Ciao a tutti e a tutte bentornati in un nuovo articolo del blog di Thesis 4u, la startup innovativa che mette in collegamento gli studenti e le studentesse con le aziende, grazie alle tesi di laurea in azienda.
Come saprai, noi di Thesis 4u crediamo molto nelle tesi di laurea, e crediamo sia anche molto importante condividere quelle più interessanti e innovative, dando la possibilità a te che leggi questo articolo di prendere spunto o di informarti su qualcosa che non sapevi.
Oggi ti raccontiamo il progetto di tesi innovativa di Nicola, uno studente di Ingegneria Biomedica, che insieme al suo team sta lavorando per implementare il training dei chirurghi grazie alla mixed reality…
Scopriamo allora il progetto di Nicola!
Prima di proseguire nella lettura del progetto di Nicola, se hai scritto una tesi innovativa inviacela per leggerla anche tu su uno dei prossimi articoli!
L’innovazione nel campo medico procede a passi da gigante, e Nicola si inserisce con un progetto all’avanguardia molto ambizioso che vede la mixed reality come protagonista delle manovre dei medici chirurghi.
È fondamentale sottolineare che questo dispositivo, ad oggi, non è pensato, per un uso clinico diretto, ma si configura come un simulatore avanzato per il training pre-operatorio, con l’obiettivo di allenare il medico a compiere specifiche manovre. Ma, partiamo dall’inizio!
Abbiamo chiesto a Nicola la genesi del progetto, il rapporto con gli altri membri del laboratorio e abbiamo indagato sui motivi delle sue scelte accademiche che lo hanno condotto fino a questa tesi sulla mixed reality in campo di ingegneria biomedica. Ecco cosa ci ha raccontato!
Studiare ingegneria biomedica al Politecnico di Milano
Dopo la Triennale in Ingegneria Biomedica, Nicola ha scelto di proseguire con la Laurea Magistrale in Biotecnologie Elettroniche, entrambe presso il Politecnico di Milano, una delle istituzioni più rinomate in Europa per l’Ingegneria.
Il corso si concentra in particolare sulla chirurgia robotica, la sensoristica, l’imaging medico e tanto altro che ogni studente può approfondire per completare il proprio percorso formativo.
Tra tutti gli ambiti, Nicola ha scelto di concentrarsi sulla chirurgia robotica. Che cosa significa? Si tratta di utilizzare sistemi robotici avanzati per le teleoperazioni in microchirurgia, ovvero interventi minimamente invasivi che richiedono estrema precisione. E di questo parla anche il progetto di tesi.
Rivoluzionare la Cardiochirurgia con la Mixed Reality
L’idea alla base del progetto è semplice ma estremamente promettente: utilizzare visori di realtà aumentata (AR) per permettere ai chirurghi di simulare interventi complessi. L’AR, o Mixed Reality in questo contesto, sovrappone elementi virtuali al mondo reale, permettendo un’interazione ibrida tra fisico e digitale.
In particolare, il progetto mira a creare una console aptica per la movimentazione di un catetere, uno strumento sottile e flessibile utilizzato per diverse procedure mediche, in questo caso specifico in ambito cardiochirurgico.
Ma facciamo un passettino indietro, cosa significa esattamente “console aptica”?
Immagina di giocare a un videogioco dove non solo vedi e senti ciò che accade, ma puoi anche “sentire” fisicamente l’ambiente di gioco. Una console aptica è proprio questo: un dispositivo speciale che permette al medico di interagire con il mondo virtuale non solo guardando uno schermo, ma anche percependo fisicamente le sensazioni di tocco e forza.
Pensaci: quando un chirurgo manovra un catetere all’interno del corpo, non si affida solo agli occhi (tramite immagini radiografiche, ad esempio), ma anche alla sensibilità delle mani. Sente la resistenza dei tessuti, la pressione contro una parete, o il momento in cui il catetere si innesta in una determinata posizione.
La console aptica è progettata per replicare queste sensazioni fisiche. Se il catetere virtuale incontra un ostacolo, la console restituisce una resistenza alla mano del medico; se tocca un tessuto morbido, la sensazione sarà diversa da quella di un osso. Questo tipo di feedback forza/tattile (che è proprio ciò che significa “aptico”) è fondamentale per il training.
