Immagini salvavita dal cuore

Che cosa accade all’interno del nostro corpo? Questa domanda hanno affascinato il prof. Christoph Gräni fin da bambino. L’evento che lo ha segnato profondamente, insieme alla sua famiglia, è stata la perdita prematura di suo fratello, deceduto a 38 anni per morte cardiaca improvvisa, cioè un arresto cardiocircolatorio inatteso. «Come medico volevo capire perché accade ciò alle persone giovani», racconta il vincitore del Premio per la ricerca della Fondazione Svizzera di Cardiologia, «uno dei miei primi lavori di ricerca era già dedicato a questo argomento.» Non è certo un caso che Christoph Gräni si sia specializzato in cardiologia e in imaging cardiaco.

Senza entrare nel corpo
Oggi l’imaging cardiaco è diventato indispensabile nella diagnosi delle cardiopatie. Con esso si visualizza il cuore, così come con la radiografia si rendono visibili ossa o polmoni. Per molto tempo, tuttavia, ciò non è stato possibile per il cuore: stetoscopio ed ECG erano gli unici strumenti che fornivano informazioni su quest’organo. La situazione cambiò negli anni sessanta, quando l’ecografia, uno sviluppo di una tecnologia militare, fu introdotta anche in medicina. Inizialmente l’ecocardiografia, come viene anche chiamata l’ecografia cardiaca, fu guardata con sufficienza da molti medici. Negli ultimi decenni è però diventata lo strumento più importante negli accertamenti delle cardiopatie: con essa si possono visualizzare e valutare le pareti e le camere cardiache, oltre al lavoro dei muscoli e delle valvole. In seguito si sono aggiunte altre metodiche: la TC cardiaca, la risonanza magnetica cardiaca (RM) e la cardiologia nucleare. Tutte rientrano nell’imaging non invasivo, ossia procedure in cui non è necessario entrare nel corpo e che sono indolori per i pazienti. A seconda di ciò che i cardiologi desiderano sapere sul cuore, si utilizza l’una o l’altra tecnica di imaging o una loro combinazione.

Individuare meglio le malattie rare
Christoph Gräni conosce nel dettaglio tutte queste metodiche. Non le applica soltanto nella pratica clinica quotidiana all’Inselspital, ma ne studia anche l’ulteriore sviluppo. In questo ambito, lui e il suo team puntano sull’intelligenza artificiale (IA). L’IA facilita la diagnosi perché semplifica, accelera e rende più accurata l’analisi delle immagini. «Quando si misurano le immagini a mano, per ogni caso può trascorrere fino a un’ora», spiega Gräni, «mentre l’IA fa lo stesso in cinque minuti.» L’IA aiuta inoltre a riconoscere cardiopatie rare che altrimenti potrebbero passare inosservate. A tal fine Gräni ha sviluppato, fra l’altro, uno strumento che individua automaticamente malformazioni delle arterie coronarie potenzialmente pericolose.

Migliore valutazione del rischio grazie all’IA
«Con l’imaging, però, non vogliamo migliorare solo la diagnosi, ma anche la prognosi», spiega Gräni. Ciò significa che le immagini cardiache devono servire a formulare previsioni sul decorso futuro di una cardiopatia. Anche a questo scopo lui e il suo team utilizzano l’IA. Sulla base dei dati di molti pazienti, i programmi possono individuare pattern che l’occhio umano non riconosce o non considera. Con l’IA vengono inoltre collegati ulteriori dati, come esami del sangue o immagini provenienti da altre procedure. «In questo modo formuliamo previsioni più precise e personalizzate sulla malattia di una paziente o di un paziente», spiega Christoph Gräni. Ciò lo aiuta, ad esempio, a prevedere quali persone colpite da una determinata forma di insufficienza cardiaca presentino un rischio elevato di morte cardiaca improvvisa. In un ampio studio ha smentito l’ipotesi corrente secondo cui la funzione di pompa del ventricolo sinistro sarebbe un buon parametro predittivo. Risultati molto più accurati sono stati forniti dall’entità delle cicatrici nel muscolo cardiaco, rilevabili con la moderna RM. Grazie alla nuova valutazione del rischio, in futuro si migliorerà la terapia: in questo modo, da un lato, i pazienti a basso rischio non verranno sottoposti inutilmente a un trattamento, in questo caso l’impianto di un defibrillatore impiantabile (ICD). D’altra parte, questo defibrillatore consentirà di proteggere quelle persone ad alto rischio che in passato potevano essere state trascurate.

Il gemello digitale sostituisce l’esame
Christoph Gräni ci offre un ulteriore affascinante sguardo sul futuro della sua disciplina: il gemello digitale. Torniamo alle malformazioni congenite delle arterie coronarie menzionate in precedenza, che egli riesce a diagnosticare con maggiore sicurezza grazie allo strumento basato sull’IA. Queste malformazioni sono la seconda causa più frequente di morte cardiaca improvvisa tra i giovani sportivi. Quando le arterie malformate vengono individuate durante un esame, non è ancora chiaro se esse diventeranno effettivamente pericolose per i pazienti. Per stabilirlo è necessario un ulteriore esame, molto sgradevole e non privo di rischi. Christoph Gräni intende eseguire in futuro un tale test al di fuori del corpo dei pazienti, grazie al gemello digitale. A tal fine utilizza un modello digitale del cuore della persona colpita. Su questo modello, il gemello, viene eseguita e analizzata la prova da sforzo. Un secondo gemello fisico del cuore, realizzato con una stampante 3D, serve a verificare il funzionamento del gemello digitale. In futuro, dunque, saranno sufficienti i dati del cuore dei pazienti per simulare un esame e valutare l’entità del rischio.

Per il fratello di Christoph Gräni molte di queste scoperte arrivano troppo tardi. Ad altre persone colpite salveranno la vita. Con questi strumenti in futuro si potranno individuare e trattare ancora più persone con un rischio elevato, prima che subiscano un evento pericoloso o muoiano improvvisamente. In questo modo a molte persone colpite e ai loro familiari verrà risparmiato un destino simile a quello vissuto da Christoph Gräni e dalla sua famiglia.