Negli ultimi decenni, l'attenzione per le soluzioni chirurgiche e terapeutiche basate su approcci non invasivi è cresciuta costantemente. La robotica, l'intelligenza artificiale, la simulazione e la modellazione stanno aiutando ad affrontare le difficoltà tecniche generate dall'accesso limitato agli organi interni del paziente. A questo proposito, la robotica e le tecnologie di image-guidance contribuiscono ad aumentare la precisione e a semplificare le operazioni chirurgiche. In ambito terapeutico, la chirurgia a ultrasuoni focalizzati sta emergendo come una tecnologia in fase iniziale, non invasiva e senza il rischio di cicatrici, che potrebbe rappresentare un'alternativa rivoluzionaria alla chirurgia, in grado di integrare la radioterapia, la somministrazione di farmaci e l'immunoterapia. L'erogazione di grandi quantità di energia meccanica nei tessuti profondi, senza che ciò causi alcun danno ai tessuti interposti, consente numerose azioni terapeutiche: ablazione/distruzione dei tessuti, radiosensibilizzazione, permeabilità vascolare, ecc.

L'obiettivo di FUtuRo - Focused Ultrasound Surgery enabled by Robotics and Simulation è quello di favorire l’utilizzo di questa nuova soluzione per la chirurgia non invasiva tramite l’incorporazione di guida robotica, analisi delle immagini, modellazione dei tessuti e realtà estesa. Sebbene esistano già alcune macchine chirurgiche a ultrasioni focalizzati progettate per l’uso clinico, la diffusione di questa tecnologia è ancora molto limitata ed è resa difficoltosa dalla lunga formazione necessaria per comprendere, controllare e interpretare i fenomeni relativi alla chirurgia a ultrasuoni focalizzati.

L’effetto della chirurgia a ultrasuoni focalizzati dipende dall'intensità, dalla frequenza, dal ciclo di lavori, dalle proprietà meccaniche e termiche dell’organo-target e dalle caratteristiche dei tessuti interposti. La temperatura e gli effetti della chirurgia a ultrasuoni focalizzati (da un lieve aumento termico alla cavitazione) non sono facili da interpretare. Inoltre, senza una simulazione pre-operatoria e una guida intra-operatoria, l’efficienza e la sicurezza della procedura rischiano di essere compromesse. Questo scenario è ancora più complesso se l’organo-target si muove, ad esempio per respirare.

Partendo da un primo prototipo di chirurgia a ultrasuoni focalizzati robotica, FUtuRo intende rendere accessibile, utilizzabile e più facilmente traducibile in un contesto clinico questa tecnologia terapeutica attraverso:

• l’introduzione di un controllo robotico della sorgente degli ultrasuoni, per migliorare la flessibilità e il controllo autonomo del fascio acustico, rendendo la procedura complessiva più veloce e compensando il movimento dell’organo-target;
• l'introduzione di una pianificazione pre-operatoria in realtà estesa con lo scenario operativo (cioè la sorgente degli ultrasuoni e le immagini intra-operatorie) per visualizzare le interazioni e incrementare la sicurezza;
• la simulazione e la visualizzazione, in fase pre-operatoria, degli effetti della chirurgia a ultrasioni focalizzati sugli organi-target, compresi la deformazione dei tessuti, gli scambi termici e i fenomeni di cavitazione, grazie all’integrazione della modellazione predittiva e delle immagini intra-operatorie;
• la valutazione delle tecnologie sviluppate in vitro ed ex-vivo e dell’usabilità del sistema in ambito clinico coinvolgendo gli utenti finali (ovvero i medici) per dimostrare appieno il potenziale di FUtuRo e attrarre l’interesse del mondo scientifico e industriale.