I ricercatori della Pohang University of Science & Technology hanno da poco ideato un nuovo dispositivo, utile nell’individuazione dei cosiddetti linfonodi sentinella. Tale strumento sfrutta l’effetto fotoacustico, apportando un vantaggio considerevole in termini di esposizione alle radiazioni sia per il personale medico, sia per i pazienti esaminati. In particolare, il dispositivo è integrato ad un trasduttore ad ultrasuoni associato ad un laser che, nel complesso, costituisce un supporto tecnologico economico e privo dei rischi dell’attuale tecnica di individuazione del linfonodo sentinella, senza rinunciare alla qualità dell’immagine.
Il linfonodo sentinella
Alcuni carcinomi come quello della mammella o il melanoma possono diffondere nell’organismo in vari modi. Dunque, essi possono metastatizzare, sia attraverso i vasi sanguigni sia attraverso la via linfatica. Il più delle volte, la modalità di diffusione preferenziale è proprio quest’ultima.
Cos’è un linfonodo sentinella perchè va individuato?
Quando un carcinoma metastatizza attraverso la via linfatica, le sue cellule tumorali devono attraversare, uno dopo l’altro, diversi linfonodi.
E’ proprio su questa dinamica che si basa il razionale della valutazione del linfonodo sentinella: se tale struttura, che è la prima della catena linfonodale, non è stata raggiunta dalle cellule tumorali, allora è altamente probabile che anche i linfonodi posti a maggior distanza dal sito tumorale saranno puliti.
Sapere se la malattia abbia o meno interessato il linfonodo sentinella è quindi di importanza vitale per pianificare al meglio il successivo programma di cura (Figura 1).
Figura 1. Nella propria diffusione, il tumore segue uno schema preciso che prevede dapprima il coinvolgimento del linfonodo sentinella e, solo in un secondo tempo, anche degli altri linfonodi ascellari. Questi ultimi vengono usualmente raggruppati in 3 livelli in base alla loro collocazione anatomica. Credits: Dott. Sergio Orefice
Come si individua
Per identificare il linfonodo sentinella viene utilizzata una tecnica definita linfoscintigrafia: una piccola quantità di un isotopo debolmente radioattivo, o radiofarmaco (generalmente composto da particelle colloidali di albumina umana marcate con Tecnezio 99-m), insieme ad un colorante ‘’blu di metilene’’, vengono iniettati sottocute (Figura 2).
Questo, seguendo la via linfatica mammaria, giunge nel primo linfonodo ascellare, iniziando a depositarsi al suo interno. Il linfonodo sentinella, contestualmente identificato mediante l’utilizzo di una sonda gamma che rileva il segnale radiattivo, viene poi rimosso o bioptizzato (tecnica SLNB) e sottoposto ad esame istologico.
Figura 2. Prima fase della linfoscintigrafia: la paziente anestetizzata riceve un’iniezione sottocutanea del radiofarmaco associato al colorante “blu di metilene”. Credits: FertilityCenter
Se da un lato l’uso del tracciante radioattivo garantisce una certa precisione nell’individuazione del linfonodo da esaminare ed una bassa percentuale di falsi negativi, dall’altro comporta un certo rischio di esposizione individuale a radiazioni, una maggior complessità organizzativa (la manipolazione e lo smaltimento degli isotopi richiede, tra le altre cose, anche la formazione del personale e il loro utilizzo è soggetto a requisiti normativi), nonché la necessità di un servizio di medicina nucleare all’interno del centro medico. Il Tc99 ha, inoltre, un’emivita di sole 6 ore.
Per ovviare a tali difficoltà, i ricercatori coreani hanno ideato un dispositivo che sfrutta l’effetto fotoacustico (PAE), ovvero uno strumento portatile, ovviamente non ionizzante, economico e completamente integrato con un laser e un trasduttore a ultrasuoni.
La diagnosi fotoacustica
L’imaging fotoacustico (PAI) è una modalità di imaging non invasiva e non ionizzante, che tramite l’utilizzo di segnali acustici combina una eccellente risoluzione spaziale con l’alta sensibilità dell’imaging.
Il fenomeno alla base di tale tecnica è l’effetto fotoacustico: si invia ad intermittenza una certa quantità di energia elettromagnetica in situ, la quale viene assorbita da appositi trasduttori capaci, subito dopo, di emettere in risposta delle onde acustiche rilevabili.
In pratica, nell’imaging fotoacustico, i campioni biologici vengono illuminati con un laser che emette brevissimi impulsi (short-pulsed laser) in grado di generare onde sonore ad alta frequenza, ovvero ultrasuoni.
Assorbendo tali onde, i tessuti biologici aumentano la loro temperatura e vanno incontro ad un‘espansione termo-elastica dalla quale si originano le cosiddette onde fotoacustiche.
I segnali delle onde fotoacustiche vengono poi rilevati mediante un trasduttore che quantifica l’assorbimento di luce nel tessuto biologico, riproducendo così la forma geometrica del campione.
L’imaging fotoacustico permette, quindi, di fornire immagini ad elevata risoluzione ad una profondità che supera i 5 cm nei tessuti biologici.
I dettagli del nuovo dispositivo
Il dispositivo progettato dai ricercatori in Corea Del Sud integra nella propria struttura sia un trasduttore a ultrasuoni con elettrodi trasparenti, sia un manipolo laser. A differenza del convenzionale trasduttore opaco, quello trasparente consente un allineamento delle ottiche dei dispositivi e, di conseguenza, una riduzione delle dimensioni di tutto il sistema (Figura 3).
Questo trasduttore utilizza, inoltre, un cristallo di PMN-PT (piombo magnesio niobato-titanato di piombo) che, avendo proprietà piezoelettriche, risulta particolarmente adatto alla generazione di onde a bassa frequenza. I ricercatori hanno testato questo innovativo dispositivo ‘’in vivo’’ sui topi riuscendo a localizzare con successo un linfonodo sentinella alla radice dell’arto. Hanno inoltre studiato la capacità del dispositivo di rilevare il melanoma identificando i linfonodi con successo.
Prospettive future
Per quanto l’utilizzo del dispositivo nella pratica medica sia ancora solo in via sperimentale, gli studi condotti finora hanno mostrato risultati molto positivi sia in termini di efficacia che di sicurezza.
Ad oggi, tale sistema di ricerca fotoacustico è forse il primo strumento di rilevamento radiation-free per la localizzazione del linfonodo sentinella. Lo studio ha mostrato in modo determinante come tale tecnica sia valida ed applicabile ad altri tumori come il melanoma, costituendo di fatto un nuovo, potenziale punto di lancio dell’imaging moderno.
Fonti e approfondimenti
- ScienceDirect – A photoacoustic finder fully integrated with a solid-state dye laser and transparent ultrasound transducer
- AOTS Sanità – La linfoscintigrafia pre-operatoria nel tumore della mammella
- Knowledge Share – Agente di contrasto per diagnosi fotoacustica
- Villa Malfalda – Credits for the cover picture of the news on this page
