Di gemelli digitali, o digital twin, si parla parecchio, soprattutto nell’ambito delle smart city. Ma il digital twin può essere applicato con successo anche in sanità. In questo caso, consente di creare repliche virtuali molto dettagliate di organi umani, permettendo di simulare e studiare il funzionamento del corpo.
Come funzionano i digital twin in sanità
Questi gemelli digitali sono sviluppati sono realtà grazie ai progressi fatti dalla diagnostica per immagini, dall’intelligenza artificiale e dalla modellazione computazionale. I modelli tridimensionali di organi umani vengono stampati in 3D a partire da dati di risonanza magnetica e tomografia computerizzata; attualmente sono usati soprattutto in ambito educativo ma presto saranno capaci di simulare con precisione il comportamento degli organi reali, fornendo così uno strumento in più per diagnosi e interventi chirurgici.
Dal cuore al cervello, le tante applicazioni del digital twin in sanità
La cardiologia è uno degli ambiti più interessati dallo sviluppo di questa tecnologia. In questo caso il cuore digitale si basa sulla creazione di una rete computazionale del cuore umano, suddividendolo in migliaia di piccoli segmenti, ciascuno con caratteristiche specifiche. Successivamente, basandosi su dati clinici e studi precedenti, ad ogni segmento vengono attribuite proprietà che riflettono il comportamento del tessuto cardiaco. Una volta completato, il modello risultante può, quindi, essere utilizzato per simulare il battito cardiaco, valutare l’effetto di un farmaco sul cuore o pianificare un intervento chirurgico.
Ma i digital twin possono essere usati anche nella sperimentazione clinica. In questo caso essi sostituiscono sia i crudeli test sugli animali sia gli esperimenti su volontari umani, permettendo di simulare l’effetto di un farmaco su un paziente virtuale. Così si riducono i rischi, si accelera lo sviluppo di nuove terapie e, parallelamente, si promuove la medicina human-based. Sempre rimanendo in ambito cardiologia, in questo caso è possibile studiare come i diversi dosaggi influiscono sulla regolarità del battito o sulla prevenzione di arresti cardiaci.
Un’altra possibile applicazione dei gemelli digitali riguarda i tumori. In questo caso questi strumenti permettono di analizzare la crescita e la diffusione delle metastasi, testando l’efficacia di terapie personalizzate contro il cancro senza mettere a rischio i pazienti.
Volgendo lo sguardo al settore della chirurgia ortopedica si nota come i digital twin possano ricreare digitalmente articolazioni come quelle delle ginocchia su cui testare protesi, simulando il loro adattamento al corpo e prevedendo eventuali problematiche di usura o comfort a lungo termine.
Anche la gestione di patologie croniche trae grandi benefici dall’uso dei gemelli digitali: per esempio, un modello digitale del metabolismo di un paziente diabetico può essere utilizzato per valutare l’efficacia di nuovi farmaci per il controllo della glicemia o per ottimizzare dispositivi come pompe di insulina intelligenti.
Infine, nei trattamenti neurologici, i gemelli digitali del sistema nervoso consentono di prevedere l’efficacia di terapie per malattie neurodegenerative, come l’Alzheimer o il Parkinson, simulando il modo in cui i farmaci potrebbero rallentare la perdita di neuroni o migliorare le funzioni cognitive.
Attualmente, dunque, si lavora su modelli per il cervello, i polmoni, il fegato, i reni e persino gli occhi, con l’obiettivo di arrivare a simulare l’intero organismo.
Nodi da sciogliere
All’enorme potenziale dell’uso dei digital twin in sanità si accompagnano alcune criticità che dovrebbero necessariamente essere risolte. La principale riguarda la raccolta e la gestione dei dati. Infatti, realizzare un gemello digitale richiede un’enorme quantità di informazioni, che devono essere continuamente aggiornate per riflettere le reali condizioni del paziente. Un processo che pone diverse questioni etiche e pratiche, come la protezione della privacy dei dati e la necessità di una standardizzazione tra le diverse piattaforme tecnologiche.
Non mancano poi preoccupazioni legate all’autonomia del paziente. Infatti, se i medici cominciassero a basare troppo le loro decisioni sul gemello virtuale l’opinione del paziente potrebbe essere ridimensionata. In altre parole, un uso eccessivo del digital twin potrebbe ridurre l’importanza del consenso informato, trasformando i pazienti in semplici oggetti di studio. La raccomandazione, in questo senso, è che i gemelli digitali non divengano sostituti delle decisioni prese in collaborazione tra medico e paziente, ma le supportino.
Un’ulteriore criticità riguarda l’accessibilità a questa tecnologia. Infatti, nei Paesi a basso reddito, dove le risorse per la diagnostica avanzata sono limitate, potrebbe risultare difficile raccogliere i dati necessari per creare gemelli digitali rappresentativi delle rispettive popolazioni. E in quel caso, chi è più povero, rischierebbe di essere tagliato fuori. In tal senso, sono state avanzate proposte per rendere i dati utilizzati per sviluppare i gemelli digitali un bene pubblico, accessibile a tutti i ricercatori, al fine di garantire che i benefici della tecnologia siano equamente distribuiti.
