Il contrasto di fase migliora la mammografia
Con l'aiuto dei raggi X a contrasto di fase, i ricercatori dell'ETH di Zurigo, dell'Istituto Paul Scherrer (PSI) e dell'Ospedale Cantonale di Baden sono riusciti a produrre mammografie che possono essere utilizzate per valutare con maggiore precisione il cancro al seno e i suoi precursori. La procedura potrebbe aiutare a utilizzare le biopsie in modo più mirato e a migliorare gli esami di follow-up.
I ricercatori hanno ulteriormente sviluppato una procedura di imaging per la mammografia: la mammografia a contrasto di fase a raggi X. Ciò consente di riconoscere il tipo di microcalcificazioni nel tessuto mammario meglio di quanto non avvenga con l'attuale tecnologia mammografica e quindi di attribuirle a una malattia. Questo dovrebbe aiutare a indagare i risultati sospetti in modo più mirato. Uno studio corrispondente è stato appena pubblicato sulla rivista scientifica "Nature Communications".
Il vantaggio della nuova tecnologia è che fornisce immagini estremamente nitide, dettagliate e ad alto contrasto. Consente di rappresentare strutture che non possono essere riconosciute con la mammografia a raggi X convenzionale, o che possono essere riconosciute solo in modo sfocato. I raggi X a contrasto di fase possono essere utilizzati per distinguere tra due tipi di calcificazioni che possono essere presenti in un seno. In futuro, ciò potrebbe aiutare i medici a determinare in modo non invasivo dove è più probabile la presenza di un'alterazione maligna del seno.
Gli esami di screening per il cancro al seno mirano a rilevare precocemente le microcalcificazioni (raggruppate) nel tessuto mammario. Questo perché le calcificazioni di solito si verificano dove le cellule in rapida divisione muoiono. Pertanto, spesso indicano una malattia in fase iniziale. Tuttavia, le mammografie non consentono di trarre conclusioni definitive sulla causa delle calcificazioni, quindi i medici prelevano biopsie di tessuto per formulare una diagnosi. I campioni vengono poi analizzati al microscopio da specialisti in patologia. Solo in questo modo è possibile determinare con esattezza la malattia che ha causato le calcificazioni.
I raggi X a contrasto di fase entrano nella pratica clinica quotidiana
Da diversi anni gli scienziati del PSI studiano come il contrasto di fase dei raggi X possa essere utilizzato per l'imaging. Per molto tempo si è ritenuto impossibile utilizzare i raggi X usati in clinica per il metodo del contrasto di fase, perché non sono coerenti e sono composti da lunghezze d'onda diverse. "Il fatto che siamo riusciti a sviluppare un nuovo metodo di imaging più significativo è un grande passo avanti verso la sua applicazione nella pratica clinica quotidiana", afferma Marco Stampanoni, professore presso l'Istituto di ingegneria biomedica dell'ETH di Zurigo e responsabile del gruppo di tomografia a raggi X del PSI. Ha anche ricevuto un ERC Consolidator Grant nel 2012 per il suo obiettivo di portare il contrasto di fase a raggi X nella clinica.
I raggi X a contrasto di fase non misurano solo la forza con cui il tessuto assorbe i raggi X, ma anche il modo in cui il tessuto devia (diffrange) la radiazione lateralmente e come influenza la sequenza della depressione e del picco di oscillazione dell'onda di radiazione - la cosiddetta fase. Il comportamento complessivo della diffusione varia anche a seconda del tipo di tessuto.
Per misurare lo spostamento di fase, gli scienziati utilizzano tre reticoli molto sottili. Il primo si trova subito dopo la sorgente di raggi X. Assicura che l'oggetto sia illuminato con la coerenza necessaria. Un altro reticolo è posizionato dopo l'oggetto e genera un segnale di interferenza che viene analizzato dal terzo reticolo. I ricercatori utilizzano algoritmi per ottenere le proprietà di assorbimento, fase e diffusione dell'oggetto dal segnale di interferenza. Queste informazioni possono essere utilizzate per generare immagini nitide e ad alto contrasto che mostrano i tessuti molli in modo particolarmente dettagliato.
Una scoperta casuale porta al successo
Questo sviluppo è iniziato con una scoperta inaspettata del collega del Prof. Stampanoni, Zhentian Wang: "Per caso, durante i miei esperimenti con la tecnica del contrasto di fase, ho osservato che le microcalcificazioni nel tessuto mammario differiscono nei loro segnali di assorbimento e diffusione. Questa è stata l'indicazione decisiva che i diversi tipi di calcificazioni potevano essere fotografati con il nuovo metodo", spiega Wang. Wang ha poi spulciato la letteratura medica e ha trovato studi che mostravano che un certo tipo di calcificazione è più frequentemente associato al cancro al seno. "Questo mi ha fatto capire che la mia osservazione poteva essere interessante per la diagnosi del cancro al seno", spiega il ricercatore.
Rilevante dal punto di vista clinico
L'elevato potenziale del nuovo metodo è confermato anche dai medici che hanno lavorato a questo studio: "Speriamo che il metodo sia in grado di indicare meglio la zona del tessuto mammario da sottoporre a biopsia rispetto alla mammografia convenzionale", afferma Rahel Kubik, primario dell'Istituto di radiologia dell'Ospedale cantonale di Baden. La radiologa sottolinea che il metodo non è ancora pronto per l'uso in clinica, poiché deve prima essere valutato su un numero maggiore di casi. "Tuttavia, il fatto che i risultati del nuovo metodo possano essere assegnati ai diversi tipi noti di calcificazione microscopica ci dà fiducia", conferma Gad Singer, primario dell'Istituto di Patologia dell'Ospedale Cantonale di Baden.
La possibilità di trasferire la tecnologia alla clinica dipende non da ultimo dalla dose di radiazioni necessaria. "L'obiettivo sarà quello di migliorare la qualità, la risoluzione e la diagnostica con la dose di radiazioni di una mammografia convenzionale, in modo da poter valutare i tumori con maggiore precisione", afferma Nik Hauser, primario della Clinica femminile e responsabile del Centro interdisciplinare del seno dell'Ospedale cantonale di Baden. "Se riusciamo a individuare e delineare i tumori con maggiore precisione e questo consente di effettuare valutazioni più precise prima di un intervento, il nuovo metodo si affermerà rapidamente", è convinto. Secondo Hauser, sono state gettate le basi per un nuovo tipo di dispositivo. "Siamo ottimisti sul fatto che presto saremo in grado di presentare ulteriori risultati".
Finora i ricercatori hanno lavorato con un prototipo. Questo non è ancora adatto all'uso in clinica. Inoltre, inizialmente hanno analizzato campioni di tessuto mammario, ma non direttamente i pazienti. "Uno dei nostri prossimi obiettivi sarà quello di sviluppare un dispositivo adatto all'uso clinico", afferma Marco Stampanoni.
Riferimento alla letteratura
Wang Z, Hauser N, Singer G, Trippel M, Kubik-Huch RA, Schneider CW, Stampanoni M. Classificazione non invasiva delle microcalcificazioni con la mammografia a raggi X a contrasto di fase. Nature Communications, pubblicato online il 15 maggio 2014. DOI: pagina esterna10.1038/ncomms4797