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Diagnostica

L’incontro della tecnologia con la sfida umanitaria: nasce EVA, il nuovo alleato contro il cancro

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Scritto da Isabella Maremonti

Ad oggi, il cancro della cervice, è ancora una delle prime cause di decessi tra le donne di tutto il mondo. Nonostante non se ne conosca la cura definitiva, se diagnosticato per tempo, è un tipo di tumore che può essere gestito, controllato e, nei casi più fortunati, guarito. La prevenzione, forse la più potente arma contro il cancro, riesce a far tanto ma, per i paesi in via di sviluppo, potrebbe fare ancora di più.

 

Gli esami consueti, a cui vengono sottoposte donne con sospetto carcinoma, non sono di semplice realizzazione e, soprattutto, richiederebbero tempi di risultato assolutamente rischiosi per casi di malattia in avanzamento. Basti pensare che circa l’85 % dei decessi nel mondo per cancro della cervice, avvengono per lo più nei paesi dell’Africa orientale e meridionale. La ragione è molto semplice: non ci sono le infrastrutture adatte alla realizzazione degli esami da laboratorio utili per ottenere l’esame istologico del tessuto sospetto. Questo comporta che, una volta effettuata la biopsia sulla paziente, il risultato deve essere atteso non solo per i tempi clinici richiesti ma anche per il trasporto del campione prima e del referto poi. Inoltre, spesso, gli oncologi non possono essere presenti fisicamente al fianco della paziente per guidarla nella conoscenza della malattia, facendo perdere quella che è una delle forme di sostegno più importanti per coloro che scoprono di essere potenzialmente affetti da un tumore maligno.

L’incontro della tecnologia con la sfida umanitaria: nasce EVA, il nuovo alleato contro il cancro carcinoma

Schematizzazione semplificata della zona interessata dal tumore, contrapposta al caso di un tessuto sano.

La sfida pinkribbon | redribbon

Ed è proprio questa serie di problematiche che spinge l’incontro della tecnologia con il fine umanitario. Grazie alla forza del gruppo di donne alla guida di “pinkribbon|redribbon”, da anni impegnate nella prevenzione e cura delle malattie per le donne del continente africano, è partita una delle sfide più intriganti e all’avanguardia finora portate avanti in materia di health-care. In sei paesi africani, tra cui in Ethiopia che fa da bacino di inizio per il progetto, sarà possibile ottenere screening quasi immediati del tessuto della cervice, in modo da poter fornire quasi immediatamente una diagnosi per la presenza o meno del tumore. Il tutto è previsto grazie ad un semplice, leggero e portabile supporto per smartphones, opportunamente dotati di un’ app di lettura per i successivi risultati.

Le caratteristiche generali

L’incontro della tecnologia con la sfida umanitaria: nasce EVA, il nuovo alleato contro il cancro download 1 Il dispositivo di cui si parla, basa il suo funzionamento sul principio della colposcopia, tecnica già applicata da tempo per l’osservazione del tessuto in presa diretta, utilizzando un supporto a fascio di luce che illumina la parte di interesse e rende visibile eventuali anomalie, con un ingrandimento della zona grazie all’utilizzo di due lenti specifiche, come fossero occhiali. La sinergia tra i gruppi Global Good e MobileODT (Optical Detection Technologies) ha fatto sì che il dispositivo EVA (Enhanced Visual Assessment), venisse reso di uso pubblico.

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L’EVA system, come in colposcopia, usa un fascio di luce e una lente di ingrandimento 16x.. La sorgente luminosa risulta a polarizzazione incrociata in modo da ridurre la luce e rendere più nitida l’immagine da visualizzare. Uno dei punti di forza dell’apparecchio è che non necessita di una connessione di rete per poter funzionare, supportando comunque un’eventuale connettività di interfaccia laddove sia possibile usarla. Inoltre, la batteria è ricaricabile e, a regime di esami continui, ha una durata di circa 10 ore.

L’intelligenza artificiale entra nel corpo umano

La domanda lecita è, senz’altro, la seguente: come può la semplice acquisizione di un’immagine fornire risposte in merito alla salute della paziente? Ebbene, se quella appena vista è una tecnologia all’avanguardia, l’applicazione della sua “intelligenza” lo è ancora di più. Infatti, il sistema EVA è in grado di individuare le cellule epiteliali della cervice, di restituirne un’immagine ed esaminarla.  L’analisi viene condotta in machine learning, grazie all’utilizzo del software Caffe. L’impiego del machine learning, una delle massime innovazioni in materia di intelligenza artificiale, consente di sopperire alla presenza di un medico o, quanto meno, alla mancanza di suoi diretti consigli o opinioni. EVA, infatti, prende con sé l’esperienza medica e la esporta nel mondo. Il machine learning, detto anche apprendimento automatico, può essere indirizzato nel riconoscimento specifico di certi tipi di file, immagini o file vocali ad esempio, e nella loro analisi, creando una memoria elaborativa in grado di ricevere l’elemento da analizzare, leggerlo e interpretarlo, esattamente come farebbe una mente umana.

