Indagine su lipedema, linfedema e malformazioni vascolari mediante tomografia optoacustica multispettrale (MSOT)

Ad oggi, i percorsi diagnostici delle patologie che comportano un'alterata architettura del tessuto adiposo sono solitamente lenti e dipendono fortemente dall'esperienza dell'esaminatore, per cui spesso sono necessari diversi anni prima che il paziente venga adeguatamente trattato. Gli attuali metodi di imaging per la valutazione quantitativa del tessuto adiposo sottocutaneo forniscono solo risultati non specifici. Con il nostro studio, i ricercatori presentano un nuovo metodo di imaging per l’esame del tessuto adiposo.

L'optoacustica è un innovativo metodo di imaging ibrido che combina l'elevato contrasto dell'imaging ottico con l'alta risoluzione dell'acustica. Il sistema MSOT utilizzato è costituito da un laser nella gamma di lunghezze d'onda visibili del vicino infrarosso e del lontano infrarosso (660 nm -1300 nm) e un sensore a ultrasuoni collegato a un computer. Utilizzando componenti ottici, l'area da misurare viene illuminata con impulsi luminosi ultracorti di lunghezza d'onda selezionabile. La luce viene assorbita in misura diversa all'interno dell'oggetto, a seconda delle proprietà del tessuto. La luce laser stimola i cromofori nel corpo umano come l'emoglobina o la melanina, che si traduce in un'espansione e successiva contrazione del tessuto, il cosiddetto effetto termoelastico. Le fluttuazioni microscopiche locali del volume emettono onde di pressione nella gamma degli ultrasuoni (effetto fotoacustico). La superficie della pelle viene scansionata utilizzando microstage ad alta precisione. In ogni posizione, i segnali ultrasonici generati dall'impulso luminoso vengono registrati tomograficamente all'esterno dell'oggetto utilizzando il rilevatore e memorizzati sul computer. Con l'aiuto di speciali algoritmi, le proprietà del tessuto possono essere ricostruite sul computer dal segnale ecografico misurato. MSOT consente l'imaging non invasivo e non ionizzante con elevata risoluzione spaziale (80 μm), che consente la visualizzazione specifica di pigmenti tissutali endogeni come fibre di collagene, grasso, melanina, ossiemoglobina e deossiemoglobina. I laser per stimolare alcuni cromofori sono già ampiamente utilizzati in campo terapeutico in dermatologia; i loro effetti e gli effetti collaterali sono noti e sono minimi o inesistenti quando viene selezionata un'energia adeguata. La profondità di penetrazione di MSOT è significativamente maggiore rispetto ad altri metodi di imaging ottico.

Inoltre, questo sistema di misurazione non invasivo e in tempo reale può essere utilizzato in numerose questioni cliniche quotidiane che altrimenti richiederebbero metodi più invasivi come la TC o la RM. Oltre all'esame dell'architettura del tessuto adiposo, la MSOT potrebbe essere utilizzata prima e dopo l'intervento per visualizzare i vasi, ad esempio per ottimizzare o addirittura consentire principalmente la perfusione dei lembi. Lo scopo è visualizzare e analizzare l'architettura del tessuto adiposo sottocutaneo nei pazienti sottoposti a chirurgia plastica utilizzando MSOT.

Lo studio è concepito come uno studio prospettico di coorte di soggetti reclutati dalla popolazione di pazienti sottoposti a chirurgia plastica. Le misurazioni MSOT vengono effettuate su 50 soggetti con tessuto adiposo sottocutaneo clinicamente sano e su 50 soggetti con alterazioni del tessuto adiposo sottocutaneo (ad es. lipedema). I dati registrati vengono quantificati e confrontati.

I soggetti del test per questo studio vengono reclutati dalla clinica e dal policlinico di chirurgia traumatologica, ortopedia e chirurgia plastica. In particolare, i pazienti vengono reclutati negli orari speciali di consultazione di chirurgia plastica.

Tutti i presenti indossano occhiali di protezione laser. Una pellicola di gel per ultrasuoni viene applicata su circa 1 cm² di pelle in diversi punti delle estremità selezionate del paziente e il rilevatore viene posizionato sulla pellicola di gel. Queste aree della pelle vengono quindi scansionate e le aree da esaminare vengono illuminate con impulsi luminosi ultracorti di una lunghezza d'onda selezionabile. Le onde sonore risultanti vengono rilevate con sensori a ultrasuoni, ricostruite sul computer e separate spettralmente. Una singola misurazione dura circa 5 minuti. Compresa la preparazione, la misurazione delle tre aree cutanee richiederà circa 20 minuti. In questo progetto non sono previste procedure invasive.

