Come gli impianti alimentati dall’IA potrebbero sostituire gli analgesici oppioidi

Comprendere il dolore cronico e le sue sfide

L’anestesia moderna e gli analgesici hanno contribuito ad alleviare quello che era uno dei problemi più difficili da risolvere in medicina: il dolore.

Tuttavia, ciò vale solo in parte per il dolore cronico, che colpisce centinaia di milioni di persone nel mondo. Secondo la U.S. Pain Foundation, 51,6 milioni di statunitensi convivono con il dolore cronico. Per oltre 17 milioni di persone si tratta di dolore cronico ad alto impatto, che spesso limita le attività quotidiane o lavorative.

Quando la causa del dolore non è un singolo episodio ma un problema ricorrente, può diventare molto difficile ottenere risultati adeguati con un trattamento farmacologico.

Un problema è che l’organismo tende ad adattarsi ai farmaci, che perdono progressivamente efficacia, costringendo i pazienti ad aumentare la dose nel tempo o a soffrire in assenza di una valida alternativa.

Un’altra difficoltà è che gli analgesici più forti appartengono generalmente alla classe degli oppioidi, farmaci noti per causare dipendenza.

Solo negli Stati Uniti, gli oppioidi vengono prescritti ogni anno ad almeno 40 milioni di pazienti. Ogni anno provocano dipendenza, o disturbo da uso di oppioidi, in oltre 85.000 pazienti con dolore acuto, mentre il 10% sviluppa in seguito un uso prolungato.

Un simile livello di dipendenza ha un costo enorme per la società, stimato in 180 miliardi di dollari l’anno nei soli Stati Uniti.

Per questo i farmaci non oppioidi o i trattamenti non farmacologici contro il dolore potrebbero cambiare la vita di milioni di persone e creare un mercato potenziale da decine di miliardi di dollari.

Un esempio è Vertex Pharmaceuticals (VRTX ), con una nuova classe di analgesici che non causano dipendenza, approvata nel 2025. In futuro potrebbero rappresentare un’opzione anche gli analgesici derivati dai funghi.

I ricercatori della University of Southern California, della National Chin-Yi University of Technology (Taiwan), della University of California e della San Diego State University stanno sviluppando uno stimolatore elettronico wireless impiantabile che potrebbe alleviare il dolore senza farmaci.

I risultati sono stati pubblicati su Nature Electronics¹ con il titolo «Un impianto ultrasonico wireless programmabile e autoadattivo per la gestione personalizzata del dolore cronico».

Come gli impianti elettrici interrompono i segnali del dolore

Al suo interno, il dolore è semplicemente un segnale elettrico trasportato dal nervo verso il cervello. Sfortunatamente, l’evoluzione ha reso questo segnale molto spiacevole, e uno che semplicemente non possiamo ignorare. Da qui la necessità di farmaci come gli oppioidi, che cercano di attenuare la ricezione del segnale del dolore nel cervello.

Un’alternativa consiste nell’interferire direttamente con il segnale elettrico. È questa la promessa degli stimolatori elettrici impiantabili, che stimolano il midollo spinale per impedire ai segnali del dolore di raggiungere il cervello.

Purtroppo questi dispositivi non si sono diffusi su larga scala a causa di numerosi svantaggi tecnici, tra cui costi elevati, necessità di interventi invasivi, batterie cablate e frequenti sostituzioni delle batterie.

Per questo il nuovo dispositivo inventato dai ricercatori, flessibile e ricaricabile in modalità wireless, potrebbe rappresentare una svolta.

Fonte: Viterbi School

Ricarica wireless piezoelettrica: una svolta

Poiché la sostituzione periodica della batteria è stata uno degli aspetti più problematici dei precedenti stimolatori elettrici contro il dolore e richiede ulteriori interventi chirurgici regolari, questo problema è stato al centro del lavoro dei ricercatori.

L’idea è convertire le onde meccaniche in segnali elettrici attraverso un fenomeno chiamato effetto piezoelettrico.

I ricercatori hanno usato un elemento piezoelettrico miniaturizzato in titanato-zirconato di piombo (PZT), un materiale molto efficiente nel convertire l’energia ultrasonica in arrivo nell’energia elettrica necessaria alla stimolazione.

Gli ultrasuoni sono una buona soluzione per i dispositivi medici perché possono trasportare energia in profondità nel corpo senza causare danni.

È un’idea sempre più diffusa nel settore dei dispositivi medici: nel giugno 2025 un gruppo di ricercatori coreani ha annunciato un altro impianto alimentato a ultrasuoni, questa volta destinato ai pacemaker.

«Questo tipo di conversione energetica è fondamentale per la stimolazione profonda, poiché gli ultrasuoni sono una forma di energia non invasiva e altamente penetrante in ambito clinico e medico.

Sfruttando il trasferimento wireless di energia ultrasonica e un sistema di feedback a circuito chiuso, lo stimolatore UIWI elimina la necessità di ingombranti batterie impiantate e consente una modulazione del dolore precisa, regolabile in tempo reale.»

Yushun Zeng — Dottorando

Utilizzo dell’IA e delle reti neurali per il controllo del dolore

Lo stimolatore UIWI è flessibile, pieghevole e torsionabile, consentendo un posizionamento ottimale sul midollo spinale.

Fonte: Viterbi School

Il dispositivo utilizza la stimolazione elettrica per riequilibrare i segnali che trasmettono e inibiscono il dolore, sopprimendo efficacemente la sensazione dolorosa.

Testando i dispositivi su ratti da laboratorio, i ricercatori sono riusciti ad alleviare il dolore neuropatico cronico provocato sia da stimoli meccanici sia da stimoli termici acuti.