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Nel caso specifico considerato, si usa una rete neurale convoluzionale (CNN), organizzata in livelli successivi, che lavora essenzialmente come un sistema di neuroni umano: ogni nodo della rete corrisponde ad un neurone, interconnesso agli altri secondo un sistema di collegamento progressivo, che “recluta” gradualmente tutti i nodi del complesso. Consente, così. l’elaborazione del segnale che, nel caso specifico considerato, consiste in un’immagine.

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Dentro una rete neurale: esempio di come l’immagine posta sulla sinistra, possa essere elaborata dal sistema, secondo una concatenazione di step successivi.

L’operazione di convoluzione, viene operata tra il file in ingresso e i dati preesistenti, facenti parte della conoscenza innestata. La rete lavora come un filtro in grado estrapolare dall’immagine la sua “maschera” dati, da intendere come una matrice di numeri, analizzandone le caratteristiche. La quantità di dati contenuta all’interno di un sistema come una CNN è enorme: basti pensare che il sistema deve essere in grado non solo di definire il tessuto come malato oppure no, ma anche di stabilire un grado di avanzamento della malattia, considerando anche le possibili variabili fisiologiche connesse allo specifico caso. Il caricamento dei dati in una rete neurale di questo tipo viene effettuato in un processo definito transfer learning, che consiste nell’applicare alla CNN neo-nata, un modello preesistente di dati in modo da doverla “solo” aggiornare, senza scrivere da zero la memoria. Per quanto riguarda il software elaborativo, poi, in EVA è installato Caffe, sviluppato dal team della Berkeley AI Research (BAIR), che rende veloce ed efficace l’operazione di lettura dell’immagine. Un risultato diagnostico viene fornito, al più tardi in tre giorni. La scelta di Caffe è sicuramente vincente: il software è, infatti, disponibile gratuitamente, così come la documentazione ad esso relativa, a tutto il mondo di internet e, inoltre, si ritrova perfettamente nell’obiettivo elaborativo di EVA. Infatti, Caffe è stato progettato proprio per l’elaborazione immagini e l’associazione con reti neurali di tipo CNN. L’operazione finale del dispositivo è quella di creare una cartella personale per la paziente trattata: è in grado infatti di ricevere in ingresso i dati personali della persona, associandovi gli specifici risultati ottenuti.

Possibili sviluppi futuri delle reti neurali prevedono anche l’applicazione di un “sentire” umano, ancora molto lontano, almeno per oggi, da queste potenti macchine.

EVA e il futuro

EVA non rappresenta solo un enorme passo in avanti per l’health care, ma anche un enorme passo di vicinanza e sostegno a popolazioni dove, spesso, anche il minimo per vivere non è di facile reperibilità. Il sostegno per un progetto come questo, rappresenta un sostegno a una comunità che, ancora una volta grazie alla tecnologia, è davvero globale e può arrivare ovunque. Nel mondo, in paesi dove l’uso di nuove tecnologie per la medicina è quasi all’ordine del giorno, un dispositivo di visual screening come EVA, ha già salvato centinaia di vite. Ora, finalmente, potrà forse salvarne la totalità.

 

Riferimenti:
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Informazioni autore

Isabella Maremonti

Laureata alla triennale in Ingegneria Biomedica all'Università Federico II di Napoli, da sempre si è interessata alla medicina e alle innovazioni ad essa associate. Nutre, infatti, interesse e curiosità particolari per le discipline che abbracciano lo studio della biomeccanica e dei tessuti del corpo umano.

6 commenti

  • Semplicemente Grazie!
    La competenza, fluidità e sensibilità con la quale Lei affronta gli argomenti trattati, ci fanno ben sperare in un futuro migliore a livello mondiale.
    Con i suoi articoli riesce sempre ad infondere fiducia nei progetti della ricerca.

    • La ringrazio tanto per la stima e l’affetto nel seguirmi/seguirci. È l’impegno dell’intero gruppo provare a rendere pubblico quello che, troppo spesso, non viene conosciuto dal grande pubblico. Soprattutto per la ricerca medica. La tematica trattata è attualissima e di grande interesse.

  • Come sempre esaustiva!
    …ma non solo
    grazie ad i Suoi articoli vengo a conoscenza di informazioni che mi spingono a credere in un futuro sempre migliore.
    Sono grata a questo tipo di ricerca che si rivolge sopratutto a popoli disagiati e chissà …forse un giorno anche noi non avremo più bisogno di girare il mondo per un consulto …

    • Innanzitutto, grazie per i complimenti. Sono lieta che si continua a seguire, entusiasti, la pagina. Senz’altro queste prove di umanità e avanzamento tecnologico, danno speranza per il futuro di tutti noi.

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