Skip to main content

Elemental imaging of human tissue: clinical therapy support and development of new diagnostics

Article Category

Article available in the folowing languages:

Una soluzione high tech al fallimento delle protesi

Un’innovativa tecnica di analisi potrebbe aiutare il personale medico a identificare esattamente le ragioni del fallimento di alcune protesi, quali le anche artificiali. I risultati potrebbero infine condurre a impianti più sicuri ed efficaci.

Salute

Con l’invecchiamento della popolazione, è necessaria una maggiore attenzione medica per mantenere il nostro corpo attivo ed efficiente. Oggi, la sostituzione delle anche, ad esempio, è una procedura medica comune, con oltre 1 milione di interventi condotti ogni anno in tutto il mondo. Questa tendenza sta esercitando pressione sui servizi sanitari, non solo in termini operativi, ma anche per affrontare i problemi che si verificano in caso di fallimento. «Un numero crescente di pazienti subiscono danni dovuti a impianti medici malfunzionanti», spiega Esther Punzón-Quijorna, borsista post-dottorato Marie Skłodowska-Curie presso l’Istituto Jožef Stefan in Slovenia. «Questo può accedere a causa dell’attrito nel corpo, che provoca l’ingresso di particelle metalliche dalla protesi nel tessuto circostante, oppure le cellule potrebbero riconoscere l’impianto come un corpo estraneo e attaccarlo. Il livello di corrosione raggiungibile da una protesi d’anca può essere sconvolgente». Un fattore di complicazione è che le protesi non sono tutte realizzate con lo stesso materiale. La testa di un’anca artificiale potrebbe essere realizzata in ceramica, mentre il resto potrebbe essere in titanio. Gli attuali strumenti diagnostici, quali scansioni a raggi X e microscopi ottici dei tessuti, possono contribuire a identificare la corrosione in corso, ma non sono in grado di stabilire adeguatamente contenuto, dimensione e natura dei detriti trovati nel corpo.

Rilevamento della decomposizione della protesi

Come riconoscimento della necessità di migliori strumenti diagnostici, è stato lanciato il progetto TissueMaps per aiutare l’identificazione del componente protesico che causa il fallimento e per rilevarne la portata. Questa ricerca è stata intrapresa con il sostegno del programma di azioni Marie Skłodowska-Curie. «Abbiamo applicato l’emissione di raggi X indotta da particelle (PIXE, particle-induced X-ray emission), una tecnica di microscopia d’avanguardia, ai campioni ottenuti durante un intervento chirurgico successivo a un fallimento di protesi», aggiunge Punzón-Quijorna. «La tecnica PIXE ci permette di “vedere” cose che non siamo in grado di rilevare con la microscopia ottica “ordinaria”». La tecnica ha aiutato il team a mappare accuratamente la distribuzione delle particelle provenienti dalla protesi. Questo risultato è stato ottenuto avvalendosi del fatto che gli atomi che compongono i vari elementi sono tutti diversi. «Gli atomi di titanio sono diversi da quelli di calcio o di ferro», afferma Punzón-Quijorna. «Ogni atomo possiede la sua personale “impronta digitale”, se vogliamo chiamarla così. La tecnica PIXE rileva queste “impronte digitali” bombardando gli atomi con i protoni, il che rilascia raggi X caratteristici». Questi raggi X possono essere raccolti e analizzati, rivelando l’elemento specifico che provoca la contaminazione del tessuto.

Impianti più sicuri

Il successo del progetto TissueMaps nella mappatura dei tessuti colpiti potrebbe avere un impatto significativo nel settore delle protesi: in futuro, ad esempio, potrebbe permettere ai produttori di analizzare i prototipi e di introdurre sul mercato solo quelli che si sono rivelati sicuri. Al contrario, le protesi che dovessero rivelarsi particolarmente a rischio di corrosione potrebbero essere ritirate. «Identificare gli impianti a rischio di fallimento potrebbe contribuire al miglior impiego di risorse sanitarie e sarebbe quindi molto apprezzato», spiega Samo K. Fokter, membro del team del progetto e consulente esperto in chirurgia ortopedica del centro medico universitario di Maribor, in Slovenia. Questa tecnologia di mappatura si abbina al settore emergente degli impianti elettronici, ad esempio quello degli apparecchi acustici collegati ai nervi. «Questa tecnologia è in arrivo», osserva Primož Pelicon, coordinatore del progetto TissueMaps e capo del dipartimento di fisica a bassa e media energia presso l’Istituto Jožef Stefan. «E quando questa tecnologia sarà arrivata, per noi sarà fondamentale comprendere la reazione del corpo a questi impianti». Lasceranno i tessuti intatti o causeranno reazioni allergiche? Abbiamo bisogno di sapere quali materiali sono biocompatibili». Al tempo stesso, i risultati di TissueMaps hanno attirato l’interesse di un ospedale svizzero, che condivide la nostra volontà di comprendere meglio i motivi del fallimento di alcune protesi.

Parole chiave

TissueMaps, raggi X, protesi, biocompatibile, allergico, impianti, titanio

Scopri altri articoli nello stesso settore di applicazione