Un futuro … robotico

Nell’immaginario collettivo dettato dai film e racconti di fantascienza, il nostro futuro dovrebbe essere popolato da robot umanoidi dotati di intelligenza propria ed in grado di comunicare, interagire e, perche’ no, contrapporsi agli stessi esseri umani che li hanno creati. Da decenni questi scenari futuristici vengono richiamati e su tematiche del genere si sono inventate tantissime storie e racconti. Il nostro livello tecnologico, per quanto, punto di vista personale, debba sempre essere migliorato ed e’ sempre un passo indietro a quello che vorremmo fare, non e’ assolutamente scarso eppure questi tanto citati scenari non si sono ancora visti.

Nonostante questo, e anche se molti lo ignorano, la tecnologia robotica ha fatto enormi passi avanti negli ultimi anni e molte operazioni, sia di routine che di elevata complessita’, sono gia’ eseguite dagli uomini coadiuvati da sistemi elettromeccanici. Spesso, questa simbiosi tecnologica e’ necessaria e utile per migliorare la precisione di determinate operazioni, altre volte invece e’ una vera e propria necessita’ fondamentale per supplire all’impossibilita’ di un intervento diretto dell’uomo.

Proprio da questo ultimo scenario vorrei partire per commentare una notizia apparsa sui giornali qualche giorno fa. Provate ad immaginare uno scenario di questo tipo: siamo su un’astronave lontana migliaia di kilometri da Terra. Un membro del nostro equipaggio ha un problema di salute importante che impone un intervento chirurgico di urgenza. Per quanto gli altri membri dell’equipaggio possono essere addestrati a situazioni di questo tipo, non e’ assolutamente possibile immaginare che tutti siano in grado di fare tutto in modo eccellente. Cosa fare per salvare la vita dell’uomo? In casi come questo, potrebbe intervenire un robot in grado di compiere operazioni chirurgiche anche delicate perche’ programmato ed istruito per farle oppure perche’ telecontrollato da un esperto sulla Terra o su un’altra navicella nello spazio.

Pensate sia fantascienza?

Proviamo a sostituire qualche soggetto della nostra storia. La navicella lontana dalla Terra e’ la Stazione Spaziale Internazionale, i membri dell’equipaggio sono gli astronauti provenienti da diversi paesi e che devono restare in orbita anche per periodi relativamente lunghi. Come vengono gestiti casi come quello raccontato sulla ISS? Per il momento, non c’e’ stato mai bisogno di operare d’urgenza un membro della stazione spaziale ma, come potete capire, e’ necessario predisporre piani di emergenza anche per far fronte a problemi come questo. Dal punto di vista medico, gli astronauti della stazione hanno in dotazione strumentazione di monitoraggio e controllo che possono usare autonomamente o aiutandosi in coppie.

Sicuramente un robot appositamente creato per questi scopi potrebbe coadiuvare gli astronauti sia nelle operazioni di routine che in casi di emergenza.

Questo e’ il pensiero che i tecnici NASA hanno avuto quando, qualche anno fa, hanno mandato sulla Stazione Spaziale il Robonaut 2, un robot umanoide che ancora oggi e’ in orbita intorno alla Terra. Inizialmente, il robot e’ stato inviato per aiutare gli astronauti nelle operazioni piu’ difficili ma anche per sostituirli in quelle piu’ banali e ripetitive che sottraggono inutilmente tempo al lavoro del team.

Il Robonaut 2 all’interno della Stazione Spaziale Internazionale

La storia del progetto inizia gia’ dal 1997 quando venne sviluppato un primo prototipo di Robonaut. Questo sistema era pensato per aiutare gli astronauti o sostituirli durante le attivita’ extraveicolari piu’ pericolose. Inoltre, poteva essere montato su un piccolo carro a 6 ruote trasformandolo in un piccolo rover intelligente per l’esplorazione in superficie della Luna o di altri corpi celesti.

Il progetto, come potete immaginare, risulto’ valido e dal 2006 e’ iniziata una stretta collaborazione tra la NASA e la General Motors per la costruzione di un sistema piu’ affidabile e da testare in orbita, appunto il Robonaut 2. Una volta arrivato sulla stazione, il robot venne lasciato imballato per diversi mesi a causa dell’elevato carico di lavoro degli astronauti, fino a quando venne messo in funzione quando nella stazione era presente anche il nostro Paolo Nespoli.

