L’acquisizione di immagini a raggi X con contrasto di fase a scala inferiore per applicazioni mediche e non solo
L’acquisizione di immagini a raggi X opera tradizionalmente tramite attenuazione, cioè la riduzione del fascio che viene assorbito o deviato dalla materia. Tale processo presenta rilevanti difetti, in particolare la carenza di contrasto nell’immagine risultante. Ad esempio, nel settore medico, i raggi X hanno difficoltà a differenziare tra tipi diversi di tessuti molli. “Utilizzando variazioni nella fase a raggi X invece dell’attenuazione, possiamo aumentare in un’immagine radiografica il contrasto di tutti i dettagli, che consentirà a sua volta di rilevare caratteristiche generalmente considerate ‘invisibili ai raggi X’,” spiega il prof. Alessandro Olivo, coordinatore del progetto LABCAXPCI. “Sono parecchie le aree in cui tale elemento riveste un’importanza chiave: negli ospedali, ad esempio, eliminerebbe la necessità di MRI più ingombranti, lente e costose, in alcune applicazioni. È una soluzione che trae il “meglio da entrambi i mondi”, che consentirebbe di ottenere una sensibilità ai tessuti molli paragonabile alla MRI, caratterizzata però da basso costo, elevata rapidità e alta risoluzione spaziale dei raggi X.” LABCAXPCI si è essenzialmente occupato di inserire in laboratori standard questa potente tecnologia a contrasto di fase a raggi X (XPC) presente in strutture da oltre 100 milioni di euro. Mentre i precedenti tentativi di realizzare tale idea hanno puntato a rendere più coerente la sorgente (riducendo inevitabilmente il flusso emesso e determinando tempi particolarmente lunghi di esposizione alle radiazioni ionizzanti dei raggi X), il team del progetto ha preferito adattare la tecnologia immaginografica per l’uso con sorgenti incoerenti. “Tale scelta permette di utilizzare punti focali più grandi, che portano automaticamente a flussi più elevati,” illustra il prof. Olivo. Rispetto ai metodi radiografici tradizionali, LABCAXPCI evidenzia il contrasto di tessuti molli, rilevando in particolare deboli caratteristiche tumorali o piccoli danni alla cartilagine. Consente di visualizzare molte caratteristiche altrimenti invisibili e aumenta il contrasto delle caratteristiche visibili di almeno un ordine di grandezza. “Rispetto ad altri tentativi di trasferimento in laboratorio della XPC, generalmente noi registriamo tempi di esposizione più brevi e dosi erogate inferiori, utilizzando inoltre sistemi di acquisizione delle immagini meno sensibili alle vibrazioni ambientali e scalabili con maggiore facilità in più vasti campi visivi,” riferisce il prof. Olivo. La tecnologia del progetto presenta un ampio spettro di potenziali applicazioni. Nell’immaginografia medica, il prof. Olivo prevede che diverrà alla fine una modalità in vivo destinata a fini di pianificazione diagnostica e terapeutica, monitoraggio e valutazione. Il team sta già sviluppando prototipi per gli omologhi dell’immaginografia di campioni durante gli interventi, che potrebbero trasformare le procedure chirurgiche, nonché l’istologia digitale. Anche l’immaginografia preclinica rappresenta un’applicazione fondamentale, poiché attualmente ne dipendono molte campagne per lo sviluppo di farmaci. Accanto alle applicazioni mediche, il professore di fisica applicata presso l’University College London (UCL) prevede anche l’esecuzione di test non distruttivi nell’industria, nelle scansioni per la sicurezza o perfino negli strumenti scientifici specializzati: “Siamo in trattative con una varietà di aziende nell’intento di giungere alla commercializzazione in una molteplicità di settori. In medicina, punteremo inizialmente all’immaginografia dei campioni (sia per l’uso durante gli interventi che per l’istologia digitale), per poi elevare il livello ad applicazioni precliniche e cliniche in vivo. Sono anche in corso piani per lo sfruttamento nell’esecuzione di test non distruttivi; inoltre, viene testato un primo prototipo per esplorare le applicazioni nel campo della sicurezza.” Attualmente Nikon Metrology possiede una licenza sulla tecnologia per una varietà di aree. Alcune licenze distinte, riguardanti l’immaginografia preclinica e clinica in vivo, si trovano attualmente in fasi avanzate di negoziazione con altre aziende, dopo il completamento con esito positivo di studi pilota congiunti in alcuni settori
Parole chiave
LABCAXPCI, raggi X, MRI, tessuto molle, sincrotrone, XPC, contrasto, immaginografia clinica
