Digital Twin in neurologia: applicazioni della risonanza magnetica

Si introduce il concetto di Digital Twin (DT) e si individuano i principali settori di applicazione: difesa, aerospaziale, manifatturiero, edilizia, automobilistico e salute. Per salute e medicina il DT è usato soprattutto per gli studi sul cuore e sul cervello. Per l’ottenimento di un DT in ambito medico si usano varie tecniche di imaging diagnostico. Tra queste la principale è la risonanza magnetica (RM) che utilizza campi magnetici forti e onde radio per studiare i diversi distretti anatomici e permette non solo di ottenere immagini dettagliate dei tessuti molli, ma anche contrasti diversi variando i parametri di acquisizione. Il progetto Human Brain è il punto di partenza per la formulazione degli obiettivi dell’elaborato. Inizialmente si descrive come possa essere creato e personalizzato il DT di un cervello umano, il cosiddetto Brain Digital Twin. Si descrivono i parametri fondamentali delle equazioni del modello standard del Brain Digital Twin e come si possa passare dal modello standard a un modello personalizzato grazie a una personalizzazione a tre livelli. Successivamente si illustra come possa essere utilizzato il Brain Digital Twin nella ricerca in ambito neurologico su quattro condizioni: Epilessia, Malattia di Alzheimer, Invecchiamento sano e Malattia di Parkinson. Per ogni condizione si illustra la possibile causa fisiologica della malattia, il parametro di controllo del modello standard che viene analizzato negli studi e gli usi clinici e la finalità degli studi tramite Virtual Brain Twin. Infine si descrivono brevemente le principali sfide nell'applicazione del Brain Digital Twin in neurologia e i possibili miglioramenti da apportare in futuro nei modelli di rete cerebrale.