Ricerca clinica ed Ingegneria biomedica: un connubio possibile

Le evidenze in Medicina, frutto anche della Ricerca clinica, si basano oggi sulla possibilità di elaborazione, in tempi relativamente brevi, di ingenti volumi di dati eterogenei.
Ciò rappresenta, da una parte, un evidente vantaggio: la maggior mole di informazione prodotta non può che giovare ad una migliore comprensione, anche da differenti angolazioni, di un fenomeno complesso quale la Salute umana. D’altro canto, tuttavia, si registrano difficoltà di integrazione fra dati di natura differente, prodotti in frangenti diversi, raccolti in maniera non sempre rigorosa, mediante strumenti manuale od informatici non reciprocamente comunicanti. Tutto ciò costituisce, inevitabilmente, un’arma a doppio taglio per i Professionisti sanitari, che rischiano di non poter sfruttare al meglio un vasto e prezioso patrimonio di informazioni, a fronte della mancata disciplina della pluralità di tipologie di dato, delle modalità di raccolta non standard, della gamma di fonti di origine.
Nell’ambito di una Tesi di Laurea magistrale in Ingegneria biomedica al Politecnico di Milano, è stato sviluppato uno strumento informatico in grado di ottemperare a tutte le necessità clinico-scientifiche, garantendo nel contempo una modalità di raccolta e di impiego delle informazioni finalmente unica ed omologata. Rivoluzionari aspetti ulteriori sono costituiti dalla creazione di uno strumento informatico a costo zero, in grado di favorire sia studi contemporanei sia dilazionati nel tempo, con intuibili benefici.

L’Ospedale San Raffaele di Milano è una struttura clinica-scientifica-universitaria di rilievo internazionale e di alta specializzazione per numerose patologie, inaugurata nel 1971 e riconosciuta nel 1972 “Istituto di Ricovero e Cura a Carattere Scientifico”. Tale denominazione assicura l’appartenenza all’Eccellenza italiana nell’erogazione di prestazioni sanitarie e nella spiccata vocazione alla Ricerca scientifica. Il San Raffaele costituisce uno dei maggiori Policlinici italiani, con 49 Specialità cliniche, 300.000 mq di superficie, 1.318 posti letto ed oltre 6.000 addetti. Nel 2016 sono stati effettuati complessivamente circa 34.000 interventi chirurgici, 45.580 ricoveri, oltre 950.000 prestazioni ambulatoriali e 67.770 accessi al Pronto Soccorso. La Ricerca scientifica presso il San Raffaele, organizzata in Divisioni, Istituti e Centri, investe quasi tutti i campi della Ricerca biomedica e garantisce collaborazioni con i migliori Enti internazionali, guadagnando così la ribalta mondiale.
Nel 2016 sono stati pubblicati 1.381 articoli sulle più importanti riviste scientifiche internazionali; nel 2017 le pubblicazioni scientifiche su riviste peer-review sono state 1.416. Tutto ciò è reso possibile dall’impegno di circa 1.500 Studiosi, da decine di brevetti depositati finora, da oltre 250 sperimentazioni cliniche all’anno. A tutt’oggi, la Ricerca alimenta numerose e continue sinergie con Clinica e Didattica universitaria; una strategia che ha consentito all’Ospedale San Raffaele di essere conosciuto ed apprezzato in tutto il mondo per la produzione scientifica e per la qualità delle cure erogate.

