Sviluppo della tomografia fotoacustica

Il cancro colpisce quasi il 50% delle persone nel Regno Unito e rappresenta circa il 30% di tutti i decessi. Per quasi tutti i tumori, sia la prognosi che il trattamento dipendono fondamentalmente dal grado di diffusione alla diagnosi, cioè dallo stadio del tumore. Ad esempio, il cancro intestinale in fase iniziale (colorettale) confinato alla parete intestinale ha un tasso di guarigione di quasi il 95% mentre è inferiore al 50% nel momento in cui si è diffuso ai linfonodi (LN). Allo stesso modo, i pazienti con coinvolgimento di LN da carcinoma mammario possono richiedere un intervento chirurgico più esteso per rimuovere il linfonodo interessato e avere una sopravvivenza a lungo termine inferiore rispetto ai pazienti senza malattia di LN, anche con piccoli volumi di tumore linfonodale. Lo stesso vale per la maggior parte delle altre neoplasie di organi solidi. Quindi, come principio oncologico generale, i pazienti con malattia avanzata richiedono spesso un trattamento più aggressivo come la chemioterapia preoperatoria (neo-adiuvante), la radioterapia o entrambe; e di solito necessitano di interventi chirurgici/radioterapici più estesi quando viene istituito il trattamento definitivo.

Tale processo decisionale terapeutico dipende fondamentalmente dalla conoscenza anticipata del fatto che un particolare paziente abbia o meno una diffusione della malattia. Ciò, a sua volta, richiede una batteria di test progettati per individuare con precisione l'estensione e la posizione anatomica della diffusione del cancro in tutto il corpo. Ciò si ottiene in genere tramite una combinazione di test di imaging medico (come ultrasuoni, tomografia computerizzata [TC], risonanza magnetica [MRI] e tecniche di medicina nucleare, ad es. tomografia ad emissione di positroni [PET]) e prelievo tissutale (biopsia). Sfortunatamente, queste tecniche sono imperfette, sia per la stadiazione locale del cancro primario che per la sua diffusione ai LN locali. Ad esempio, in alcuni tumori, oltre il 50% dei LN maligni misura meno di 10 mm, il cut-off più comunemente utilizzato per definire un linfonodo anomalo utilizzando l'imaging medico convenzionale[9]. Pertanto, per molti tumori è pratica comune trattare l'intero gruppo LN regionale, mediante rimozione chirurgica o radioterapia. Questa strategia comporta il rischio di un trattamento eccessivo per molti e introduce gli effetti avversi associati a un danno tissutale così esteso. Per quanto riguarda i tumori primitivi, l'esatta estensione della diffusione locale del tumore può determinare se si può ottenere o meno una resezione locale limitata piuttosto che un'escissione più radicale. Un test rapido, non invasivo e ben tollerato che potrebbe migliorare la stadiazione del cancro linfonodale locale e regionale sarebbe di grande valore clinico, poiché consentirebbe immediatamente strategie di trattamento individualizzate più accurate.

La tomografia fotoacustica (PAT) è una tecnologia relativamente nuova che potrebbe essere in grado di aiutare a soddisfare questa urgente esigenza clinica. PAT si basa sull'assorbimento della luce generata dal laser di specifiche lunghezze d'onda (spesso nello spettro infrarosso) da componenti intrinseche del tessuto ripreso. Tale assorbimento provoca l'emissione di onde sonore, che sono ultrasoniche (ad es. frequenza molto alta). Le immagini possono quindi essere ricostruite in modo simile a quello impiegato da uno scanner ad ultrasuoni clinico. Con l'imaging a più lunghezze d'onda, la distribuzione tissutale di acqua, lipidi (grassi) ed emoglobina (nei globuli rossi e quindi nei vasi sanguigni) può essere mappata con una risoluzione estremamente elevata (~ 100 micron), aumentando la possibilità che PAT possa rappresentare il piccolo volume tumore che le tecniche esistenti non possono.