La nostra pelle: una finestra sulla salute, se impariamo a vederci attraverso!
L’imaging optoacustico offre una finestra su ciò che accade all’interno dei tessuti in una maniera impossibile da realizzare per il microscopio, consentendo di effettuare un’immaginografia tridimensionale ad alta risoluzione con una profondità fino a 1 cm. INNODERM, un progetto svolto nel passato, ha dimostrato che la mesoscopia optoacustica a scansione raster(si apre in una nuova finestra) (RSOM, raster scan optoacoustic mesoscopy) è in grado di visualizzare caratteristiche fisiopatologiche, di ossigenazione e morfologiche della pelle precedentemente invisibili, con una profondità compresa tra 1 e 5 mm. Ciò potrebbe giovare ai milioni di persone che soffrono di patologie cutanee poiché attualmente, nel campo della dermatologia, il modello di riferimento per molte malattie è l’ispezione visiva della pelle, un metodo limitato al suo lato esterno che fa affidamento sulla valutazione effettuata visivamente dal medico. Tuttavia, la gravità della malattia o gli effetti della terapia potrebbero essere visibili solo negli strati cutanei più profondi, che possono essere visualizzati e analizzati mediante l’utilizzo della RSOM. Il progetto WINTHER(si apre in una nuova finestra) si è quindi basato sui risultati ottenuti da INNODERM per rendere questa tecnica uno strumento clinico ancora più potente. «Impiegando la pelle come finestra per la valutazione della malattia e con l’ausilio di moderni algoritmi computazionali e dell’intelligenza artificiale (IA), WINTHER si propone di migliorare l’accuratezza clinica della RSOM e di ampliarne l’uso clinico al fine di valutare la progressione e la terapia nelle malattie cardiovascolari e nel diabete», spiega Vasilis Ntziachristos(si apre in una nuova finestra), coordinatore del progetto e titolare della cattedra di imaging biologico presso il Centro per la ricerca traslazionale sul cancro(si apre in una nuova finestra) del Politecnico di Monaco di Baviera(si apre in una nuova finestra) (TUM). «Mentre INNODERM si era incentrato sulle malattie dermatologiche, in WINTHER abbiamo esteso le applicazioni della mesoscopia optoacustica alle condizioni patologiche cardiometaboliche e, parallelamente, abbiamo migliorato la metodologia e l’hardware allo scopo di rendere la RSOM molto più veloce rispetto alle sue versioni precedenti», aggiunge Ntziachristos.
RSOM veloce combinata con l’IA per la diagnostica di prossima generazione
La RSOM veloce (F-RSOM, da Fast RSOM) consente l’imaging di processi dinamici nella pelle, come il flusso sanguigno e le variazioni di ossigenazione, il che risulta essenziale per valutare la funzione endoteliale e monitorare l’efficacia della terapia nelle malattie cardiovascolari e nel diabete. La capacità di catturare questi cambiamenti in tempo reale rende possibili diagnosi e decisioni terapeutiche più accurate e tempestive. Utilizzando la pelle come una finestra sul corpo, le immagini generate vengono successivamente interpretate da un moderno framework di calcolo che si basa su algoritmi deterministici e di IA. Tali miglioramenti erano volti a incrementare la velocità, l’accuratezza e l’utilità clinica della RSOM. Tra i miglioramenti a livello di hardware della F-RSOM figurano lo sviluppo di trasduttori a ultrasuoni a banda ultra larga per l’immaginografia ad alta risoluzione, l’introduzione di nuovi protocolli di scansione per il controllo dinamico dell’area scansionata e lo sviluppo di un moderno framework di calcolo per migliorare l’elaborazione e l’analisi delle immagini fornite dalla F-RSOM. Il progetto, che è stato sostenuto anche dall’impresa iThera Medical(si apre in una nuova finestra), ha sviluppato modelli di apprendimento profondo addestrati a riconoscere e segmentare diverse caratteristiche nelle immagini ricavate dalla F-RSOM.
Nuove applicazioni per la F-RSOM
Ntziachristos è fiero del modo in cui WINTHER ha trasformato il paradigma del monitoraggio terapeutico del diabete, delle malattie cardiometaboliche e delle patologie infiammatorie della pelle. «In effetti, nel nostro articolo(si apre in una nuova finestra), pubblicato sulla rivista “Nature Biomedical Engineering”, RSOM ha dimostrato la capacità di quantificare gli effetti del diabete sulle caratteristiche della pelle e di utilizzarli al fine di rilevarne la progressione partendo da una semplice scansione cutanea. Questa nuova capacità potrebbe migliorare in modo significativo il monitoraggio del diabete rispondendo all’esigenza critica di strategie efficienti per la sua gestione e prevenzione, alla luce dell’attuale epidemia globale che colpisce oltre 500 milioni di persone.»