All’interno dell’I.R.C.C.S. San Raffaele di Milano, è presente il Centro di Ricerca in Anestesia e Rianimazione, coordinato dai Proff. A. Zangrillo e G. Landoni, nato nel 2009 per focalizzare ed esaltare la già significativa attività di Ricerca dell’Istituto in tale Specialità clinica.
Lo sforzo pare indubbiamente premiato, grazie alla crescita, per numero e qualità, delle pubblicazioni scientifiche dell’Istituto, nella medesima specifica branca medica: dalle 25 del 2008 alle 113 del 2017.
Dalla nascita del Centro sono stati condotti 80 trials clinici, di cui la metà ha meritato pubblicazioni sulle più prestigiose riviste di settore: New England Journal of Medicine, Journal of The American Medical Association, Critical care magazine, etc.
Nell’ambito di un’equipe multidisciplinare, fondamentale per intensificare la produzione scientifica, il contributo di un Ing. biomedico si è rivelato indispensabile alla realizzazione di un database finalizzato ad una raccolta informazioni ordinata, modulare, facilmente interrogabile e, rilevante peculiarità innovativa, finalmente in grado di consentire il riutilizzo dei dati immagazzinati non solo per più studi contemporanei ma anche per altri dilazionati nel tempo.
Ciò implica un’evidente riduzione dei tempi di raccolta informazioni dai Pazienti, precedentemente ripetuta per ciascun singolo studio, eventualmente ricorrendo a numerose ore di recupero e di consultazione di obsolete cartelle cliniche cartacee, sfogliabili al fine di compensare una minore disponibilità di Pazienti in una specifica finestra temporale. Nel panorama moderno, si rafforza sempre più l’idea di un team di Ricerca clinica multidisciplinare, a conferma della complessità delle tematiche sanitarie; sono importanti, infatti, tanto una descrizione quantitativa e statisticamente robusta dei fenomeni indagati quanto un quadro delle implicazioni, effettive e percepite, sulla vita dei Pazienti e sul Sistema sanitario.
Scopo di questo breve testo, senza pretesa di esaustività, è la descrizione del potenziale contributo dell’Ingegneria biomedica alla Ricerca clinica, peculiare dei nosocomi, attraverso la sintesi di un’esperienza concreta.
Tale Disciplina, difatti, è facilmente associata alla Ricerca tecnologica, allo sviluppo di nuovi strumenti, ma pare raramente correlata, forse anche per la concorrenza di altre Professionalità (Biostatistica, Biotecnologie, etc.), allo studio di farmaci e di dispositivi medici.
Eppure, oggi, l’interdisciplinarità è considerata un plus in ogni settore ed il rigore metodologico dell’Ingegneria non può che giovare al risultato finale.

Un trial clinico corrisponde ad uno studio nel quale Soggetti selezionati sono sottoposti, secondo criterio rigoroso e pianificato, ad uno o più interventi / trattamenti, al fine di valutarne i benefici e l’efficacia, attraverso indicatori numerici, correlati sia allo stato di salute successivo sia all’impatto economico sulle risorse a disposizione della struttura nosocomiale. Esistono diverse tipologie di studi, qui non approfondite per brevità.