Le aree scansionate vengono esportate dal software come materiale immagine e archiviate con pseudonimo. C'è anche una documentazione fotografica dei tessuti molli scansionati. Anche queste foto vengono salvate. Per documentare i dati sanitari viene compilato un modulo di documentazione del lipedema.

La modalità optoacustica non necessita di radiazioni ionizzanti e si basa esclusivamente sulla rilevazione delle onde acustiche indotte dalla luce laser. Sia la tecnologia dell'irradiazione con vari laser che l'ecografia sono già ampiamente utilizzate nella diagnosi e nel trattamento delle malattie della pelle. Pertanto, i loro effetti collaterali sono molto prevedibili e, con energie opportunamente selezionate, minimi o inesistenti. Per eccitare i segnali optoacustici vengono utilizzati laser pulsati di classe 4 nella gamma del visibile e del vicino infrarosso (660 - 1300 nm) con una durata dell'impulso molto breve (9 ns). L'American National Standards Institute (ANSI) ha fissato valori limite per l'uso di laser di questo tipo, che non vengono superati negli esperimenti. In teoria, errori di trattamento, come la scelta di un livello di energia troppo elevato, possono causare danni ai tessuti a seconda del laser utilizzato. I laser nella zona dell'emoglobina cromofora possono causare danni vascolari termici ai vasi sempre più piccoli. Se si scelgono energie molto elevate, il risultato massimo potrebbe essere un danno locale all'epidermide con conseguente cicatrice locale, simile a un'ustione.

Poiché questi effetti sono noti grazie ad anni di esperienza nell'uso diffuso, nel corso di questo studio non è previsto nessuno di questi effetti collaterali.

La valutazione delle onde sonore generate mediante l'ecografia è considerata sicura e non sono previsti effetti collaterali.

La luce laser viene diretta sulla pelle tramite il rilevatore. La luce laser può quindi penetrare verso l'esterno solo indirettamente attraverso la diffusione e teoricamente raggiungere gli occhi delle persone circostanti. Poiché la luce laser con le specifiche sopra indicate può essere dannosa per gli occhi, si presta attenzione che tutti i presenti indossino occhiali di protezione laser durante la misurazione. Non esiste praticamente alcun rischio di lesioni agli occhi quando si indossano occhiali di protezione laser.

I criteri individuali di sospensione includono intolleranze e reazioni come arrossamento. Gli effetti indesiderati descritti in precedenza durante il trattamento comprendono arrossamento e danno vascolare termico ai tessuti molli o effetti collaterali percepiti soggettivamente. Un altro criterio individuale di conclusione è la revoca del consenso dei soggetti del test a partecipare allo studio o il rifiuto di indossare occhiali di protezione laser.

I criteri di conclusione per lo studio complessivo includono: difetto irreversibile nel sistema di monitoraggio (MSOT), perdita di tutti i dati. Arrossamento con vescicole nel senso di ustioni cutanee di grado IIa (non ancora descritte).

Lo scopo di questo progetto pilota è descrivere la microarchitettura del tessuto adiposo sottocutaneo in pazienti con e senza alterazioni cutanee (ad es. lipedema) utilizzando MSOT. La capacità di visualizzare questi cambiamenti potrebbe portare a una migliore comprensione della fisiologia e della fisiopatologia della pelle.

Durante lo svolgimento dell'indagine, vengono osservate le seguenti linee guida e leggi:

• Dichiarazione di Helsinki (2013) integrata da Venezia 1983 e Hong Kong 1989
• Il voto del comitato etico locale viene ottenuto dal responsabile dell'indagine scientifica
• L'avvio e lo svolgimento dell'indagine sono vincolati al voto del comitato etico. Una volta completata l'indagine, un rapporto o una pubblicazione viene presentata al comitato etico
• Il consenso dei soggetti viene dato volontariamente dopo che i rischi sono stati spiegati. I soggetti del test non ricevono alcun compenso
• Il consenso può essere revocato in qualsiasi momento senza indicarne le ragioni
• Se il partecipante si ritira dallo studio, il materiale informativo già ottenuto verrà distrutto oppure verrà chiesto al soggetto se è d'accordo con la valutazione del materiale
• I nomi dei soggetti del test e tutte le altre informazioni riservate sono soggetti al segreto medico e alle disposizioni della legge federale sulla protezione dei dati (BDSG) - - I dati dei soggetti possono essere trasmessi solo in forma pseudonimizzata. I terzi non hanno accesso ai documenti originali
• Prima dell'inizio dello studio, i soggetti del test vengono informati per iscritto e oralmente sulla natura e la portata degli esami previsti, in particolare sui possibili benefici per la loro salute e sugli eventuali rischi. Il consenso dei partecipanti è documentato mediante la sottoscrizione del modulo di consenso