Evitare Oppiacei - Una Nuova Prescrizione AI per il Dolore

Uno studio finanziato dal NIH e condotto dal Worcester Polytechnic Institute (WPI) mira a utilizzare l'intelligenza artificiale per indirizzare i pazienti con dolore cronico verso trattamenti basati sulla mindfulness piuttosto che sugli oppioidi. Analizzando i dati dei pazienti attraverso l'apprendimento automatico, la ricerca cerca di identificare gli individui che trarrebbero maggior beneficio dalle interventi non farmacologici, potenzialmente riducendo la dipendenza da oppioidi e offrendo cure più personalizzate. Questo approccio innovativo, che si concentra sul dolore cronico lombare in popolazioni diverse, potrebbe rivoluzionare la gestione del dolore e i costi sanitari. Credit: Melissa E. Arndt

Uno studio sostenuto dal NIH e condotto dal Worcester Polytechnic Institute mira a sfruttare l'intelligenza artificiale per identificare trattamenti efficaci basati sulla mindfulness per il dolore cronico lombare, offrendo ai pazienti alternative all'uso di oppioidi.

Il Worcester Polytechnic Institute (WPI) guiderà uno studio quinquennale volto a esplorare la possibilità di utilizzare l'intelligenza artificiale per assistere i medici nel guidare i pazienti con dolore cronico verso metodi basati sulla mindfulness e lontano dagli oppioidi, che comportano un rischio di dipendenza.

Il nuovo studio finanziato dall'iniziativa HEAL (Helping to End Addiction Long-term) dei National Institutes of Health (NIH) impiegherà l'apprendimento automatico, una forma di intelligenza artificiale, per cercare indizi nei dati dei pazienti che potrebbero aiutare i medici a determinare meglio chi potrebbe beneficiare maggiormente della riduzione dello stress basata sulla mindfulness, o MBSR, nel gestire il loro dolore.

"Per i medici, sarà un nuovo giorno," ha detto Jean King, il Peterson Family Dean of Arts and Sciences presso il WPI. "Essere in grado di prevedere chi risponderebbe bene agli interventi non farmacologici salverà davvero vite."

Il WPI ha ricevuto 1,6 milioni di dollari di finanziamento dal NIH per iniziare a progettare la sperimentazione; se gli obiettivi definiti dal team vengono raggiunti, il team di ricerca e l'università potrebbero ricevere un totale di quasi 9 milioni di dollari di finanziamento per la ricerca nel corso dei prossimi cinque anni.

I risultati dello studio potrebbero fornire ai fornitori di assistenza sanitaria potenti strumenti per aiutare le persone a evitare di assumere oppioidi che possono portare a lotte a lungo termine con la dipendenza. L'eccessiva dipendenza dagli oppioidi per la gestione del dolore può avere conseguenze devastanti; nel 2021, più di 16.000 persone sono morte per overdose correlate a oppioidi su prescrizione, e più di 80.000 persone sono morte per overdose correlate agli oppioidi in generale, una morte ogni 6 minuti. Ci sono stati aumenti preoccupanti nelle morti correlate agli oppioidi nelle popolazioni nere e native americane.

Allo stesso tempo, il dolore cronico è anche una preoccupazione maggiore. Un recente rapporto sulla morbilità e mortalità del Centers for Disease Control and Prevention statunitense ha stimato che più di 51 milioni di persone - più del 20% degli adulti statunitensi - soffrono di dolore cronico.

Studi precedenti hanno riscontrato che il MBSR è efficace nell'aiutare le persone a gestire il dolore cronico, ma l'approccio basato sulla mindfulness non funziona per tutti, e i medici e i clinici non sanno esattamente per chi funzionerebbe e perché.

Concentrandosi specificatamente sul dolore lombare cronico in popolazioni diverse, lo studio raccoglierà dati fisiologici come i pattern del sonno, la frequenza cardiaca e l'attività fisica generale raccolti tramite sensori di forma fisica indossati da 350 partecipanti durante una prova di sei mesi. Combinato con informazioni autosegnalate su depressione, ansia, dolore e livelli di supporto sociale, i dati saranno analizzati da modelli di apprendimento automatico appositamente progettati per rilevare schemi che potrebbero essere impossibili per un medico da notare. L'informazione consentirà al modello di prevedere se un paziente risponderebbe beneficamente alla mindfulness, aiutando i medici a personalizzare meglio i trattamenti per i singoli pazienti.

