Dotare i robot-chirurghi del senso del tatto: l’impatto sulla salute delle donne

Un progetto che coinvolge gli scienziati del Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione e i medici del Dipartimento di Medicina Clinica e Sperimentale dell’Università di Pisa punta a dotare di “sensazioni tattili” il robot che opera, per poterlo rendere efficace in operazioni ginecologiche di grande impatto sulla salute la qualità della vita delle donne

Un sistema di sensori e interfacce aptiche sarà in grado di dotare i robot-chirurghi di un “senso del tatto”, aprendo così nuove prospettive in operazioni che già ora sono condotte tramite sistemi robotici, e che sono di grande impatto sulla salute delle donne, come i miomi uterini, molto diffusi e associati a infertilità, abortività e complicanze della gravidanza, e il prolasso dell’utero, di grande incidenza nelle donne sopra i 60 anni.

Il sistema è stato progettato dal team di robotica del Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione dell’Università di Pisa (DII) grazie alla collaborazione con i medici del Dipartimento di Medicina Clinica e Sperimentale dell’Ateneo Pisano nell’ambito del progetto ART (Advancing Robotic gynecologic surgery through artificial Touch).

“Le operazioni condotte in chirurgia robotica -  spiega Matteo Bianchi, docente di Robotica al Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione e al Centro “E. Piaggio", e coordinatore del progetto ART -  permettono al medico non solo di minimizzare l’impatto della procedura chirurgica, ma anche di eseguire un intervento su un paziente che non si trova fisicamente nello stesso luogo.  Nella chirurgia ginecologica, e in particolare nel trattamento della fibromatosi uterina e del prolasso degli organi pelvici, l’efficacia delle operazioni in chirurgia robotica e telechirurgia  è contrastata dall’assenza di informazione tattile, che rende molto difficile la localizzazione dei miomi e l’identificazione delle strutture anatomiche".

Il nostro sistema punta a prelevare tramite sensori l’informazione tattile che avrebbe il chirurgo toccando i tessuti con le proprie mani, e riprodurla mediante interfacce aptiche indossabili, che restituiranno al medico le informazioni sulle proprietà meccaniche dei tessuti, come la rigidezza e la forma delle strutture anatomiche.  Lo sviluppo di nuove interfacce aptiche potrò portare anche un deciso avanzamento del training chirurgico dei giovani medici".

Il sistema robotico verrà inoltre dotato di un certo grado di autonomia: valutando autonomamente le proprietà meccaniche  dei tessuti, il robot farà una stima ottimale della collocazione dei punti di interesse, e restituirà questa informazione al medico sotto forma di impulso tattile.

Il progetto mira quindi a contribuire in maniera significativa agli obiettivi di sviluppo sostenibile che riguardano la promozione della qualità della vita, sia garantendo interventi a tutela della gravidanza e della salute riproduttiva sia a promozione di uno stile di vita salutare e al benessere a tutte le età..

 La ricerca delle applicazioni delle interfacce aptiche sviluppate dal gruppo di ingegneri del DII per la restituzione delle informazioni tattili ha inoltre aperto scenari interessanti nell’ambito della realtà tattile aumentata per le mani, attraverso lo sviluppo di uno dei primi sistemi indossabili che permettono “Feel-through”, ovvero “sentire attraverso”.  Come succede già in visione, dove immagini virtuali vengono sovrapposte alla scena reale, il dispositivo indossabile sviluppato all’Università di Pisa, permette di manipolare la percezione tattile degli oggetti toccati, alterandone ad esempio la morbidezza percepita.  Queste soluzioni potranno trovare applicazioni fertili per quanto riguarda la formazione dei chirurghi in ginecologia e non solo. Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Transactions on Haptics, una delle più prestigiose del settore (https://ieeexplore.ieee.org/document/10115027).

“La realtà aumentata fino ad ora ha riguardato esclusivamente la creazione di contenuti visivi - spiega Giulia Pagnanelli, studentessa di dottorato in Ingegneria dell’Informazione al il DII e coautrice dello studio - Il nostro gruppo è uno dei pochissimi a occuparsi anche della creazione di una realtà aumentata per mani, generata da dispositivi indossabili, che sono gli equivalenti dei visori per gli occhi. Abbiamo dimostrato che si può modulare la percezione della morbidezza di un oggetto reale. Questa manipolazione della percezione tattile di oggetti reali può offrire spunti interessanti per la formazione dei chirurghi, ad esempio per aumentare riproduzioni fisiche-artificiali di parti anatomiche ed aumentarle con effetti e proprietà tattili per accrescere il realismo e quindi migliorare la veicolazione di informazioni clinico-procedurali in sede di training".

Didascalia foto di gruppo: da sinistra Matteo Bianchi, docente di robotica al Dipartimento di Ingegneria dell'Informazione dell'Università di Pisa (DII), Giulia Pagnanelli e Paolo Bonifati, dottorandi al DII