Grazie a questa console, il medico (o lo studente in fase di training) può manovrare virtualmente il catetere e ricevere un riscontro fisico immediato, come se stesse operando su un vero paziente, ma in un ambiente completamente sicuro.
L’aspetto distintivo di questo sistema di training? La possibilità di esercitarsi nel seguire una traiettoria predefinita per la manovra, beneficiando di un feedback visuale e aptico in tempo reale.
Questo significa che il medico non solo vede il movimento del catetere nel contesto simulato (grazie ai visori AR), ma lo percepisce anche fisicamente attraverso la console, potendo correggere e perfezionare la tecnica all’istante.
Non si tratta di “trovare” la miglior traiettoria inter-atriale, un compito molto più sofisticato e tipico della ricerca robotica avanzata, ma di rimanere il più vicino possibile a una traiettoria ottimale preimpostata all’avvio del setup di training.
Questo “simulatore” si pone l’obiettivo di migliorare drasticamente le performance chirurgiche attraverso un training pre-operatorio intensivo.
È fondamentale sottolineare che, ad oggi, il dispositivo non è pensato per un uso clinico diretto in sala operatoria, ma esclusivamente come strumento per l’allenamento del medico.
Il successo del dispositivo sarà misurato, dopo un’opportuna validazione, dalla curva di apprendimento degli utenti (basata sull’errore e il tempo di manovra), che dovrà evidenziare un netto miglioramento delle performance rispetto all’uso di dispositivi manuali e non robotici.
Un Approccio Nuovo
A differenza di molti progetti accademici, dove a volte la direzione di ricerca viene “calata dall’alto” – ovvero proposta direttamente da dottorandi esperti o dai professori (i relatori) – questa iniziativa è nata da una vera e propria decisione di pari ruolo tra studenti e docenti.
Ciò significa che l’idea di base e le sue prime direzioni non sono state imposte, ma discusse e concordate in un dialogo aperto, dove anche il parere degli studenti ha avuto un peso significativo.
La ragione di questo approccio più collaborativo è chiara: il campo della Mixed Reality applicata alla chirurgia è ancora relativamente nuovo e, in gran parte, inesplorato. Non ci sono ancora percorsi ben definiti o soluzioni già pronte per ogni problema. Questo lo rende un “terreno fertile per la ricerca e lo sviluppo”, cioè un ambito dove c’è ancora moltissimo da scoprire, da inventare e da perfezionare.
Questa mentalità aperta – dove non si seguono solo strade già battute – ha favorito un ambiente di ricerca dinamico, un luogo dove le cose si muovono velocemente, le persone sono stimolate a pensare in modo creativo e dove le idee innovative non sono solo accettate, ma attivamente sollecitate. In pratica, si incoraggia a proporre soluzioni originali e a non avere paura di esplorare nuove possibilità.
“La chiave di volta è la novità del progetto,” racconta Nicola. Con “chiave di volta” si intende l’elemento fondamentale, ciò che rende il progetto speciale e di valore.
Poiché “È qualcosa che parte e che deve essere creato”, non ci si basa su soluzioni preesistenti.
Questo ha permesso a Nicola e al suo team di acquisire una competenza profonda e diretta in un campo emergente. Non stavano solo imparando ad usare qualcosa che esiste già, ma hanno contribuito a crearlo.
Questo processo di creazione da zero li ha portati a comprendere subito la fattibilità e a identificare rapidamente gli errori, potendo così correggere il tiro e migliorare il progetto man mano che si sviluppa.
Il Valore del Clima di Laboratorio: Crescita e Collaborazione
L’ambiente di lavoro al NEARLab (Neuroengineering and Medical Robotics Laboratory) del Politecnico di Milano si distingue per il suo approccio collaborativo e di supporto. Il NEARLab è un distretto di ricerca del Dipartimento di Elettronica, Informazione e Bioingegneria (DEIB), specializzato in neuroingegneria, robotica medica e interfacce uomo-macchina.
Nicola sottolinea quanto la presenza di un clima rilassato e propositivo, specialmente quando si devono affrontare le sfide della ricerca e gli altri irrinunciabili impegni accademici contemporaneamente, faccia davvero la differenza.
