Un nuovo scanner a raggi X individuerà i tumori con rapidità e precisione

Come riportato sulla rivista Scientific Reports, molte delle idee alla base del prototipo "scanner X" sono state originariamente concepite per la sicurezza aerea, nel perseguimento di un migliore rilevamento di ordigni, adottando poi la medesima tecnologia per diverse applicazione scientifiche e mediche.

Joel Greenberg, capo del progetto e professore di ingegneria presso la facoltà di fisica medica della Duke University, ha affermato: "Sia che tu stia cercando di individuare una bomba in una borsa o un tumore in un copro umano, la fisica è più o meno la stessa. Da un punto di vista ingegneristico però i vincoli sui due campi sono molto diversi. Abbiamo quindi costruito questo dispositivo il più piccolo possibile e con un'alta risoluzione per dimostrare che il nostro approccio potrebbe essere utilizzato per una serie di applicazioni molto diverse".

La tecnologia consiste in un sistema ibrido a raggi X che combina la radiografia a trasmissione convenzionale con la tomografia a diffrazione. Il primo metodo prevede la misurazione dei raggi X che passano direttamente attraverso un oggetto, il secondo invece, comporta con la raccolta di informazioni sull'angolo di deflessione e sulla lunghezza d'onda del fascio che viene disperso (o rimbalzato) su un oggetto, fornendo così una sorta di "impronta digitale" unica per la struttura atomica di quel materiale.

Tuttavia uno degli ostacoli nell'adottare questa tecnologia è che il segnale disperso è in genere molto debole e complesso, traducendosi in pochissimi raggi X che raggiungono il rilevatore per ogni immagine acquisita, portando così a lunghi ritardi mentre lo scanner raccoglie dati per il lavoro in corso.

L'approccio del team di ricerca utilizza invece un'apertura codificata, una sorta di scudo perforato che consente ai raggi X che viaggiano in diverse angolazioni di passare attraverso i suoi fori, riconoscendo lo schema esatto utilizzato per bloccare i raggi, che un computer può utilizzare per elaborare il segnale più grande e complesso. Questo consente ai ricercatori di raccogliere abbastanza raggi per identificare il materiale in un lasso di tempo molto più breve.

Durante lo studio, il team ha sviluppato un nuovo metodo per creare aperture codificate 3D di alta qualità, progettando anche una nuova macchina end-to-end con un'interfaccia utente ed un ingombro ridotto, il cui prototipo, realizzato con componenti standard, è ora utilizzato nell'imaging medico.

Lavorando con i colleghi della Duke Health, i ricercatori hanno scansionato le biopsie dei tessuti potenzialmente cancerosi prima che fossero inviate ai patologi, con il risultato che non solo i dati finali corrispondevano in modo accurato alle diagnosi cliniche, ma addirittura che lo scanner distingueva anche in modo affidabile tra i sottotipi di tessuto all'interno, ed intorno, al tessuto canceroso.

L'obiettivo finale sarà quello di avere uno di questi dispositivi in ogni sala operatoria, in modo che i chirurghi possano ottenere una diagnosi istantanea non appena il cancro viene rimosso, potendo così immediatamente verificare se sono presenti ulteriori cellule cancerose sui bordi.