Laboratorio di Medicina Assistita dalla Scienza dei Dati, Imaging e Intelligenza Artificiale (MAIA)

Il Laboratorio di Imaging, Intelligenza Artificiale e Medicina Assistita dalla Scienza dei Dati, integrato all’interno della SOC di Fisica Medica, opera per applicare in sanità i concetti e le metodologie proprie della fisica, agisce per implementare tecniche avanzate di ottimizzazione (qualità delle immagini compatibile con le necessità di screening, diagnostiche, chirurgiche e radioterapiche) e quantificazione (stima di biomarker) delle immagini medicali, lavora per applicare i principi metodologici e le tecniche matematiche più idonee per interpretare ed estrarre conoscenza dai dati sanitari, si adopera per supportare e garantire l’innovazione in campo sanitario, implementando in modo sicuro ed efficace le tecnologie complesse (dispositivi medici, strumenti di supporto decisionale basati su tecniche di intelligenza artificiale, ecc..) a vantaggio della salute e del benessere delle persone.

La sua attività di ricerca, di tipo applicativo e interdisciplinare, vede una stretta collaborazione con gli specialisti medici di varie discipline (specialmente in ambito oncologico) e gli operatori sanitari, oltre che con le università e le aziende del settore, facendo da tramite tra le richieste e necessità della clinica (implementazione e ottimizzazione di nuovi protocolli di diagnosi e cura) e le realtà esterne di sviluppo e produzione di dispositivi e sistemi medicali.

I principali settori di ricerca riguardano lo sviluppo e l’applicazione di metodi di ottimizzazione e quantificazione dell’imaging tomografico (CT, MRI, PET/SPECT), mammografico ed angiografico di radiologia e chirurgia interventistica, l’implementazione ed il potenziamento delle tecniche di dosimetria in vivo e di verifica della dose in radioterapia, nuove modalità di pianificazione della dose in terapia radio-metabolica e radioterapia, applicazioni di tecniche radiomiche per la stratificazione dei pazienti, la valutazione dell’efficacia terapeutica e della predittività della risposta in campo radiologico e radioterapico, la valutazione di alcuni sistemi di supporto alla diagnosi in radiologia, medicina nucleare e radioterapia, l’introduzione e la valutazione delle tecniche di computational pathology in anatomia patologica, e l’introduzione di tecniche di analisi dei dati e dei segnali per l’ottimizzazione di modelli decisionali in campo diagnostico e radiometabolico.

Al laboratorio MAIA è assegnato un ricercatore della piramide, uno specializzando in fisica medica e laureato in fisica con esperienza nel campo del ML e DL. 

La dotazione del laboratorio MAIA

Per lo sviluppo dell’AI sono necessari, oltre a un team di esperienza, tecnologie software e infrastrutture. Il laboratorio MAIA si è dotato di tecnologie e infrastrutture allo stato dell’arte per l’applicazione dell’intelligenza artificiale.
Il laboratorio dispone di una vasta gamma di tecnologie software e framework dedicati all'AI. I linguaggi di programmazione Python e MATLAB costituiscono le fondamenta per l’implementazione e lo sviluppo di algoritmi di machine learning e deep learning. Librerie come Pyradiomics, Scikit-learn e Scipy sono utilizzate per l’estrazione e l’elaborazione della Radiomica. Strumenti come TensorFlow, PyTorch e Keras e pacchetti dedicati come cuDNN, facilitano la creazione e l'addestramento di reti neurali e modelli di AI sofisticati. 
Le infrastrutture del laboratorio sono progettate per soddisfare le esigenze intensive di calcolo richieste nel campo dell'intelligenza artificiale. In particolare, tre postazioni sono equipaggiate con GPU NVIDIA RTX (48 RT Cores, 384 Tensor Cores, e 3072 CUDA cores con 16 BG GDDR6 di memoria) che consentono di addestrare modelli di deep learning complessi, eseguire simulazioni e analisi dati in modo efficiente e veloce. È inoltre in corso di attivazione una collaborazione con CINECA al fine di utilizzare una aggiuntiva piattaforma di calcolo