“C’è collaborazione, ti danno un’autonomia tale per cui ti senti tranquillo, riesci a lavorare, però senza sentirti abbandonato”. Questa autonomia, unita alla valorizzazione delle idee individuali, crea un terreno fertile per l’innovazione. La possibilità di lavorare in un ambiente dove “tutto ciò che si dice ha valore” è un incentivo potente, che spinge a superare le difficoltà e lo stress inevitabili di un progetto di tesi ambizioso, al tempo stesso richiedendo impegno e precisione “perché bisogna guadagnarselo quotidianamente!”.
La ricerca dello “stato dell’arte“, ad esempio, non è stata solo un compito, ma un’esplorazione collaborativa per trovare soluzioni esistenti e necessità cliniche che potessero fungere da spunto, fino a raggiungere gli step di formulazione dell’idea: i punti di forza e difficoltà. Qualcosa di troppo complesso non risulta funzionale, sia per il budget a disposizione che per il tempo di progettazione.
“Non appena un’idea sembra appropriata, poi, può essere smentita per questioni di fattibilità, ma può essere utile per il successivo riorientamento. E in questo il supporto e l’ascolto alla pari sono stati fondamentali, fino alla soluzione ottimale di oggi che ci consente di essere alla pari, come ricercatori nell’ambito della Mixed Reality in cardiochirurgia e non gli ultimi arrivati in un progetto pre-costituito”.
Il clima rilassato ha consentito, inoltre, di poter autonomamente individuare gli errori, in tutte le fasi. Nicola ci racconta che ormai il lavoro è organizzato con fiducia e libertà, dunque ogni piccola minuzia salta all’occhio facilmente e può essere risolta, senza ricevere feedback distruttivi.
Le prossime fasi e il futuro
Il progetto si trova ora nella fase cruciale di assemblaggio del setup e implementazione delle funzionalità. Dopo un intenso lavoro di ricerca, ideazione e reperimento dei componenti, la sfida è ora mettere insieme i pezzi, capire quali siano le feature (cioè le caratteristiche o funzionalità specifiche) che potrebbero essere più influenti e al contempo implementarle.
Successivamente, si procederà alla validazione su un dataset di persone selezionate, ovvero si testerà il dispositivo su un gruppo specifico di utenti per valutarne l’efficacia e l’usabilità. Il momento è delicato: dopo tanti investimenti, tutto è pronto, ma niente è ancora concretizzato. Bisogna imparare a utilizzare il software dei componenti e testare il tutto.
Il sogno è che questo progetto non rimanga “in un cassetto”. L’entusiasmo è palpabile e la speranza è che l’investimento fatto nella realizzazione si concretizzi in una soluzione funzionante e adottabile, magari attraverso un dottorato o una startup. Il futuro è nel campo della robotica e della Mixed Reality per il training chirurgico, e questo progetto potrebbe essere un trampolino di lancio significativo, magari per un dottorato, un brevetto o tanto altro.
A chi si affaccia ora al mondo universitario e della ricerca, gli studenti coinvolti darebbero un consiglio prezioso: “Non farsi precludere nulla dall’università e portare pazienza.”
Un messaggio che riflette la loro esperienza in un progetto che, pur con le sue incertezze e le sue sfide, sta dimostrando il potere della collaborazione, dell’innovazione e di un ambiente di ricerca stimolante.
Infine, Nicola ci ha raccontato che non è facile mantenere la concentrazione su tutti i fronti e non c’è tempo di posticipare il lavoro finale dopo gli esami, quindi è importante trovare compagni di lavoro e un team solido per riuscire a portare a termine le proprie idee, soprattutto se il progetto richiede tanto tempo e tanto lavoro.
Insieme a Nicola, infatti, la seconda mente del progetto è Leonardo, prezioso amico per i confronti sui temi scientifici e spalla fondamentale durante il periodo di Erasmus e vice versa. “Scrivere la tesi con un amico è un privilegio”.
I progetti nuovi e ambiziosi spesso spaventano, ma possono condurci a grandi soddisfazioni. Noi di Thesis 4u siamo sempre pronti a valorizzarli!
In bocca al lupo!
