L'intelligenza artificiale è stata addestrata a utilizzare il software di simulazione aerospaziale per progettare un dispositivo che possa in definitiva migliorare la dialisi per i pazienti.

Il team dell'Imperial College di Londra e i suoi colleghi hanno utilizzato tecniche di modellazione al computer - normalmente impiegate per simulare come le sacche d'aria instabili scorrono su un aereo - per modellare come le correnti instabili nel sangue scorrono nelle vene dei pazienti sottoposti a dialisi.

Lo studio, pubblicato sulla rivista Fisica dei fluidi , è stato condotto in collaborazione con i ricercatori dell'Hammersmith Hospital, Ospedale del parco di Northwick, e l'ospedale di Santa Maria.

Quando i reni smettono di funzionare correttamente, la dialisi può essere utilizzata per rimuovere i prodotti di scarto e il liquido in eccesso dal sangue deviandolo verso una macchina da pulire. Per collegare questa macchina al paziente deve essere formata una giunzione speciale tra un'arteria e una vena del polso o del braccio del paziente. Questa giunzione è chiamata fistola artero-venosa (AVF).

Però, a causa di schemi di flusso sanguigno anormali e molto instabili, circa il 50 per cento delle FAV si blocca e fallisce entro pochi mesi dalla loro creazione perché le pareti delle arterie si infiammano, nota come iperplasia intimale. Ciò significa che i pazienti devono sottoporsi a un'altra procedura e in alcuni casi a procedure ripetute. Spesso i pazienti possono esaurire le regioni del braccio in cui è possibile eseguire l'AVF, impedendo loro di utilizzare la procedura di dialisi salvavita.

Il team ha utilizzato tecniche di modellazione dell'industria aerospaziale per addestrare un computer, utilizzando algoritmi di apprendimento automatico. L'apprendimento automatico è un'applicazione dell'intelligenza artificiale (AI) che fornisce ai sistemi la capacità di apprendere e migliorare automaticamente dall'esperienza senza essere esplicitamente programmati.

L'intelligenza artificiale è quindi andata avanti e ha ottimizzato la forma di un AVF in modo che l'instabilità nel flusso sanguigno potesse essere soppressa. Il dispositivo prototipo che hanno sviluppato per mantenere l'AVF nella forma ottimale è stato finora sottoposto a test preliminari sui maiali, che hanno avuto successo.

Il prossimo passo consisterà nell'effettuare prove con i suini per diversi mesi alla volta per testare ulteriormente l'efficacia del dispositivo AVF. Anche se questi studi saranno un successo, saranno necessari diversi anni per condurre studi clinici con i pazienti.

Dottor Pietro Vincent, coautore del Dipartimento di Aeronautica dell'Imperial College di Londra, ha dichiarato:"Utilizziamo abitualmente simulazioni al computer per studiare il flusso d'aria sugli aeroplani. Queste stesse tecniche, ora può essere utilizzato per ottimizzare i dispositivi medici, compreso AVF."

Il dottor Richard Corbett, coautore dell'Hammersmith Hospital, ha aggiunto:"L'emodialisi è un trattamento di sostegno vitale utilizzato da milioni di pazienti in tutto il mondo con insufficienza renale. Questi pazienti dipendono dalle procedure di fistola artero-venosa (AVF) per pulire il loro sangue.  Tuttavia, la disfunzione e il fallimento dell'AVF è un vero problema per questi pazienti, portando a un gran numero di ricoveri ospedalieri e operazioni extra.

"Questa tecnologia offre grandi promesse per questi pazienti. Migliorando i risultati della chirurgia AVF, potrebbe potenzialmente ridurre la necessità di operazioni ripetute, che potrebbe e portare a una dialisi di migliore qualità".

In definitiva, il team spera che il loro prototipo di tecnologia AVF possa beneficiare di altre procedure mediche per ottimizzare la forma delle connessioni dei vasi sanguigni come negli innesti di bypass cardiaco e nei trapianti di rene.