Ecco un video delle prime fasi di collaudo del Robonaut-2:

Come detto, il Robonaut 2 e’ un robot umanoide dotato di due braccia a 5 dita per un peso complessivo di 150Kg, escluse le gambe non previste in questa versione. Il costo di produzione e’ stato di circa 2.5 milioni di dollari per produrre un vero e proprio gioiello di elettronica. Il robot e’ dotato di 350 sensori, una telecamera 3D ad alta definizione, il tutto comandato da 38 processori Power PC. Il complesso sistema di snodi consente di avere 42 gradi di movimento indipendenti.

Addestramento del Robonaut 2 con un manichino

La notizia di questi giorni e’ relativa allo speciale addestramento che il Robonaut 2 sta seguendo per diventare un vero e proprio medico di bordo pronto a far fronte, autonomamente o su controllo da Terra, ad ogni intervento medico richiesto, da quelli di routine a, eventualmente, vere e proprie operazioni. Questo addestramento e’ seguito passo passo sia da medici che da tecnici NASA esperti di telecontrollo, dal momento che tutto verra’ poi seguito da Terra verso la Stazione Spaziale. Stando a quanto riportato anche dalla NASA, il Robonaut sarebbe gia’ in grado di eseguire piccoli interventi di routine e di fare prelievi e punture ad esseri umani. Ovviamente, per il momento la sperimentazione e’ fatta su manichini anche se il robot ha mostrato una straordinaria capacita’ di apprendimento e, ovviamente, una precisione e ripetivita’, difficilmente raggiungibili da una mano umana.

Come vedete, forse gli scenari fantascientifici da cui siamo partiti non sono poi cosi’ lontani. In questo caso, l’utilizzo di tecnologia robotica e’ necessario proprio per supplire all’impossibilita’ di intervento diretto da parte dell’uomo e sicuramente potrebbe essere in grado in un futuro molto prossimo di far fronte a situazioni altrimenti non gestibili.

Prima di chiudere vorrei pero’ aprire un ulteriore parentesi robotica. Se pensate che l’utilizzo di un sistema elettromeccanico in medicina sia una novita’ assoluta o se credete che sistemi di questo tipo siano appannaggio soltanto della Stazione Spaziale o di centri di ricerca futuristici, state sbagliando di grosso.

Vi mostro una foto di un altro robot, assolutamente non umanoide, ma con funzioni molto interessanti:

Il sistema robotico Da Vinci

Questo e’ il Robot Da Vinci, proprio in onore del nostro Leonardo, utilizzato in moltissime sale operatorie di tutto il mondo.

Da Vinci e’ prodotto dalla ditta americana Intuitive Surgical e gia’ nel 2000 e’ stato approvato per l’uso in sala operatoria dalla Food and Drugs Administration. Questo sistema e’ dotato di diversi bracci elettromeccanici che consentono una liberta’ di movimento molto maggiore, e assai piu’ precisa, di quella di un polso umano. Il sistema e’ teleguidato da un medico lontano dalla sala operatoria al cui interno ci sono solo infermieri che di volta in volta posizionano lo strumento giusto nelle pinze del robot. Stando a quanto dichiarato, questo robot consente ovviamente di avere una affidabilita’ di ripetizione e precisione molto maggiore di quelle di un normale medico riuscendo ad operare limitando fino ad 1/3 il normale sangiunamento degli interventi piu’ complicati.

Dal sito della Intuitive Surgical si legge che ad oggi sono stati venduti piu’ di 700 di questi robot e pensate che in Italia quasi 70 sale operatorie sono attrezzate con questo sistema. Il numero di operazioni effettuate con questo robot e’ dell’ordine delle decine di migliaia.

E’ tutto oro quello che luccica?

