive.
Spine3D è un sistema di scansione 3D della colonna vertebrale che si avvale dell'IA, in particolare delle reti neurali, per identificare punti di repere e deformità spinali senza l'uso di radiazioni dannose.
Il processo di analisi ha inizio con l’acquisizione di immagini attraverso la tecnologia LiDAR TOF. Un sistema totalmente non invasivo, grazie al principio fisico delle camere 3D ToF (acronimo di Time of Flight), che misura la nuvola di punti descritta dalla morfologia della schiena del soggetto senza l’utilizzo di radiazioni. Il principio fisico delle camere 3D è simile all’eco-localizzazione dei pipistrelli, con la differenza che il segnale utilizzato da Spine 3D non è un’onda sonora, ma un fascio di luce a infrarossi che rimbalza sulla superficie e il cui ritorno è catturato dal sensore.
A partire da tale acquisizione entra in gioco l’utilizzo dell’intelligenza artificiale: il ruolo delle reti neurali e del cloud computing rappresentano infatti il cuore pulsante di Spine3D.
Le reti neurali utilizzate in Spine3D possono essere di diversi tipi, ma spesso si basano su architetture di deep learning come le reti neurali convoluzionali (CNN). Le CNN sono particolarmente adatte per l'analisi di immagini, poiché possono riconoscere pattern complessi attraverso strati di convoluzione e pooling.
Le reti vengono addestrate su un ampio dataset di immagini della colonna vertebrale, che include immagini di pazienti con diverse condizioni spinali, nonché rilevazioni di riferimento di colonna vertebrale normali. L'utilizzo del cloud computing consente l'archiviazione e l'elaborazione efficiente di grandi quantità di dati, facilitando l'addestramento continuo delle reti neurali e consentendo aggiornamenti in tempo reale per migliorare le prestazioni del sistema.
L’IA scansiona quindi l'immagine acquisite da Spine3D, ne identifica i punti di repere rilevanti, come le vertebre, le gibbosità della schiena, o altre caratteristiche anatomiche di interesse. Questi risultati possono includere la misurazione di angoli spinali, l'analisi della postura, la valutazione delle curvature anomale, e altro ancora. I dati vengono elaborati attraverso algoritmi di apprendimento automatico e fornisco risultati significativi agli operatori sanitari.
L'utilizzo della nuova tecnologia comporta una serie di vantaggi significativi per la salute:
sicurezza del paziente: eliminando l'esposizione alle radiazioni ionizzanti, Spine3D riduce il rischio di effetti collaterali e di danni cellulari associati alle procedure di imaging tradizionali. La soluzione ideale per monitorare il rischio di scoliosi nei bambini, per donne in gravidanza, che spesso sono soggette al mal di schiena, per sportivi e atleti che desiderano seguire con attenzione le fasi di recupero da un infortunio e in generale per le persone anziane colpite da osteoporosi oppure fragili che mal sopportano ad esempio larisonanza magnetica per la necessità di restare in posizione immobile e sdraiata per tempi piuttosto lunghi.
Minore impatto ambientale: la riduzione dell'uso di radiazioni contribuisce anche a un minore impatto ambientale, garantendo un ambiente più sicuro per i pazienti e il personale medico.
Accessibilità e ripetibilità: grazie alla sicurezza del sistema, le analisi possono essere ripetute nel tempo senza alcuna controindicazione, consentendo un monitoraggio accurato dell'evoluzione delle condizioni spinali e posturali.
Sono numerose le strutture private e pubbliche, in Italia e all’estero, che offrono la possibilità di usufruire di questa metodologia diagnostica innovativa, tra questi l’Istituto di cura di Pavia.