Ogni trial viene regolamentato da un protocollo, ossia il principale documento di pianificazione dello studio medesimo, inclusivo delle variabili cliniche, metodologiche, legali, finanziarie, operative, etiche, inevitabilmente connesse ad una procedura sperimentale.
La stesura del documento è un processo complesso, frutto di lunghi mesi di riflessione e di discussione, di seguito rapidamente schematizzato: Razionale; Obbiettivi, domande di fondo formulate come ipotesi medico-statistiche; Disegno dello studio, inclusi dimensionamento del campione, tecniche di riduzione degli errori sistematici e di controllo della variabilità; Trattamenti in studio e concomitanti; Criteri di selezione dei soggetti; Procedure di gestione, controllo qualità e analisi statistica dei dati; Aspetti logistici, amministrativi e legali.
Lo sviluppo di uno strumento ad hoc, in Office automation, brevemente illustrato di seguito, determina un’esperienza, a nostro avviso, meritevole per la realizzazione semplice e gratuita di uno stadio di analisi, con ottimizzazione del tempo lavorativo e senza investimenti economici.
Nessun euro, infatti, risulta speso per la produzione di un ausilio finalmente in grado di collezionare e di recuperare, al bisogno, dati clinici già immagazzinati precedentemente, in vista di un massivo sfruttamento a scopo scientifico. Il potenziale riutilizzo, naturalmente autorizzato, di migliaia di esami, anche a distanza di tempo dalla data di effettuazione, spalanca orizzonti straordinari, di cui segnaliamo solo la conseguenza più ovvia: il crollo dei tempi di attesa per la costituzione di un campione adeguato ad ogni singolo studio, questione tuttora critica e motivo di rallentamento verso nuove Scoperte.
Il primo ostacolo da superare, a seguito di costante e proficua interazione con i Clinici, è stata la definizione di una modalità omogenea di organizzazione delle informazioni. In particolare, sono stati individuati due raggruppamenti di dati: specifico per singolo studio; comune a tutti Pazienti e trasversali su ogni tipologia di studio attuale o futuro.
La piattaforma informatica permette la gestione snella ed il riutilizzo di tutte le indicazioni comuni, senza ridondanze né errori da pluralità / difformità di fonti o da disattenzione.
Dai colloqui con i Professionisti sanitari, coinvolti nelle procedure di raccolta e di inserimento dei dati, è emersa la problematica legata al dover reperire più volte, seguendo contemporaneamente diversi studi, la stessa informazione da rielaborare e registrare all’interno dei fogli di calcolo, poi forniti agli analisti per le statistiche.
Emerge dunque un’ulteriore difficoltà nella necessità di rifinire / ordinare i dati recuperati, a seguito di procedure di compilazione sovente dispersive ed onerose in termini di tempo, a causa dell’elevato numero di parametri da rilevare.
La piattaforma cerca di eliminare alla radice il problema, grazie ad uno strumento di esportazione dei risultati direttamente in fogli di lavoro Excel, all’interno dei quali si può immettere in maniera guidata le informazioni comuni a tutti gli studi, per poi procedere successivamente con la personalizzazione dei campi unicamente per quanto riguarda le informazioni specifiche per un determinato trial.
Spostando l’attenzione alla fase di reclutamento dei Pazienti, un elemento che non sfugge a chi si occupa direttamente dell’inserimento dei dati nei files è l’annotazione ripetuta degli stessi dati già presenti all’interno della collezione di informazioni di cui dispone il Centro. Tali informazioni sono legate a precedenti immissioni dati riguardanti studi clinici passati, in cui il protocollo prevedeva di raccogliere una porzione delle stesse informazioni. Alla base del progetto, una piattaforma per l’inserimento non ripetuto e la gestione ottimale di tutte le informazioni legate alla storia clinica del Paziente; si parla di standardizzare le informazioni contenute in una cartella clinica, secondo le linee guida dei protocolli storicamente presenti in archivio nel Centro, così da creare un supporto per l’estrazione di informazioni per protocolli futuri ancora da concretizzare.
Il database tenta di superare il modello preesistente, in cui per ciascuno studio viene creata una base di dati dedicata e compilata ogni volta ex novo. Vengono quindi eliminate tutta una serie di ricerche ripetute dello stesso dato; ciò comporta un notevole risparmio di tempo, nel quale il team può invece dedicarsi a passaggi più complessi. Il vantaggio di utilizzare un’unica fonte per l’intera gamma di dati non è legato solamente all’integrità ed alla coerenza del dato; l’obbiettivo prefissato è l’impiego dell’esperienza accumulata nei diversi anni di attività del Centro, permettendo a chi si occuperà di studi clinici in futuro di poter disporre delle informazioni già presenti in archivio, altrimenti da ritenere una risorsa inutilizzata per via delle tempistiche incompatibili con i ritmi di attività degli altri soggetti coinvolti.
L’iniziativa presso il Centro di Ricerca in Anestesia e Rianimazione si colloca in un perimetro più ampio di studi e di esperimenti atti non solo a favorire le potenzialità dell’Ingegneria biomedica ancora non sfruttate in ospedale, ma anche la possibilità di effettuare Ricerca tecnologica a costo zero e fortemente personalizzata sui bisogni locali, grazie ad una metodologia ormai consolidata di riduzione dei costi di investimento.
Queste e molte altre informazioni ancora sono recentemente divenute disponibili grazie ad un sistema certamente non perfetto, ma completamente gratuito.
In precedenza, tali aspetti sarebbero stati eventualmente indagati manualmente, con alte probabilità di errore, dispendio di personale e lunga attesa, in funzione dell’ampiezza della finestra temporale di osservazione.
L’esperienza descritta rappresenta uno dei tanti esempi dello spirito di iniziativa che, nell’attuale periodo di ristrettezze economiche, anche per la Sanità, costringe a fare di necessità virtù. Una considerevole mole di dati, ottenuta molto più rapidamente di prima, oggi sostiene la Ricerca clinica.
Da non sottovalutare, infatti, la valenza economica delle pubblicazioni scientifiche, secondaria ma non inesistente.
L’incremento, per volume e qualità, del novero di articoli scientifici su riviste dal significativo impact factor determina un indiretto aumento della capacità dell’Ente di attrarre finanziamenti pubblici e privati. A mero titolo di esempio, nel 2017, la Letteratura nazionale prodotta dai soli I.R.C.C.S. è stata finanziata con circa 150 milioni, ovvero circa 1.465 euro di media ciascuno.
Tutto ciò acquisisce ancora maggior valore, poiché ottenuto senza un solo euro di spesa né aggravio di tempo per la compilazione rispetto a prima, ed è stato possibile grazie alla prontezza di Ingegneri biomedici. Si tratta dell’ennesimo esempio di quella funzione di trait d’union fra i mondi medico e tecnologico, frequentemente auspicata e missione dell’Ingegneria biomedica, al fine di conseguire l’ottimizzazione dell’uso delle risorse attraverso l’analisi di tutti i processi, dai più complessi ai meno intricati

Dott. Ing. Luciano Cipriano, Ing. Paolo Ranieri I.R.C.C.S. San Raffaele