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Medical
MEDICAL 14 -
MAGGIO 2017
rispetto a quella delle attuali radiografie, nelle quali il rischio
di ionizzare le molecole sane è pur sempre non trascurabile.
Tanti e tali vantaggi inducono a prevedere rosse prospettive
per questa tecnologia innovativa.
Scanner palmare
Quantel Laser
sviluppa dal 1993 anche laser medicali con la
sua divisione Quantel Medical. Questa primavera ha realiz-
zato uno scanner portatile per l’analisi fotoacustica, che può
essere adoperato non solo dai medici senza alcun addestra-
mento specifico, ma anche da semplici infermieri o allenatori
sportivi. Come sorgente laser vengono usati quaranta diodi
posti su un nastrino lungo 10 mm per una superficie lumino-
sa effettiva di 5x1 mm, che attraversa un’ottica di micro lenti
cilindriche e perciò la scansione sul tessuto organico ha un’a-
rea effettivamente colpita di 20x5 mm. Il driver di comando
brevettato fa emettere loro impulsi luminosi con durata re-
golabile da 30 a 100 ns e con circa 1 mJ di energia, mentre la
lunghezza d’onda si può regolare nei valori di 805, 915, 940 o
980 nm in funzione del tessuto da esaminare. L’efficienza di
conversione dell’energia dalla forma elettrica a quella ottica è
del 30%e ciò consente di alimentare il tutto con 2Wdi poten-
za media. Lo strumento genera un’immagine su un display
dove il software consente di individuare istantaneamente le
problematiche cardiovascolari, alcuni agenti cancerogeni e
numerose patologie muscolari.
Scansioni PAI 3D
Recendt
nasce con l’acronimo Research Center for Non De-
structive Testing per dedicarsi allo sviluppo di sensori non inva-
sivi con l’avvallo della società Upper Austrian Research forma-
tasi per promuovere la collaborazione fra università e imprese
austriache impegnate nella ricerca di tutte le nuove tecnologie
a elevato valore aggiunto. Nei loro laboratori sono riusciti a
perfezionare l’imaging fotoacustico fino a ottenere visualizza-
zioni a elevatissima risoluzione di bersagli con dimensioni sub
micrometriche all’interno di involucri semi trasparenti. Oltre
che per le applicazioni industriali, questa tecnologia può di-
ventare un’ottima sostituta dei raggi X per le mammografie e i
test sugli organi particolarmente a rischio, come
ad esempio il cervello, che pare tollerare bene
alcuni di questi test. Il laser utilizzato da Recendt
riesce a focalizzare in 1x1x1 μm degli impulsi
dell’ordine dei femtosecondi mentre l’array
brevettato dei rivelatori Integrating Line Detec-
tors (ILD) può essere posizionato per rilevare le
onde acustiche emanate dal bersaglio nelle tre
direzioni spaziali e ottenere così una rappresen-
tazione 3D molto utile per visualizzare le altera-
zioni asimmetriche delle molecole.
PAMmography
Nel dipartimento di
Biomedical Photonic Ima-
ging (BMPI)
dell’università olandese di Twente
è stata realizzata e sperimen-
tata una strumentazione
ambulatoriale di PAMmo-
graphy o Photoacoustic
Mammography, costituita
da uno scanner palmare che
la donna può passare sulla
superficie delle mammelle
da sola mentre il personale
medico si limita a guardare
sul monitor per verificare se
lo strumento rileva qualsivo-
glia principio di metastasi mammaria. Oltre a essere molto
più precisa rispetto alle radiografie, questa tecnica è più gra-
dita alle donne e non crea alcun tipo di inestetismo. Gli stessi
ricercatori olandesi ne hanno realizzato una versione detta
PhotoAcoustic Computed Tomography (PA-CT) o tomogra-
fia fotoacustica computerizzata, nella quale si inserisce un dito
in una sede circolare irradiata da un laser mentre tutt’attor-
no un array di trasduttori ultrasonici rileva le onde acustiche
generate, facendo delle vere e proprie scansioni circolari di
ogni sezione del dito per tutta la sua lunghezza. Questo serve
per rilevare la propensione a svilupparemalattie reumatiche e
ossee come ad esempio l’artrite o l’osteoporosi e curarle pre-
ventivamente.
Laser per PAI
Litron Lasers
ha sviluppato nuovi laser impulsati al ND:YAG di
tipo Q-switched, nei quali l’effetto laser viene appositamente
modulato in modo tale da generare sequenze di impulsi adatte
all’imaging fotoacustico. La potenza prodotta va dalla decina
al centinaio di mJ e le frequenze nel visibile e nell’infrarosso
sono scelte perché chiaramente dimostrate come non dannose
anche se gli impulsi attraversano qualche cm di tessuto organi-
co. All’uscita del laser un filtro Optical Parametric Oscillator
(OPO) consente di regolare la durata degli impulsi nell’ordine
dei nanosecondi per adattarli alla tipologia dei test da effettua-
re di volta in volta. I laser proposti per la visualizzazione PAI
sono Aurora OPO, Aurora II Integra e Aurora II-532 Integra e
sfruttano come materiale attivo i cristalli di beta-
borato di bario (BBO) ma si differenziano per le
lunghezze d’onda generate che sono tutte fine-
mente regolabili e vanno da 410 a 680 nm per il
primo che produce impulsi di 7 ns con larghez-
za di riga di 5 cm
-1
, mentre nel secondo si può
scegliere da 410 a 710 nm oppure da 710 nm a
2,3 μm ma c’è anche in opzione l’ultravioletto
da 205 a 419 nm. Nel terzo si sceglie da 670 a
1064 nm oppure da 1,064 a 2,3 μm e in questo
laser il telaio è più grande e ingegnerizzato per
essere montato sui supporti robotizzati per test a
scansione. In entrambi questi due laser gli impul-
si durano 5 ns, mentre la larghezza di riga scende
rispettivamente a 3 e a 4 cm
-1
.
Fig. 3
– Alla University of Twente
olandese sono state messe a punto
la PAMmography, o mammografia
fotoacustica, e la PhotoAcoustic
Computed Tomography, o tomogra-
fia fotoacustica computerizzata
Fig. 4
– Il laser per imaging fotoa-
custico Litron Lasers Aurora OPO
genera impulsi con durata di 7 ns
e larghezza di riga di 5 cm-1 nelle
lunghezze d’onda che vanno da 410
a 680 nm