Megadati e analisi visiva per la diagnosi e la terapia dei tumori della testa e del collo
I fattori di rischio per gli HNC sono il fumo, l’eccessivo consumo di alcol e, come evidenziato più recentemente, l’infezione da papillomavirus umano (HPV). Poiché per la maggior parte dei pazienti la diagnosi viene ancora rilevata in stadi avanzati (Fasi III e IV), il loro trattamento di solito richiede una certa varietà di interventi, incluso l’intervento chirurgico seguito da sedute di radioterapia e chemioradioterapia post-operatoria. Il trattamento per gli HNC allo stato attuale può causare deturpanti asimmetrie facciali, avere impatto sul linguaggio, sulla deglutizione e sul mangiare e, a causa della sua tossicità, provocare grave morbilità e deterioramento della qualità della vita dei pazienti. Tito Poli, coordinatore del progetto BD2Decide e professore associato presso l’Ospedale Universitario di Parma, sottolinea: «I medici si trovano a dover affrontare la necessità di scegliere il miglior trattamento curativo possibile, riducendo al contempo gli effetti collaterali e le ripercussioni sulla qualità della vita dei pazienti al minimo».
Una soluzione integrata con al centro i megadati
BD2Decide ha sviluppato una soluzione a queste esigenze ancora insoddisfatte dei medici: un sistema di supporto alle decisioni cliniche (CDSS, Clinical Decision Support System) integrato convalidato. «Questo framework collega epidemiologia specifica della popolazione, dati comportamentali e ambientali, dati multiscala specifici per il paziente provenienti dalla genomica, patologia e dati clinici e di imaging con i modelli prognostici multiscala e gli strumenti di visualizzazione grafica disponibili», sottolinea Poli. Gli sforzi di ricerca di BD2Decide hanno portato a diverse innovazioni. I ricercatori hanno introdotto la radiomica e la genomica combinata nel processo decisionale diagnostico e terapeutico e nei modelli prognostici. Considerando tutti i fattori multiscala coinvolti nella progressione degli HNC e nei dati della popolazione, il progetto ha integrato e ricalibrato modelli diversi. L’analisi delle immagini provenienti dalla tomografia computerizzata (TC) e dalla risonanza magnetica (RMI) ha portato a strumenti di estrazione di caratteristiche radiomiche. Questi sono utilizzabili per la modellizzazione prognostica radio-genomica combinata e per la scoperta di nuove firme prognostiche personalizzate. Per generare una tale ricchezza di informazioni, il progetto ha sfruttato tecniche dei megadati per esplorare il cloud computing e tecniche di analisi per scoprire indicatori prognostici inaspettati. La configurazione di megadati e infrastruttura cloud per la raccolta e omogeneizzazione dei dati è stata effettuata nel rispetto degli standard più moderni.
Input del paziente vitale
Per la gestione dei pazienti, l’introduzione di nuovi concetti collaborativi applicati al processo decisionale attraverso la condivisione dei dati, la modellizzazione prognostica e l’indagine dei dati è stata un’importante innovazione con un conseguente aiuto co-decisionale interattivo dei pazienti. Per l’uso clinico, i partner di BD2Decide hanno implementato una presentazione dei dati «trasparente» e un output di modellizzazione prognostica personalizzato. Oltre allo strumento CDSS, il team ha sviluppato anche un sistema di gestione della conoscenza. BD2Decide ha fatto progressi significativi al di là dello stato dell’arte sviluppando nuovi metodi accurati per la determinazione dell’HPV nel carcinoma orofaringeo. L’identificazione e la convalida di una nuova firma genomica per il tumore del cavo orale potrebbe portare a un brevetto.
Direzione futura sulla mappa della ricerca
«Attraverso previsioni di prognosi e decisioni terapeutiche più accurate e personalizzate, coerenti con le conoscenze cliniche aggiornate e le preferenze dei pazienti, BD2Decide dovrebbe contribuire a ridurre i costi sanitari e sociali degli HNC», conclude Poli. Inoltre, l’assistenza medica sarà ottimizzata allo scopo di evitare azioni inutili. Con il futuro della ricerca sugli HNC saldamente nel mirino, i partner clinici di BD2Decide stanno negoziando con le infrastrutture di ricerca dell’UE esistenti: il nodo italiano della rete ELIXIR. L’obiettivo è quello di depositare sistematicamente il set di dati BD2Decide in un repository permanente, per condividerlo con la comunità scientifica e per promuovere ulteriori ricerche HNC, secondo i principi del cloud europeo per la scienza aperta dell’UE. Nell'ambito accademico e della formazione, l’Università di Parma ha in programma di aggiungere un corso sulla digitalizzazione nel settore sanitario e l’analisi dei megadati in contesti clinici, il cui contenuto si basa sull’esperienza e sui risultati di BD2Decide.
Parole chiave
BD2Decide, megadati, cloud, tumore della testa e del collo, HPV
