Altro

    Aneurisma: un approccio per monitorarlo con l’intelligenza artificiale

    Un team internazionale di ricercatori della Nanyang Technological University di Singapore (NTU Singapore), della Brown University e del Massachusetts Institute of Technology (MIT) ha creato una piattaforma di intelligenza artificiale (AI) che, congiuntamente con un dispositivo microfluidico, potrebbe essere utilizzata per valutare le malattie vascolari caratterizzate da condizioni anomali dei vasi sanguigni, soprattutto a livello dei piccoli vasi che, ad esempio, potrebbero presentare un micro aneurisma.

    La piattaforma AI per valutare un aneurisma

    Le attuali tecnologie non permettono di osservare i processi biologici nel microcircolo in tempo reale. Di conseguenza, è difficile monitorare cosa avviene a livello dei piccoli vasi, ad esempio quando si crea un coagulo di sangue oppure quando si verifica la rottura di un micro aneurisma, ovvero una dilatazione progressiva del segmento vascolare.

    aneurisma
    Immagine esplicativa di un aneurisma. Credits: BENECH.

    Considerando perciò i limiti delle tecnologie disponibili per la valutazione del flusso sanguigno in vivo, sono stati sviluppati metodi in vitro. Si tratta di metodi che, tramite dei microchip, cercano di replicare le condizioni fisiologiche. Bisogna però considerare che è comunque difficile analizzare correttamente i flussi sanguigni quando i vasi hanno geometrie complesse, un esempio sono proprio i vasi sanguigni con un aneurisma.

    Il team di scienziati ha sviluppato un nuovo approccio per l’analisi di questi vasi, lo studio è pubblicato su Proceedings of The National Academy of Sciences (PNAS). La piattaforma AI combina le tecniche di machine learning con l’utilizzo di un microchip che simula il flusso sanguigno alla micro scala.

    Le tecniche di machine learning sono state utilizzate per valutare il flusso sanguigno, analizzando: campi di velocità, pressione e sforzo di taglio. L’analisi di questi valori, ad esempio la presenza di un brusco cambiamento di velocità, è importante per il monitoraggio delle malattie vascolari. La valutazione viene effettuata tenendo conto delle leggi fisiche, a partire da una sequenza di immagini in 2D ottenute dal chip microfluidico. Quindi la piattaforma AI, grazie all’utilizzo delle reti neurali, ha calcolato i valori emodinamici importanti per la valutazione delle lesioni vascolari.

    L’utilizzo della piattaforma per l’aneurisma retinico

    Le capacità della piattaforma AI sono state dimostrate a partire dalla progettazione di un sistema microfluidico. Quest’ultimo ha simulato il flusso sanguigno imitando la presenza di microaneurismi (Micro – Aneurysm- On – A- Chip) a livello degli occhi. Questi microaneurismi possono essere i primi segni clinicamente visibili di retinopatia diabetica, ovvero una complicanza del diabete, che potrebbe compromettere la capacità visiva dei pazienti.

    Il sistema microfluidico è perciò costituito da vari micro canali, di diverse dimensioni, che si intersecano fra loro. In questo modo, è stata replicata la microvascolarizzazione retinica dei pazienti affetti da retinopatia diabetica. Un campione di sangue da 20 microlitri è stato caricato sul chip ed una telecamera ha catturato le immagini del sangue che si muove attraverso i microcanali.

    aneurisma su chip
    Aneurisma su chip. Credits: NTU Singapore.

    La piattaforma AI, utilizzando reti neurali, è stata usata per dedurre automaticamente il campo di flusso sanguigno e per quantificare i parametri importanti per l’emodinamica, come la velocità del flusso. Per valutare l’affidabilità e l’accuratezza della piattaforma, i risultati ottenuti sono stati confrontati con i risultati di diversi metodi sperimentali e computazionali.

    L’algoritmo di intelligenza artificiale (AI) ha permesso di ottenere informazioni accurate e affidabili. Inoltre, l’algoritmo è risultato essere più efficace rispetto ai metodi esistenti, specialmente quando i dati sperimentali sono pochi.

    L’importanza di questa nuova tecnologia

    Questa nuova tecnologia potrebbe diventare un potente strumento per la diagnosi e il monitoraggio di microaneurismi a partire da dati clinici. Il suo utilizzo, combinato con immagini catturare da dispositivi microfluidici che simulano il flusso sanguigno, potrebbe essere finalizzato alla previsione di caratteristiche del flusso per monitorare non soltanto la retinopatia diabetica, ma anche altre malattie vascolari.

