AI-SURG: l’intelligenza artificiale human-centric al servizio della chirurgia avanzata
L’intelligenza artificiale evolve e si integra sempre più profondamente nei contesti ad alta complessità, trasformando la sala operatoria in un ambiente intelligente, interattivo e adattivo. In questo scenario prende avvio AI-SURG - Human-Centric AI: Behaviour Modeling for Smart Surgery Ecosystem, progetto di ricerca coordinato dal professor Enrico Vezzetti del Dipartimento di Ingegneria Gestionale e della Produzione-DIGEP e direttore del gruppo di ricerca 3D LAB, in collaborazione con Blue Engineering, nell’ambito del Bando “Aggregazioni R&S – Salute” della Regione Autonoma Valle d’Aosta.
Con una durata di 24 mesi, AI-SURG si propone di ridefinire il ruolo dell’AI in chirurgia, superando l’approccio tradizionale basato su strumenti statici e introducendo un ecosistema chirurgico intelligente fondato su principi di Healthcare 5.0. L’obiettivo non è sostituire il chirurgo, ma potenziarne capacità decisionali, precisione operativa ed efficienza ergonomica attraverso un modello human-centric, in cui la tecnologia si adatta al professionista e non viceversa.
Il primo ambito di applicazione è la chirurgia cranio-maxillo-facciale, uno dei settori più delicati della pratica clinica, dove la precisione millimetrica e la corretta esecuzione del piano operatorio sono determinanti per il successo funzionale ed estetico dell’intervento. AI-SURG introduce sistemi dinamici capaci di interagire in tempo reale con l’ambiente operatorio, creando un collegamento continuo tra pianificazione digitale e realtà intraoperatoria.
Al centro del progetto vi è un avanzato sistema di sensing multimodale, che integra computer vision e algoritmi di deep learning per monitorare costantemente il contesto chirurgico. La piattaforma è progettata per riconoscere automaticamente le diverse fasi dell’intervento, modellare il comportamento del chirurgo e analizzarne la postura ergonomica e le traiettorie degli strumenti.
In questa configurazione, l’AI assume il ruolo di partner decisionale, in grado di identificare eventuali deviazioni rispetto al piano preoperatorio, fornire feedback proattivi tramite interfacce di realtà estesa e dashboard interattive e contribuire alla riduzione dell’affaticamento fisico e cognitivo dell’operatore.
L’approccio human-centric rappresenta il tratto distintivo del progetto: la tecnologia viene progettata per integrarsi armonicamente nel flusso di lavoro clinico, garantendo che l’esecuzione dell’intervento rispecchi fedelmente la simulazione digitale iniziale, con un incremento significativo di sicurezza, controllo e affidabilità.
L’innovazione di AI-SURG non si limita alla fase intraoperatoria. Il progetto estende il proprio impatto anche al follow-up post-operatorio, attraverso lo sviluppo di una piattaforma di monitoraggio remoto intelligente. Grazie a modelli comportamentali basati su AI, sarà possibile seguire l’evoluzione funzionale del paziente a distanza, individuare precocemente eventuali segnali di complicanza e adattare dinamicamente i percorsi terapeutici.
Questa visione si inserisce pienamente nel paradigma della medicina 4P: preventiva, personalizzata, di precisione e predittiva, in cui l’analisi dei dati supporta decisioni cliniche sempre più tempestive e mirate.
Il traguardo tecnologico del progetto è il raggiungimento del Technology Readiness Level (TRL) 6, attraverso la validazione delle soluzioni sviluppate in un contesto clinico reale, in collaborazione con l’Ospedale Umberto Parini di Aosta. La dimostrazione dell’efficacia di un sistema AI-driven in ambiente ospedaliero rappresenterà un modello scalabile e replicabile in altri contesti sanitari.
Sebbene il focus iniziale sia rivolto al distretto cranio-maxillo-facciale, il framework sviluppato da AI-SURG è concepito per essere trasferibile ad altri ambiti chirurgici che coinvolgono strutture anatomiche rigide, come l’ortopedia e la neurochirurgia. La sinergia tra competenze ingegneristiche e cliniche consolida così una visione di chirurgia avanzata più sicura, efficiente e profondamente personalizzata.
AI-SURG si configura come un percorso di ricerca in continua evoluzione, destinato a contribuire in modo significativo alla trasformazione digitale della pratica chirurgica. Nei prossimi mesi saranno condivisi aggiornamenti e risultati intermedi, accompagnando la comunità accademica e clinica verso una nuova generazione di ecosistemi chirurgici intelligenti.
"AI-SURG rappresenta un passo concreto verso una chirurgia realmente human-centric, in cui l’intelligenza artificiale diventa un alleato strategico del chirurgo e non un semplice strumento tecnologico. Il nostro obiettivo è costruire un ecosistema capace di integrare pianificazione digitale, monitoraggio intraoperatorio e follow-up intelligente in un’unica piattaforma adattiva, migliorando sicurezza, precisione ed ergonomia", conclude il professor Enrico Vezzetti.