Con una sonda sottile e una raffica di microonde, i medici possono eradicare le cellule tumorali senza aprire un paziente per un intervento chirurgico.

Ma quando stai cercando di cuocere fino alla morte una piccola quantità di tessuto precanceroso in un'area delicata come, dire, l'esofago, dove i muscoli controllano il flusso di cibo nello stomaco, la precisione è fondamentale.

Un team di ingegneri biomedici dell'Università del Wisconsin-Madison sta lavorando per affinare nuove tecniche di imaging che potrebbero consentire un monitoraggio più preciso di questo tipo di trattamento di ablazione minimamente invasivo.

In uno studio esplorativo recentemente pubblicato sulla rivista Ottica biomedica Express , Studenti laureati del College of Engineering Ryan Niemeier, Sevde Etoz e Daniel Gil e i membri della facoltà Jeremy Rogers, Melissa Skala e Christopher Brace hanno analizzato come due diversi metodi di tomografia a coerenza ottica (OCT) potrebbero fornire preziosi, dati di imaging quantitativi sul tessuto che è stato ablato e le aree circostanti.

A differenza delle ablazioni di tumori in organi come il fegato o i polmoni, dove le misure sono in centimetri, le procedure in aree come l'esofago funzionano in scale di frazioni di millimetro.

"L'imaging medico tradizionale non funziona molto bene per questo, "dice Brace, un professore associato di ingegneria biomedica che ha guidato la parte relativa all'ablazione dello studio. "La visualizzazione ottica tradizionale potrebbe darti un'idea di ciò che è successo in superficie, ma non puoi dire fino a che punto sia diventato profondo."

Per esplorare un metodo alternativo, gli ingegneri della UW-Madison hanno sfruttato a proprio vantaggio una tradizionale debolezza della tecnologia ottica. Quando la luce viene irradiata nei tessuti, si disperde, limitando la profondità e il contrasto dell'immagine risultante.

"Allo stesso tempo, è anche un'opportunità, "dice Rogers, un assistente professore di ingegneria biomedica il cui laboratorio si concentra sull'ottica biomedica. "La luce diffusa contiene in realtà molte informazioni. Quindi, utilizzando quel segnale di dispersione, possiamo effettivamente trasformarlo in una fonte di contrasto".

ottobre, che Rogers paragona alla versione ottica degli ultrasuoni, utilizza tipicamente la luce del vicino infrarosso, che si disperde meno e penetra più in profondità della luce visibile. Ma poiché il gruppo era espressamente interessato a esaminare i cambiamenti nella dispersione, la lunghezza d'onda visibile offriva un potenziale intrigante.

Rogers e il suo team di ottica hanno costruito su misura uno strumento OCT che utilizza la luce visibile e quindi hanno confrontato le immagini con quelle scattate con un sistema sviluppato commercialmente che utilizza la luce nel vicino infrarosso.

"Quello che abbiamo visto con questo è che in realtà contengono informazioni complementari. Ognuno ha alcuni vantaggi e svantaggi, "dice Rogers, notando che lo strumento del vicino infrarosso vede più in profondità e ha un miglior rapporto segnale-rumore, mentre lo strumento visibile produce una risoluzione maggiore.

"Sappiamo anche dalla teoria della dispersione che questi diversi intervalli di lunghezze d'onda saranno effettivamente sensibili a diverse strutture nel tessuto".

Così, rilevare cambiamenti nella dispersione potrebbe indicare cambiamenti fisici nei tessuti, come la morte cellulare in caso di trattamenti di ablazione. Con un'ulteriore esplorazione, ciò potrebbe significare il monitoraggio in tempo reale delle procedure, che potrebbe aumentare l'efficienza, senza più aspettare il lavoro di laboratorio per confermare i risultati.

"Suggerisce che potremmo essere in grado di utilizzare questo tipo di tecnica per osservare in modo più interattivo ciò che sta accadendo nel tessuto, "dice Brace.