Il nuovo design migliora notevolmente la sensibilità degli strumenti di mammografia ottica, fino a 1000 volte.
La mammografia ottica e la luce rossa, l’innovazione
È stata sviluppata la Mammografia ottica, o OM, che utilizza luce rossa o infrarossa innocua, da utilizzare in combinazione ai raggi X per la diagnosi o il monitoraggio nei casi di tumore al seno che richiedono ripetute immagini. In questo modo si possono evitare elevate quantità di radiazioni ionizzanti.
Il contesto: i numeri del tumore al seno
Secondo le stime del National Cancer Institute, nel 2017 ci sono state circa 252.710 nuove diagnosi di cancro al seno negli Stati Uniti.
Molte di queste diagnosi sono fatte usando la mammografia a raggi X. Sebbene standard e ampiamente utilizzata, l’imaging a raggi X per il cancro al seno soffre sia di bassa sensibilità (50-75%) sia dell’uso di radiazioni ionizzanti che non possono essere considerate completamente sicure.
Il suo uso è infatti limitato dall’età, dal peso o dall’indice di massa corporea del paziente.
Sono talvolta suggerite altre tecniche di imaging, come la risonanza magnetica e gli ultrasuoni, ma nessuno dei due è un sostituto efficace per la mammografia a raggi X.
Un nuovo strumento per diagnosticare il tumore al seno
Lo strumento di recente sviluppo sostituisce due tubi fotomoltiplicatori (PMT) di strumenti esistenti con una sonda a otto canali che coinvolge fotomoltiplicatori di silicio (SiPM) e un convertitore da tempo a digitale multicanale. Queste modifiche eliminano una fase di pre-scansione che richiede tempo per evitare danni alle PMT. Oltre alla maggiore sensibilità, il nuovo strumento è sia più robusto che più economico.
Diagnosi del cancro al seno, un crescente interesse nei metodi
I metodi di imaging ottico hanno suscitato un crescente interesse per la diagnosi del cancro al seno poiché sia la luce visibile che quella a infrarossi sono altamente sensibili al volume del sangue e all’ossigenazione. I tumori sono caratterizzati da un elevato volume di sangue dovuto all’aumentata vascolarizzazione che si verifica quando i tumori crescono.
L’OM può essere utilizzato per misurare il volume di sangue, l’ossigenazione, il contenuto di lipidi, acqua e collagene per un’area sospetta identificata mediante imaging a raggi X standard. Le misurazioni del collagene sono particolarmente importanti poiché questa specie è nota per essere coinvolta nell’insorgenza e nella progressione del cancro al seno.
Gli svantaggi della mammografia ottica
Uno dei principali svantaggi dell’imaging OM è la scarsa risoluzione spaziale finora raggiunta. Tumori di cancro al seno più grandi di 1 centimetro sono molto pericolosi e più probabili portare alla morte, quindi una tecnica di screening di successo deve essere in grado di risolvere lesioni più piccole. Questo rimane un problema, ma la combinazione di OM con altri metodi di imaging mostra alcune promesse.
Il vantaggio della mammografia ottica
Un possibile vantaggio per OM, tuttavia, è che solo una leggera pressione deve essere applicata al tessuto mammario, in netto contrasto con la tecnica standard per l’imaging a raggi X. Infatti, la compressione del seno tende a ridurre il volume del sangue nel tessuto, che interferirebbe con l’immagine OM, quindi alcuni rivelatori OM tridimensionali sviluppati non utilizzano alcuna compressione ma, piuttosto, circondano il tessuto mammario con anelli di sorgenti di luce.
Le considerazioni
Mentre la scarsa risoluzione spaziale dei metodi OM rimane una sfida, il metodo mostra una promessa per l’uso nella chemioterapia pre-chirurgica. Come spiega Edoardo Ferocino, Politecnico di Milano, Italia, il co-autore del lavoro, “Questa tecnica è in grado di fornire informazioni sull’esito della chemioterapia solo poche settimane dopo l’inizio del trattamento, o forse anche prima“. Il gruppo di Ferocino sta pianificando studi clinici per esplorare l’uso dell’OM per monitorare e prevedere l’esito della chemioterapia.
Il progetto
I ricercatori a Milano stanno lavorando con un consorzio più grande per un progetto noto come SOLUS, “Smart Optical and Ultrasound Diagnostics of Breast Cancer”. Questo progetto è finanziato dall’Unione europea attraverso il programma di ricerca e innovazione di Orizzonte 2020 e mira a combinare i metodi di imaging ottico con gli ultrasuoni per migliorare la specificità nella diagnosi del cancro al seno.