Per completezza, e come siamo abituati a procedere, vi mostro anche il rovescio della medaglia. Rimanendo nel caso Da Vinci, anche in Italia, si sono formati tra i medici due schieramenti: quelli favorevoli al suo uso e quelli fortemente contrari. Perche’ questo? Se parliamo dei vantaggi del sistema, sicuramente una mano robotica consente di effetturare operazioni di routine con una precisione assoluta, d’altro canto pero’, ci sono molti medici che mettono in discussione il rapporto investimento/beneficio di un sistema del genere. Come potete facilmente immaginare, l’investimento richiesto per l’acquisto del robot e’ molto elevato con grossi guadagni dell’azienda e, soprattutto, delle banche che offrono finanziamenti agli ospedali. Inizialmente, il Da Vinci e’ stato sviluppato per le operazioni piu’ complesse o in cui il medico non riuscirebbe a lavorare facilmente. Si tratta ovviamente di operazioni in laparoscopia che tradizionalmente potrebbero essere eseguite con un investimento molto inferiore. Inoltre, visto lo sforzo economico per l’acquisto, molti degli ospedali che dispongono del robot tendono ad utilizzarlo anche per gli interventi piu’ facili al fine di sfruttare a pieno l’investimento fatto. Altro aspetto non da poco, il Da Vinci e’, ovviamente, coperto da decine di brevetti che creano un monopolio per la ditta costruttrice. Questo non fa altro che bloccare eventuali piccole startup che potrebbero migliorare notevolmente un sistema che, come detto, risale al 2000. Come discusso all’inizio dell’articolo, anno per anno la tecnologia cresce notevolmente ed un apparato del genere, per quanto complesso, potrebbe sempre essere migliorato con l’aggiunta di nuovi sistemi. Come vedete, al solito, le discussioni sono piu’ di natura economica che di utilizzo. Nonostante questo, il Da Vinci e’ un ottimo esempio di chirurgia robotica gia’ disponibile alla societa’.

 

”Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, un libro di divulgazione della scienza accessibile a tutti e scritto per tutti. Matteo Martini, Armando Curcio Editore.

Se la morte fosse uno stato reversibile?

In un commento lasciato nella sezione:

– Hai domande o dubbi?

un nostro nuovo lettore ha chiesto maggiori informazioni sulle esperienze di pre-morte, di cui abbiamo parlato in questo post:

– Le esperienze di pre-morte

ma anche degli studi in corso per tornare indietro dallo stato di morte.

Se per la prima domanda avevamo gia’ discusso l’argomento in un post, la seconda richiesta e’ invece inedita.

Cosa significa tornare indietro dalla morte?

Riflettiamo un attimo su questa cosa. Quando moriamo? Vediamo, in modo che forse a qualcuno sembrera’ innaturale, il nostro corpo come una macchina. Ci sono tanti organi, ognuno con funzioni diverse, ma che funzionano attraverso la circolazione sanguigna. Questo flusso di sangue e’ prima di tutto spinto da una pompa che e’ il cuore. Ad ogni battito, il sangue va in circolo raggiungendo i diversi organi e alimentando in questo modo le cellule che li compongono.

Bene, quando moriamo cosa succede? In un modo o nell’altro, il nostro cuore smette di battere, cioe’ si interrompe l’alimentazione che faceva andare la macchina-uomo.

In questa concezione, possiamo vedere la morte come un istante, cioe’ quel preciso attimo in cui il cuore smette di battere. Prima di concludere, riflettiamo ancora su quanto detto. Noi non siamo solo il cuore. In termini automobilistici, questa e’ la pompa che manda in circolo la benzina, ma il motore qual e’? Tra tutti gli organi, sicuramente il cervello ha un ruolo molto importante e dunque concentriamoci su questo. Le cellule cerebrali, nel momento in cui il cuore si ferma, non ricevono piu’ sangue. Visto in questo modo, nell’istante in cui il cuore si ferma, inizia la morte delle cellule del nostro corpo che inizieranno un processo di decomposizione. Ovviamente, le cellule non muoiono nel preciso istante in cui il sangue smette di fluire, ma saranno ancora “vive” per un periodo piu’ o meno lungo.

Se utilizziamo questa chiave di lettura, la morte non e’ piu’ un singolo istante, bensi’ un processo che parte quando il cuore smette di battere e si conclude con la decomposizione cellulare.

Se ora, fossimo in grado di intervenire in questo lasso di tempo per risolere la causa che ha portato all’arresto cardiaco, potremmo pensare di tornare indietro dallo stato di morte.

Questo ragionamento e’ proprio quello alla base del pensiero del Dr. Sam Parnia, medico statunitense, capo del reparto di terapia intensiva dello Stony Brook University Hospital di New York. Sfidando il pensiero medico piu’ comune, Parnia ha condotto importanti studi sul processo di morte, cercando proprio di far tornare indietro i pazienti normalmente considerati deceduti.

Ora attenzione, su questi studi si possono leggere moltissime cose inesatte in rete, accompagnate dalla solita e immancabile speculazione. In particolare, non manca chi punta il dito contro la scienza e la medicina, sostenendo che gli esseri umani si vorrebbero sostituire a Dio nel decidere quando e come morire. Questo e’ completamente falso.

