circa 80, Secondo l'American Brain Tumor Association, quest'anno a 000 americani verrà diagnosticato un tumore al cervello. Molti di loro avranno bisogno di un intervento chirurgico importante e di chemioterapia. Sedicimila di loro perderanno la battaglia. Ma un team di ricercatori della USC Viterbi School of Engineering ora lo sta rendendo più semplice, più veloce e più sicuro per i medici utilizzare una procedura emergente, che comporta la combustione dei tumori in più pazienti, compresi quelli con tumori cerebrali.

Ablazione con radiofrequenza, o RFA, è una procedura minimamente invasiva che utilizza l'energia elettrica per distruggere le cellule tumorali con il calore. Una sonda sottile come un ago fornisce onde radiofrequenze direttamente al tumore, cuocere il tessuto fino a 140 gradi Fahrenheit, (60 gradi Celsius), finché non viene distrutto.

Nessun monitoraggio in tempo reale

"Anche se l'ablazione sta diventando sempre più popolare, non esiste ancora una tecnologia di imaging termico nell'uso clinico regolare per monitorare queste procedure in tempo reale e garantire che la dose termica corretta venga erogata la prima volta, " ha detto il professore assistente di ricerca John Stang del Dipartimento di Ingegneria Elettrica Ming Hsieh, chi è coautore dello studio pubblicato in Transazioni IEEE sull'ingegneria biomedica .

Insieme a Mahta Moghaddam, direttore dei Sistemi a Microonde, Sensori, e Laboratorio di imaging, o MiXIL, e titolare della cattedra William M. Hogue in Ingegneria Elettrica presso la USC, Stang ha sviluppato un metodo e un dispositivo di imaging termico in tempo reale che aiuterà i medici a consegnare rapidamente, trattamenti di ablazione termica sicuri e precisi per una varietà di disturbi che vanno dai tumori all'epilessia.

Chirurghi e radiologi interventisti si affidano alla guida fornita dagli ultrasuoni, TC, o risonanza magnetica per eseguire queste operazioni salvavita. Ma poiché non esiste un monitoraggio in tempo reale, è necessario uno studio di imaging di follow-up per confermare il trattamento adeguato. Questo allunga il tempo in sala operatoria, aumenta rischi e costi, Moghaddam ha spiegato.

"Senza monitoraggio in tempo reale, esiste il potenziale sia di sottotrattamento che di sovratrattamento, " ha detto. "Se c'è sotto-trattamento, i medici devono eseguire ulteriori cicli di ablazione termica fino a quando tutto il tumore non viene distrutto. Ogni ablazione ripetuta comporta un aumento del rischio di infezione o altre complicazioni e richiede più tempo in sala operatoria".

In caso di sovratrattamento, esiste il rischio di danni collaterali al tessuto sano circostante. Questo può essere particolarmente pericoloso quando il tumore si trova vicino a strutture sensibili, vicino a un vaso sanguigno o in profondità nel cranio.

"Con la nostra tecnologia, però, possiamo guidare il trattamento e concentrarci su un'area molto specifica, " Ha detto Stang. "Una schiera di antenne a microonde è posizionata intorno alla regione da trattare, con la stanza lasciata aperta al chirurgo per inserire una sonda di ablazione."

Fornire ai medici una mappa della temperatura in tempo reale

Durante la procedura, i segnali a microonde vengono continuamente trasmessi e ricevuti nell'area di trattamento. Da questi segnali e informazioni da uno studio di imaging precedente, come una risonanza magnetica, Moghaddam e Stang producono un'immagine termica 3D della regione in tempo reale, fornendo ai medici una mappa quantitativa della temperatura della regione in cui stanno operando.

"In studi di validazione sperimentale in vitro, il nostro sistema è stato in grado di raggiungere una precisione di un grado Celsius con una frequenza di aggiornamento di un fotogramma al secondo, " ha detto Stanga.

Un problema con cui devono fare i conti è che la risoluzione della loro immagine termica non è così alta come quella della risonanza magnetica. Ma Stang vede un mondo in cui questo feed di immagini termiche in tempo reale può essere sovrapposto a una risonanza magnetica ad alta risoluzione che consente ai medici di somministrare con precisione la giusta dose nella giusta posizione, senza la necessità di studi di imaging di follow-up.

Per la fase successiva, la loro procedura sarà sottoposta a test sugli animali entro la fine dell'anno, guardando specificamente al cancro del fegato con il supporto dell'USC Alfred E. Mann Institute for Biomedical Engineering e in collaborazione con la USC Keck School of Medicine.

"Supponendo di ottenere buoni risultati, potremmo essere lontani dai tre ai cinque anni dagli studi clinici, " ha detto Moghaddam che proprio l'anno scorso stava sorvolando l'Alaska effettuando misurazioni radar per mappare i cambiamenti climatici nell'Artico da 40, 000 piedi in aria.

"Questa volta, il nostro ambiente è il corpo umano e creiamo mappe più piccole. È un microcosmo della più ampia immagine terrestre".