Il metodo più diffuso per ottenere immagini di vasi coronarici ostruiti è l'angiografia coronarica. Per alcuni pazienti, però, gli agenti di contrasto utilizzati in questo processo possono causare problemi di salute. Un team dell'Università tecnica di Monaco (TUM) ha ora dimostrato che la quantità richiesta di queste sostanze può essere ridotta in modo significativo se vengono utilizzati raggi X monoenergetici da un acceleratore di particelle in miniatura.

I tessuti molli come organi e vasi sanguigni sono quasi impossibili da esaminare nelle immagini a raggi X. Per rilevare un restringimento o altri cambiamenti nei vasi sanguigni coronarici, i pazienti vengono quindi solitamente iniettati con un mezzo di contrasto iodato.

Queste sostanze possono talvolta essere pericolose per la salute, tuttavia:"Soprattutto nei pazienti con insufficienza renale, possono sorgere complicazioni, in alcuni casi anche insufficienza renale, " spiega la Dott.ssa Daniela Münzel, professore a contratto di radiologia presso il Klinikum rechts der Isar di TUM. "Ecco perché stiamo studiando la possibilità di utilizzare concentrazioni più basse di agenti di contrasto".

Raggi X precisi

Un approccio per ridurre il dosaggio è stato ora sviluppato dagli scienziati del Dipartimento di Radiologia Diagnostica e Interventistica del Klinikum rechts der Isar, lavorando in stretta collaborazione con la Cattedra di Fisica Biomedica presso il Dipartimento di Fisica del TUM. Il metodo, che hanno descritto in un articolo pubblicato su Nature Rapporti scientifici , non si basa su nuovi mezzi di contrasto. Si basa invece su speciali raggi X generati utilizzando la Munich Compact Light Source (MuCLS), il primo mini-sincrotrone al mondo, che è stato ufficialmente inaugurato al TUM alla fine del 2015.

"Le sorgenti di raggi X convenzionali generano una gamma relativamente ampia di livelli di energia. Al contrario, l'energia dei raggi X prodotta dal MuCLS può essere controllata in modo molto più preciso, "dice il fisico Elena Eggl, il primo autore del saggio.

Vicino al bordo di assorbimento

Gli agenti di contrasto come lo iodio e il gadolinio hanno un margine di assorbimento. Ciò significa che quando la sostanza è esposta a raggi X di una certa energia, il contrasto dell'immagine finale dell'organo marcato è particolarmente buono. Al di sotto del limite di assorbimento - circa 30 kiloelettronvolt (keV) per lo iodio - il contrasto si deteriora rapidamente. Il contrasto diventa anche più debole a energie molto al di sopra del limite di assorbimento.

Di conseguenza, quando si utilizzano sorgenti di raggi X convenzionali ad ampio spettro, deve essere sempre utilizzata una quantità adeguata di mezzo di contrasto per compensare questo effetto e ottenere un'immagine sufficientemente nitida per una diagnosi. Il MuCLS può generare raggi X che hanno esattamente il livello di energia ottimale. La capacità di produrre tali raggi X monoenergetici esiste da tempo. Nel passato, però, questo era possibile solo con acceleratori di particelle circolari con un diametro di diverse centinaia di metri. In contrasto, il MuCLS è di dimensioni paragonabili a un'auto.

Un miglioramento significativo

I dati mostrano che i raggi X monoenergetici permetterebbero di diminuire la concentrazione di iodio richiesta di circa un terzo senza perdita di contrasto. Per il gadolinio, ci sarebbe anche una riduzione un po' maggiore. Sono necessarie molte più ricerche, però, prima che i pazienti reali possano essere esaminati con raggi X monoenergetici.

"Siamo ancora all'inizio dello sviluppo di questa tecnologia, " afferma Elena Eggl. La MuCLS è la prima macchina del suo genere. Inoltre, è progettato per la ricerca fondamentale, e non per l'esame dei pazienti. Ma con simulazioni al computer dettagliate e test con il cuore di maiale, usando vasi sanguigni tinti con iodio, i ricercatori sono stati in grado di dimostrare la fattibilità del metodo.

Buone prospettive

Franz Pfeiffer, professore di fisica biomedica alla TUM, vede i risultati del team come un inizio promettente per la ricerca medica con il sincrotrone compatto:"Il MuCLS offre numerose possibilità per applicazioni mediche che prevediamo di continuare a ricercare con i nostri partner in campo medico".