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XX

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