Inoltre, il dispositivo è adattivo e regola il proprio «trattamento elettrico» in base all’intensità del dolore effettivamente presente.

«Ciò che distingue davvero questo dispositivo è la sua capacità wireless, intelligente e autoadattiva di gestire il dolore.

Riteniamo che offra un grande potenziale per sostituire i protocolli farmacologici e gli approcci convenzionali di stimolazione elettrica, rispondendo alle esigenze cliniche di attenuazione del dolore.»

Qifa Zhou — Professore di oftalmologia presso la Keck School of Medicine of USC

Il sistema utilizza una rete neurale chiamata ResNet-18 e monitora continuamente le registrazioni cerebrali, in particolare i segnali dell’elettroencefalogramma (EEG), che riflettono il livello di dolore del paziente.

La rete neurale analizza questi segnali cerebrali e classifica il dolore in tre livelli distinti: lieve, moderato ed estremo. Il modello di IA raggiunge un’accuratezza complessiva del 94,8% nel distinguere questi stati.

Una volta individuato il livello di dolore, il trasmettitore a ultrasuoni indossabile regola automaticamente l’energia acustica emessa. L’energia sonora viene convertita in energia elettrica, stimolando il midollo spinale.

Fonte: ResearchGate

Si crea così un sistema a circuito chiuso che offre una gestione personalizzata del dolore in tempo reale.

Poiché l’energia viene trasmessa mediante infrasuoni, dopo l’impianto iniziale del dispositivo intorno al midollo spinale non sono necessari altri interventi. Il livello di potenza può inoltre essere modulato in tempo reale attraverso l’intensità degli infrasuoni.

«Dal punto di vista clinico, integrare una valutazione del dolore basata sul deep learning consente di interpretare e affrontare dinamicamente gli stati dolorosi variabili, un aspetto essenziale per adattarsi alle differenze specifiche tra pazienti.»

Chen Gong

Qual è il futuro degli impianti per il dolore basati sull’IA?

Poiché il dispositivo è regolato da una rete neurale, può adattarsi al sistema nervoso specifico di ogni paziente anziché richiedere una soluzione adatta a tutti. Si tratta di un cambiamento radicale rispetto ai consueti protocolli medici per l’attenuazione del dolore.

Il passo successivo sarà migliorare ulteriormente il design dell’impianto, in particolare riducendone ancora le dimensioni e rendendo meno invasivo l’inserimento. Idealmente, un giorno potrebbe essere iniettato con una semplice siringa.

Anche il dispositivo a ultrasuoni indossabile potrebbe diventare wireless o trasformarsi in un cerotto con una matrice di trasduttori ultrasonici.

Nella versione commerciale della tecnologia, il controllo del sistema dovrebbe probabilmente essere trasferito a uno smartphone, offrendo al paziente un livello superiore di personalizzazione e controllo.

Investire nella HealthTech 

Philips è un noto marchio di elettronica di consumo (rasoio, spazzolini elettrici), attivo anche nel settore sanitario. Ad esempio, è stato il numero 1 per le domande di brevetto MedTech in Europa nel 2022. È attivo nei prodotti medici connessi, dai dispositivi indossabili all’imaging, ai respiratori e ai robot medici.

L’azienda è anche attiva nei semiconduttori (inclusa la tecnologia maglev) e nell’alta tecnologia/robotica/automazione, con ogni attività che condivide una base tecnologica comune.

Fonte: Philips

Philips offre dispositivi indossabili per metriche cardiache, respiratorie e di attività. I suoi sensori possono essere integrati in smartwatch, monitor di salute, patch mediche e tracker di attività.

L’esperienza di Philips in sensori biocompatibili, semiconduttori e soluzioni wireless potrebbe renderla leader negli impianti medici avanzati con ricarica wireless.

Per i dispositivi medici, Philips preferisce una soluzione di partnership, dove sviluppa per terze parti i loro dispositivi medici IoT (Internet of Things) connessi, pienamente compatibili con il resto delle soluzioni Philips. In questo contesto, offre ai clienti prototipazione, consulenza normativa, sviluppo prodotto end‑to‑end e produzione su scala industriale.

Ciò rende Philips un’azienda focalizzata sulla tecnologia e un candidato probabile per integrare rapidamente le innovazioni nei dispositivi medici esistenti. In totale, i dispositivi Philips hanno direttamente influenzato più di 1,8 miliardi di persone.

L’azienda vuole creare un ambiente sanitario digitale completamente integrato dove i sensori corrispondono ai dispositivi, e poi utilizzare molteplici soluzioni di connettività per integrarsi nella soluzione Philips HealthSuite Cloud e consentire analisi approfondite dei dati.

Fonte: Philips

Come fornitore dell’industria MedTech, spesso produce per altri marchi, Philips non è così visibile nel settore come altre aziende più prominenti. Tuttavia, è esperta nella costruzione di dispositivi elettronici ad alte prestazioni e sensori, spingendo spesso i confini di ciò che è possibile nel suo segmento in ambito sanitario e indossabili.

Con l’integrazione crescente di dispositivi indossabili ed elettronica medica nei protocolli sanitari, è probabile che il segmento Healthcare di Philips cresca come parte del conglomerato.

Ultime notizie e sviluppi sulle azioni di Koninklijke Philips N.V. (PHG)

Studio di riferimento

^{1. Zeng, Y., Gong, C., Lu, G. et al. Un impianto ultrasonico wireless programmabile e auto‑adattivo per la gestione personalizzata del dolore cronico. Nature Electronics 8, 437–449 (2025). https://doi.org/10.1038/s41928-025-01374-6}