    I dispositivi microfluidici potrebbero infatti essere utilizzati per simulare gli aneurismi, ma anche altre geometrie vascolari complesse. Questa piattaforma di intelligenza artificiale potrà essere usata per prevedere le caratteristiche del flusso sanguigno e quindi per supportare i medici nel monitoraggio dell’evoluzione delle malattie vascolari nei pazienti.

    L’articolo Aneurisma: un approccio per monitorarlo con l’intelligenza artificiale sembra essere il primo su Biomed CuE | Close-up Engineering.

    Share

    NEL MONDO
    135,947,744
    Casi totali confermati
    Updated on 11 April 2021 02:50
    All countries
    2,938,780
    Morti totali
    Updated on 11 April 2021 02:50

    GUARDA TUTTI I DATI

    ITALIA

    Italy
    3,754,077
    Casi totali confermati
    Updated on 11 April 2021 02:50
    Italy
    3,107,069
    Guariti totali
    Updated on 11 April 2021 02:50
    Italy
    533,085
    Attuali positivi totali
    Updated on 11 April 2021 02:50
    Italy
    113,923
    Morti totali
    Updated on 11 April 2021 02:50

    Ultimi articoli

    “Demon core”: la storia del suo inutilizzo e delle sue vittime illustri

    La storia ci è testimone di quanto accaduto durante la Seconda Guerra Mondiale. Il 6 agosto 1945 “Little Boy” fu sganciata su Hiroshima e...

    Biomimetica: nuovi materiali per pazienti colpiti da metastasi ossea

    Le metastasi ossee non prendono origine nell’osso stesso, bensì sono causate dalla migrazione di cellule di un tumore primario verso altri organi e tessuti....

    NIRVANA: il test rapido per rilevare Covid-19, influenza e altri virus

    L’infezione causata dal virus SARS-CoV-2 spesso causa sintomi simili ad altri virus respiratori, rendendo così difficile distinguere le infezioni, soprattutto durante la stagione influenzale....

    Cure e vaccini

    “Demon core”: la storia del suo inutilizzo e delle sue vittime illustri

    La storia ci è testimone di quanto accaduto durante la Seconda Guerra Mondiale. Il 6 agosto 1945 “Little Boy” fu sganciata su Hiroshima e...

    Biomimetica: nuovi materiali per pazienti colpiti da metastasi ossea

    Le metastasi ossee non prendono origine nell’osso stesso, bensì sono causate dalla migrazione di cellule di un tumore primario verso altri organi e tessuti....

    Apnea notturna? Ecco i rimedi della nonna

    Come capire se si soffre di apnee notturne L’apnea notturna è una condizione medica che comporta l’interruzione temporanea della respirazione dovuta all’ostruzione delle vie respiratorie...

    Insulino resistenza: la sindrome di cui soffre la sorella di Chiara Ferragni

    Valentina Ferragni, sorella della nota imprenditrice Chiara Ferragni, ha dichiarato di soffrire di insulino resistenza, sindrome metabolica difficile da diagnosticare che può portare al...

    Potremmo essere molto vicini a un vaccino per l’HIV

    Qualche mese fa, l’organizzazione International AIDS Vaccine Initiative (IAVI) e il centro di ricerca Scripps Research hanno annunciato risultati promettenti dello studio in Fase...

    Robot nuotatori per nuove strategie in ambito biomedico

    Nell’uomo, la proprietà di autoguarigione è straordinaria e fondamentale. Anche in condizioni patologiche, questa capacità di autoregolazione spontanea permette al nostro corpo di raggiungere...

    Articoli correlati

    “Demon core”: la storia del suo inutilizzo e delle sue vittime illustri

    La storia ci è testimone di quanto accaduto durante la Seconda Guerra Mondiale. Il...

    Biomimetica: nuovi materiali per pazienti colpiti da metastasi ossea

    Le metastasi ossee non prendono origine nell’osso stesso, bensì sono causate dalla migrazione di...

    NIRVANA: il test rapido per rilevare Covid-19, influenza e altri virus

    L’infezione causata dal virus SARS-CoV-2 spesso causa sintomi simili ad altri virus respiratori, rendendo...

    Apnea notturna? Ecco i rimedi della nonna

    Come capire se si soffre di apnee notturne L’apnea notturna è una condizione medica che...