Quella potenza predittiva potrebbe rivelarsi uno strumento potente per i medici che in precedenza potrebbero essere stati restii a prescrivere la riduzione dello stress basata sulla mindfulness, ha detto Carolina Ruiz, la Vicepreside degli Arts and Sciences del WPI e Harold L. Jurist '61 e Heather E. Jurist Dean's Professor di Informatica, che ha fatto ricerca e insegnato l'apprendimento automatico per più di due decenni. Ha aggiunto che i modelli di apprendimento automatico utilizzati nello studio saranno interpretabili: i medici e i ricercatori saranno in grado di individuare esattamente perché un paziente potrebbe o non potrebbe rispondere bene ai metodi di mindfulness.

"Risparmierà tempo per i pazienti: non dovranno passare attraverso un trattamento che non li aiuterà," ha detto. "Risparmierà anche molto in termini di costi sanitari e potrebbe essere applicabile ad altri tipi di dolore e ad altri tipi di trattamento."

The study, dubbed Integrative Mindfulness-based Predictive Approach for Chronic low back pain Treatment, or IMPACT, will bring together a diverse group of researchers at WPI, UMass Chan Medical School, and Boston University Chobanian & Avedisian School of Medicine. Along with King and Ruiz, WPI faculty researchers include Emmanuel Agu, the Harold L. Jurist ’61 and Heather E. Jurist Dean’s Professor of Computer Science and MPI, Angela Incollingo Rodriguez, assistant professor of psychological and cognitive sciences, Zheyang Wu, professor, mathematical sciences, and Benjamin Nephew, assistant research professor, biology and biotechnology.

Agu’s expertise in analyzing sensor data using smartphones and fitness trackers will play a critical role in the study. The devices will track several data points, but Agu said of particular interest to researchers will be participants’ circadian rhythms–sleep and wake cycles.

“Sleep has an immense impact on our overall health,” said Agu, who is a co-principal investigator on the study. “An individual in pain is more likely to experience broken sleep, which can lead to a host of other health issues. Mindfulness-based approaches may help participants sleep better, which can reduce some of those other risk factors.”

The study will include racially and ethnically diverse populations typically underrepresented in both the research and practice of mindfulness-based stress reduction, despite being at increased risk for stress, chronic pain, and the associated adverse outcomes they bring. Participants will be recruited from the Boston metro region through Boston Medical Center and Cambridge Health Alliance, and from the Worcester region through UMass Chan and WPI.

Partners on the grant and community leaders are excited for the work to begin.

Dr. Natalia Morone, associate professor of medicine at Boston University Chobanian and Avedisian School of Medicine, a primary care physician at Boston Medical Center, and a co-principal investigator on the study, said the key will be identifying specific markers that indicate people will respond to mindfulness treatment. “We are doing this in an innovative way because we are using machine learning to figure this out,” Morone said. “I am very excited to partner with my colleagues at WPI and UMass Chan to accomplish this study. It has the potential to help many people.”

Dr. David D. McManus, the Richard M. Haidack Professor in Medicine and chair and professor of medicine at UMass Chan, said the medical school will bring invaluable experience to the study gained from overseeing the cores of prominent studies, such as the Framingham Heart Study, National Institutes of Health Rapid Acceleration of Diagnostics (RADx) initiative, and the Risk Underlying Rural Areas Longitudinal (RURAL) study.

“The wealth of knowledge accumulated through the administration and management of critical components in these studies positions us at the forefront of groundbreaking research,” McManus said. “Our enthusiasm is heightened as we join forces with WPI and BU under the capable leadership of Jean King.”

Dr. Matilde Castiel, commissioner of health and human services in Worcester, said AI is a tool to help the healthcare system deliver better and more personalized care.

“I am thrilled that WPI will use AI to address chronic back pain and make an impact on the opioid epidemic, which is truly a public health emergency not only in our city and state, but nationally,” Castiel said. “This intervention can decrease the reliance of opioids for chronic back pain and provide a more targeted approach that is specific to the individual.”