Cost-Effectiveness of a Locally Manufactured 3D-Printed AI-Assisted Videolaryngoscope: A Model-Based Economic Evaluation

Negli ospedali di tutto il mondo, mettere in sicurezza una via respiratoria libera per un paziente che non può respirare autonomamente è uno dei compiti più critici e sensibili al tempo a cui un team medico si trova ad affrontare. Questa procedura, nota come intubazione oro-tracheale, consiste nel guidare un tubo respiratorio attraverso la gola e nella trachea. Sebbene i medici utilizzino da tempo una semplice lama metallica per visualizzare la gola, un dispositivo più avanzato chiamato videolaringoscopio è emerso come lo standard preferito in molti luoghi. Questo dispositivo utilizza una minuscola telecamera per inviare un'immagine ingrandita delle corde vocali a uno schermo, rendendo molto più facile vedere dove deve andare il tubo. Questo ausilio visivo aumenta significativamente la probabilità di inserire il tubo al primo tentativo, il che è vitale perché i tentativi ripetuti possono portare a complicazioni gravi come bassi livelli di ossigeno o danni ai denti. Nonostante questi chiari vantaggi, l'elevato prezzo di questi dispositivi dotati di telecamera ha mantenuto tali strumenti fuori dalla portata di molti ospedali pubblici, in particolare nei paesi in cui le risorse sono scarse. Quando attrezzature costose non sono disponibili, i medici sono spesso costretti a fare affidamento su metodi più vecchi e meno efficaci, mettendo a rischio i pazienti semplicemente perché il sistema non può permettersi gli strumenti migliori.

Un team di ricercatori in Brasile ha deciso di risolvere questo problema creando un nuovo tipo di dispositivo medico che combina la tecnologia moderna con la produzione locale. Hanno progettato un videolaringoscopio costruito utilizzando una stampante 3D, un processo che crea oggetti strato dopo strato a partire dalla plastica, e lo hanno dotato di un sistema di intelligenza artificiale che aiuta il medico a identificare le corde vocali in tempo reale. Invece di importare macchine costose dall'estero, miravano a produrre questo dispositivo localmente per una frazione del costo. Per vedere se questo approccio fosse praticabile, i ricercatori non si sono limitati a costruire il dispositivo; hanno anche eseguito una dettagliata simulazione economica per confrontarlo con la migliore opzione attualmente disponibile sul mercato. Il loro obiettivo era determinare se questo strumento assistito dall'IA e prodotto localmente potesse funzionare altrettanto bene della versione importata costosa, risparmiando al contempo una quantità significativa di denaro al sistema sanitario pubblico.

Lo studio si è concentrato sulla prospettiva del Sistema Unificato di Sanità brasiliano, che fornisce assistenza sanitaria a milioni di persone. I ricercatori hanno costruito un modello informatico che simulava migliaia di procedure di intubazione nell'arco di un periodo di cinque anni. Hanno alimentato questo modello con dati reali raccolti da un test di usabilità coinvolgente sessanta medici che si sono esercitati su simulatori ad alta fedeltà, oltre a informazioni provenienti dalla letteratura medica esistente. In queste simulazioni, il dispositivo prodotto localmente, che ai ricercatori è costato 292 reais brasiliani per la produzione, è stato messo a confronto con un dispositivo importato "gold-standard" che costa 10.000 reais brasiliani. Il modello ha monitorato due elementi principali: quanto spesso i medici riuscivano a posizionare il tubo al primo tentativo e il costo totale sostenuto dall'ospedale per ogni procedura, inclusi il prezzo del dispositivo stesso e i potenziali costi per trattare le complicazioni in caso di fallimento della procedura.

I risultati di questa simulazione sono stati sorprendenti. Il dispositivo prodotto localmente si è dimostrato una strategia strettamente dominante, un termine che significa che era sia più economico che più efficace dell'alternativa importata. Nel modello, il nuovo dispositivo ha raggiunto un tasso di successo perfetto del 100 percento al primo tentativo, mentre il costoso dispositivo importato ha raggiunto il 98,3 percento. Poiché il nuovo dispositivo funzionava meglio, evitava i costi associati ai tentativi falliti, come il tempo aggiuntivo in terapia intensiva o il trattamento per lesioni dentali. Quando i ricercatori hanno calcolato il costo totale atteso per paziente, l'opzione prodotta localmente è risultata essere di 145,39 reais brasiliani, rispetto ai 172,27 reais brasiliani del modello importato. Ciò significava che per ogni procedura eseguita, il sistema sanitario avrebbe risparmiato 26,87 reais brasiliani migliorando contemporaneamente la sicurezza del paziente.

Per garantire che questi risultati non fossero solo un colpo di fortuna, i ricercatori hanno testato come i risultati resistessero quando variavano i numeri per riflettere l'incertezza. Hanno eseguito mille simulazioni diverse, variando i costi dei materiali, la durata delle attrezzature e la probabilità di complicazioni. Anche negli scenari più estremi — in cui il costo di produzione del dispositivo locale veniva spinto al suo limite massimo possibile e la performance del dispositivo importato veniva ipotizzata come molto peggiore — il dispositivo locale rimaneva la scelta migliore. Il modello informatico ha mostrato che c'era una probabilità vicina al cento percento che il dispositivo prodotto localmente fosse l'opzione più conveniente, indipendentemente da come le variabili finanziarie o cliniche si fossero spostate. Questa robustezza suggerisce che i risparmi non siano fragili; sono integrati nel design fondamentale della soluzione.

I ricercatori hanno sottolineato che le loro stime di costo per il dispositivo locale si basavano sulle spese effettive per la costruzione di prototipi in un laboratorio accademico, il che significa che non includevano i costi aggiuntivi che deriverebbero dalla produzione industriale di massa, come le spese generali aziendali o le commissioni normative. Tuttavia, hanno notato che la differenza di prezzo tra i due dispositivi è così vasta che, anche se il dispositivo locale fosse diventato significativamente più costoso da produrre su larga scala, rimarrebbe probabilmente l'opzione più economica. Lo studio ha anche evidenziato come la componente di intelligenza artificiale del dispositivo aiuti a standardizzare la prestazione, permettendo potenzialmente a medici meno esperti di ottenere risultati simili a quelli degli esperti, riducendo ulteriormente il rischio di errori.

Questo lavoro rappresenta un passo significativo verso la rendere accessibile la tecnologia medica avanzata in ambienti con risorse limitate. Dimostrando che un dispositivo prodotto localmente e stampato in 3D può superare un costoso prodotto importato sia dal punto di vista clinico che economico, lo studio offre un argomento convincente per cambiare il modo in cui i sistemi sanitari pubblici acquistano attrezzature salvavita. I risultati suggeriscono che fare affidamento sull'innovazione frugale — creare soluzioni di alta qualità con risorse limitate — può rompere il ciclo di dipendenza dalle importazioni costose. Per il sistema sanitario pubblico brasiliano, e potenzialmente per altri che affrontano sfide simili, questo approccio offre una via per una gestione delle vie aeree più sicura senza l'onere di costi proibitivi. Lo studio conclude che l'integrazione della produzione additiva con l'intelligenza artificiale open-source non è solo una possibilità teorica, ma una strategia pratica di risparmio delle risorse pronta per un'adozione più ampia.