Ragioniamo un attimo su questi concetti. Nei reparti di terapia intensiva di tutto il mondo, si ricorre a particolari tecniche che consentono di mantenere in vita un paziente mediante circolazione extracorporea o respirazione indotta da macchinari. Anche in questi casi, quello che si fa e’ bloccare lo stato di morte, aiutando il paziente con l’ausilio di macchinari esterni al corpo.

Il dottor Parnia si e’ proprio specializzato in queste tecniche. Per farvi qualche esempio, molto usata in questi casi e’ la cosiddetta “rianimazione cardiopolmonare”, o CPR. Questa tecnica prevede l’ausilio di un macchinario per ossigenare il sangue del corpo e salvaguardare le cellule cerebrali in attesa che il problema del pazienta venga risolto e che possa riprendere la normale respirazione autonoma. Analoga funzione e’ quella dell’ECMO, cioe’ l’ossigenazione extracorporea mediante membrana, oltre ovviamente a tecniche criogeniche utilizzate per raffreddare il corpo e mantenere vitali le cellule.

Alla luce di quanto detto, queste tecniche sono del tutto normali. L’importante contributo del Dr. Parnia non e’ nella scoperta di queste tecniche, ripeto gia’ utilizzate in medicina, bensi’ in uno studio attento e specifico di come questi macchinari possano essere utilizzati al meglio per interrompere il processo di morte.

Forse parlare di interrompere il processo di morte, potrebbe far storcere il naso a qualcuno, ma, nell’ottica di un meccanismo che porta alla morte del paziente, quello che facciamo e’ limitarci ad intervenire nel momento giusto.

Detto questo, qual e’ questo momento giusto?

Dagli studi condotti negli USA, si e’ evidenziato come le cellule cerebrali possano restare in vita anche fino ad 8 ore dopo che il cuore ha smesso di battere. In questo senso, abbiamo un discreto lasso di tempo per intervenire sul paziente e cercare di ripristinare le normali funzioni vitali. Queste tecniche non devono assolutamente sconvolgere. Perche’, se ci facciamo un taglio profondo, andiamo in ospedale a mettere i punti piuttosto che morire dissanguati? Anche se un po’ azzardato, il discorso e’ lo stesso. In questo caso, il funzionamento del cuore e’ visto come un qualcosa di ripristinabile e su cui si puo’ agire per un discreto intervallo di tempo.

Personalmente, trovo gli studi di Parnia molto interessanti e degni di nota, soprattutto dal punto di vista scientifico. Ripeto nuovamente, quello che viene fatto e’ solo uno studio attento di tecniche di principio gia’ utilizzate. Lo scopo delle ricerche e’ migliorare queste procedure, ma soprattutto studiare tempi e soluzioni dei diversi casi.

Gli studi di Parnia stanno dando risultati? Assolutamente si. Per farvi un’idea, la media di pazienti rianimanti negli ospedali degli Stati Uniti e’ intorno al 16%. Allo Stony Brook University Hospital, si arriva a sfiorare il 33%.

Da quanto detto, non si deve assolutamente considerare Parnia uno stregone, ma solo uno scienziato impegnato in un campo di confine tra la vita e la morte.

Ovviamente, queste tecniche non sono sempre utilizzabili. Come detto fino a questo punto, affiche’ ci sia qualche possibilita’, si deve avere una morte improvvisa, in cui le cellule del nostro corpo da un istante all’altro si ritrovano senza sangue perche’ il cuore ha smesso di battere. Questo non e’, ad esempio, il caso delle malattie degenerative in cui il corpo muore gia’ lentamente quanto il cuore del soggetto e’ ancora in vita.

Concludendo, nell’ottica di vedere la morte come un processo che parte con l’arresto cardiaco e si conclude con il daneggiamento irreversibile delle cellule dell’organismo, il Dr. Parnia e’ impegnato nello studio delle tecniche per intervenire in questo lasso di tempo. In molti casi e’ infatti possibile rallentare la decomposizione cellulare ed intervenire per risolvere la causa scatenante dell’arresto cardiaco. Sicuramente si tratta di studi degni di nota e che speriamo portino altri risultati in un futuro piu’ o meno prossimo.

 

”Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, un libro di divulgazione della scienza accessibile a tutti e scritto per tutti. Matteo Martini, Armando Curcio Editore.