I ricercatori della Purdue University stanno sviluppando un nuovo sistema di imaging biomedico che combina la tecnologia ottica e la tecnologia ad ultrasuoni per migliorare la diagnosi di malattie potenzialmente letali. Nella rivista Photoacoustics, sono stati pubblicati i risultati del loro studio su una sonda fotoacustica regolabile con una migliore distribuzione della luce e qualità dell'immagine.

Cos’è e come funziona la tomografia fotoacustica

La tomografia fotoacustica (PAT) è una tecnica non invasiva che converte l'energia ottica assorbita in segnale acustico. La luce pulsata viene inviata nel tessuto corporeo, creando un piccolo aumento di temperatura che provoca l'espansione del tessuto e crea una risposta acustica che può essere rilevata da un trasduttore a ultrasuoni. I dati degli ultrasuoni vengono utilizzati per visualizzare il tessuto. L'informazione compositiva fornisce dati su dove si trovano sangue e lipidi. L'obiettivo finale è migliorare la cura dei pazienti. Il sistema fornisce informazioni di composizione del tessuto corporeo in tempo reale senza la necessità di agenti di contrasto e con una migliore profondità di penetrazione rispetto alle tecniche ottiche convenzionali. La tomografia fotoacustica può essere utilizzata per rilevare o monitorare molte patologie, tra cui malattie cardiovascolari, diabete e cancro. I Centri per la prevenzione e il controllo delle malattie includono queste malattie nell’elenco dei i problemi più comuni, costosi e prevenibili di tutti i problemi di salute. Le malattie cardiache e il cancro sono la causa del decesso di una persona su quattro all'anno negli Stati Uniti. Più del 9% della popolazione ha il diabete. Il costo di queste tre malattie negli Stati Uniti è di oltre 718 miliardi di dollari all'anno. Ciò significa che vi è un grande bisogno di imaging medico: provare a diagnosticare queste malattie in anticipo può contribuire a fornire una migliore cura al paziente. Tra gli altri potenziali utilizzi della tomografia fotoacustica vi è la mappatura della deposizione lipidica all'interno della parete arteriosa, la misurazione dei danni al tessuto cardiaco e le biopsie tumorali. L'uso della tomografia fotoacustica per le biopsie tumorali intraoperatorie potrebbe aiutare i chirurghi ad assicurare la rimozione completa del cancro.

Una nuova sonda fotoacustica

Una delle sfide della tomografia fotoacustica è il miglioramento della profondità di penetrazione e del rapporto segnale/rumore rispetto agli assorbitori ottici. I ricercatori hanno ipotizzato che la creazione di tecniche di manipolazione ottica per massimizzare la densità dei fotoni potesse fornire una soluzione. Come risultato, hanno creato un supporto fotoacustico motorizzato che consente agli utenti di manovrare facilmente i fasci di fibre ottiche per accordare la profondità in cui la luce è focalizzata, migliorando la profondità di penetrazione della luce e il rapporto segnale-rumore delle immagini.

I ricercatori hanno dimostrato che è possibile sviluppare una sonda PAT avanzata per l'imaging composizionale di tessuti profondi ad alta risoluzione. L’ulteriore ottimizzazione di una sonda PAT sintonizzabile ha il potenziale per migliorare la qualità dell'immagine per varie applicazioni precliniche e cliniche.

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