Un recente sviluppo nell’ambito della diagnostica medica promette di trasformare il modo in cui vengono effettuate le diagnosi. I ricercatori dell’University College London (UCL) hanno presentato uno scanner portatile che consente di ottenere immagini fotoacustiche 3D altamente dettagliate della micro-vascolarizzazione in pochi secondi. Lo studio è stato pubblicato su Nature biomedical engineering (leggilo qui). Lo scanner sviluppato dai ricercatori dell’UCL e testato presso l’University College London Hospitals (UCLH) ottimizza e potenzia la tomografia fotoacustica (PAT, acronimo di Photoacoustic Tomography), una tecnologia di imaging non invasiva che combina le proprietà della luce e degli ultrasuoni: si sfrutta il modo in cui i tessuti assorbono la luce e poi emettono ultrasuoni al fine di ottenere una rappresentazione tridimensionale dettagliata delle strutture interne dei tessuti biologici.

Con il tempo di acquisizione delle immagini ridotto da più di cinque minuti a pochi secondi, i medici possono effettuare diagnosi più tempestive e accurate. Secondo i ricercatori, i tempi di scansione possono essere ora compresi tra 100 e 1.000 volte più rapidi rispetto alle tecnologie precedenti. Questo non solo migliora l’esperienza del paziente, che evita lunghi tempi di attesa, ma ottimizza anche l’efficienza operativa negli ospedali.

Il nuovo scanner raccoglie dati da più punti simultaneamente

Lo scanner fotoacustico 3D utilizza onde ultrasoniche generate da laser per visualizzare sottili cambiamenti nei vasi sanguigni, consentendo di penetrare nei tessuti fino a 15 mm di profondità. Durante la scansione, la luce laser penetra nel tessuto, generando onde ultrasoniche che vengono poi rilevate e convertite in immagini 3D della micro-vascolarizzazione. Utilizzando tecniche avanzate di “compressed sensing”, il nuovo scanner è in grado di raccogliere dati da più punti simultaneamente, aumentando notevolmente la velocità di acquisizione. Questo approccio non solo migliora la velocità di scansione, ma aumenta anche la qualità delle immagini, permettendo di visualizzare cambiamenti microvascolari associati a patologie come il diabete e l’artrite reumatoide.

Meno disagi per i pazienti con fragilità

Fino ad ora, la tecnologia esistente di tomografia fotoacustica (PAT) era limitata da tempi di scansione troppo lunghi, impiegando più di cinque minuti per ottenere un’immagine. Con il nuovo scanner, i ricercatori hanno dimostrato di poter ridurre questo tempo a pochi secondi o meno, migliorando significativamente la qualità delle immagini e rendendole più adatte per persone fragili o malate.

Lo studio e i risultati: nei pazienti diabetici è in grado di vedere vasi sanguigni ondulati

Lo studio sulle caratteristiche ed efficacia della tomografia fotoacustica ha coinvolto 10 pazienti con diabete di tipo 2, artrite reumatoide o cancro al seno, insieme a sette volontari sani. I ricercatori hanno confrontato le scansioni ottenute con il nuovo scanner PAT rispetto alle scansioni cliniche tradizionali effettuate all’UCLH. I risultati sono stati molto positivi, riportano i ricercatori: nello studio, lo scanner ha prodotto immagini 3D dettagliate anche di piccolissimi vasi sanguigni nei piedi di pazienti diabetici, evidenziando deformità e cambiamenti strutturali nei vasi, anomalie che possono portare a complicazioni gravi come l’amputazione.

L’importanza dell’innovazione in ambito oncologico

In oncologia, la rivelazione precoce di neo-vascolarizzazione associata ai tumori è fondamentale per la diagnosi precoce del cancro. Lo scanner ha potuto rivelare cambiamenti nella vascolarizzazione anche quando un tumore si trovava a una profondità maggiore, fornendo informazioni fondamentali per adattare i piani di trattamento e migliorare i risultati clinici.

Vantaggi anche nell’ambito cardiovascolare, dermatologico, reumatologico per monitorare infiammazioni

Nella dermatologia, la capacità di monitorare l’infiammazione cutanea in tempo reale offre un grande vantaggio. La possibilità offerta dallo scanner di osservare la formazione di nuovi vasi sanguigni ha permesso di valutare le risposte infiammatorie e i processi di guarigione, e questo è particolarmente utile in condizioni come eczema e psoriasi, dove il monitoraggio della densità vascolare è essenziale per un trattamento efficace. Anche in reumatologia, lo scanner ha dimostrato di offrire un impatto significativo. Nello studio su Nature si riporta che nei pazienti sottoposti all’indagine diagnostica, monitorando la micro-vascolarizzazione attorno alle articolazioni, i reumatologi hanno potuto identificare cambiamenti correlati all’infiammazione, consentendo una gestione più mirata delle malattie come l’artrite reumatoide.

Lo stesso si è osservato nel monitoraggio delle risposte emodinamiche, come la variazione del flusso sanguigno in risposta a stimoli esterni: lo scanner ha fornito ulteriori informazioni, migliorando la comprensione delle dinamiche fisiologiche.

L’introduzione dello scanner fotoacustico 3D è stato supportato da organizzazioni come Cancer Research UK e il National Institute for Health Research University College London Hospitals Biomedical Research Centre: le sue potenzialità si estendono a una vasta gamma di condizioni e, con ulteriori sviluppi e ricerche, questa tecnologia promette di diventare un elemento fondamentale nel toolkit clinico.