I processi medici come l'imaging spesso richiedono di aprire qualcuno o di fargli ingoiare enormi tubi con telecamere su di essi. Ma se potessimo ottenere gli stessi risultati con metodi meno costosi, invasivo e dispendioso in termini di tempo?

I ricercatori del Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory (CSAIL) del MIT guidati dalla professoressa Dina Katabi stanno lavorando esattamente su questo con ReMix, un sistema che descrivono come un "GPS integrato". ReMix può individuare la posizione degli impianti ingeribili all'interno del corpo utilizzando segnali wireless a bassa potenza. Nei test sugli animali il team ha dimostrato di poter tracciare gli impianti con una precisione al centimetro, e ha detto che un giorno impianti simili potrebbero essere usati per somministrare farmaci a specifiche regioni del corpo.

Per testare ReMix, Il gruppo di Katabi ha prima impiantato un piccolo marker nei tessuti animali. Per seguire il suo movimento, hanno usato un dispositivo wireless che riflette i segnali radio al paziente, e uno speciale algoritmo per individuare la posizione esatta del marker. Il team ha utilizzato una tecnologia wireless che avevano già dimostrato per rilevare la frequenza cardiaca, respirazione e movimento.

interessante, il marker all'interno del corpo non ha bisogno di trasmettere alcun segnale wireless. Riflette semplicemente il segnale trasmesso da un dispositivo esterno al corpo, senza bisogno di una batteria o di qualsiasi altra fonte di energia esterna.

Una sfida chiave nell'utilizzo dei segnali wireless in questo modo sono i numerosi riflessi in competizione che rimbalzano sul corpo di una persona. Infatti, i segnali che si riflettono sulla pelle di una persona sono in realtà 100 milioni di volte più potenti dei segnali del pennarello metallico stesso.

Per superare questo, il team ha progettato un approccio che separa essenzialmente i segnali di interferenza della pelle da quelli che stanno cercando di misurare. Lo hanno fatto utilizzando un piccolo dispositivo a semiconduttore chiamato "diodo" che può mescolare i segnali insieme in modo che il team possa quindi filtrare i segnali relativi alla pelle. Per esempio, se la pelle riflette alle frequenze F1 e F2, il diodo crea nuove combinazioni di quelle frequenze come F1-F2 e F1+F2. Quando tutti i segnali si riflettono nel sistema, il sistema capta solo le frequenze combinate, filtrando così le frequenze originali che provenivano dalla pelle del paziente.

"La capacità di percepire continuamente all'interno del corpo umano è stato in gran parte un sogno lontano, "dice Romit Roy Choudhury, un professore di ingegneria elettrica e informatica presso l'Università dell'Illinois, che non è stato coinvolto nella ricerca. "Uno degli ostacoli è stata la comunicazione wireless con un dispositivo e la sua continua localizzazione. ReMix fa un salto in questa direzione dimostrando che il componente wireless dei dispositivi impiantabili potrebbe non essere più il collo di bottiglia".

Una potenziale applicazione di ReMix è nella terapia protonica, un tipo di trattamento del cancro che prevede il bombardamento di tumori con fasci di protoni controllati da magneti. L'approccio consente ai medici di prescrivere dosi più elevate di radiazioni, ma richiede un altissimo grado di precisione, il che significa che di solito è limitato solo a determinati tipi di cancro.

Il suo successo dipende da qualcosa che in realtà è abbastanza inaffidabile:un tumore che rimane esattamente dov'è durante il processo di radiazione. Se un tumore si muove, quindi le aree sane potrebbero essere esposte alle radiazioni. Ma con un piccolo pennarello come quello di ReMix, i medici potrebbero determinare meglio la posizione di un tumore in tempo reale, ed essere in grado di mettere in pausa il trattamento o di guidare il raggio nella giusta posizione per affrontare il movimento. (Per essere chiari, ReMix non è ancora abbastanza preciso per essere utilizzato in contesti clinici:Katabi afferma che per l'effettiva implementazione sarebbe necessario un margine di errore più vicino a un paio di millimetri.)

Guardando avanti

Ci sono ancora molte sfide da affrontare per migliorare ReMix. Il team spera poi di combinare i dati wireless con informazioni mediche come le scansioni MRI per migliorare ulteriormente l'accuratezza del sistema. Inoltre, il team continuerà a rivalutare l'algoritmo ei vari compromessi necessari per tenere conto della complessità dei diversi corpi delle persone.

"Vogliamo un modello tecnicamente fattibile, pur essendo ancora abbastanza complesso da rappresentare accuratamente il corpo umano, " dice il dottorando Deepak Vasisht, autore principale del nuovo articolo. "Se un giorno vogliamo usare questa tecnologia su pazienti affetti da cancro, dovrà derivare da una migliore modellazione della struttura fisica di una persona".

ReMix è stato sviluppato in collaborazione con ricercatori del Massachusetts General Hospital (MGH). Il team afferma che tali sistemi potrebbero aiutare a consentire un'adozione più diffusa di centri di protonterapia, di cui ce ne sono solo circa 100 a livello globale.

"Una ragione per cui [la terapia protonica] è così costosa è il costo di installazione dell'hardware, " dice Vasisht. "Se questi sistemi possono incoraggiare più applicazioni della tecnologia, ci sarà più richiesta, il che significherà più centri terapeutici, e prezzi più bassi per i pazienti".