Quest'anno, il Mondo della fisica il team ha selezionato un'innovazione medica come La svolta dell'anno: lo sviluppo di un ponte digitale che ripristina la comunicazione tra il cervello e il midollo spinale, consentendo a un uomo paralizzato di stare in piedi e camminare in modo naturale. Abbiamo anche riferito di molti altri progressi dell'ingegneria neurale, inclusa una neuroprotesi ripristina la comunicazione a chi non può parlare e un impianto pluripremiato che potrebbe aiutare regolare la pressione sanguigna nelle persone con lesioni del midollo spinale.
E questo è solo un esempio dell’impatto della ricerca legata alla fisica sul settore sanitario. Nel 2023 abbiamo scritto di una serie di progressi nel campo della fisica medica e della biotecnologia, da rivelatori a conteggio di fotoni che producono immagini di alta qualità con meno mezzi di contrasto rispetto agli idrogel che aiutano far crescere nuovo tessuto cerebrale a terapia protonica FLASH shoot-through. Ecco alcuni altri punti salienti che hanno attirato la nostra attenzione.
Il romanzo affronta la medicina nucleare
Tra i molti sviluppi nella tecnologia della tomografia a emissione di positroni (PET) annunciati quest’anno, un gruppo di ricerca diretto al Memorial Sloan Kettering Cancer Center e all’Università Complutense di Madrid ha ideato un nuovo metodo di ricostruzione delle immagini che consente in vivo imaging di due diversi traccianti PET contemporaneamente. Questa tecnica "PET multiplex", che aumenta la quantità di informazioni ottenibili durante una singola scansione, può essere implementata su sistemi PET preclinici o clinici senza dover modificare l'hardware o il software di acquisizione delle immagini.
Con l'obiettivo di soddisfare la sempre crescente domanda clinica di scansioni PET, i ricercatori dell'Università di Ghent in Belgio stanno sviluppando un scanner PET total body walk-through. Si prevede che il sistema di imaging verticale da loro proposto, che assomiglia un po’ a uno scanner di sicurezza aeroportuale, sarà più economico e più veloce da usare rispetto agli strumenti PET standard.
E i ricercatori della UC Davis hanno utilizzato la PET total body per eseguire i primi esperimenti su un essere umano Imaging immunoPET della biodistribuzione delle cellule T in tre individui sani e cinque pazienti in convalescenza da COVID-19. La quantificazione della distribuzione e della cinetica delle cellule immunitarie negli esseri umani può far luce su come il sistema immunitario risponde alle infezioni virali e aiutare i ricercatori a sviluppare nuovi vaccini e trattamenti migliorati.
Radioterapia per il futuro
L’introduzione della radioterapia guidata dalla RM, che utilizza la risonanza magnetica per visualizzare i tumori e gli organi circostanti con elevata precisione mentre il paziente è sul lettino di trattamento, consente progressi clinici come la modifica del piano in tempo reale e l’imaging dei tumori in movimento durante l’erogazione del trattamento. Ma i sistemi MR-linac integrati hanno il potenziale per fare molto di più.
I ricercatori dell'Ospedale universitario di Zurigo hanno studiato un approccio chiamato frazionamento adattativo, che sfrutta il movimento tra le frazioni (piuttosto che semplicemente compensarlo) adattando ogni giorno la dose prescritta in base alla distanza tra il tumore e gli organi a rischio (OAR). In altre parole, a un paziente viene prescritta una dose di radiazioni più elevata nei giorni in cui la separazione tumore-OAR è ampia e una dose inferiore nei giorni in cui questa separazione è piccola.
Altrove, un team del Sunnybrook Health Sciences Centre dell’Università di Toronto ha studiato l’uso di Imaging pesato in diffusione (DWI) su un MR-linac per migliorare il trattamento del glioblastoma aggressivo del cancro al cervello. L’idea qui è quella di utilizzare il DWI per identificare le regioni del tumore resistente al trattamento e somministrare dosi più elevate a questi obiettivi.
Un'altra tecnologia da tenere d'occhio è l'introduzione della radioterapia verticale, introdotta da Cura del cancro del Leone. A gennaio abbiamo riportato di a sistema di posizionamento del paziente che consente ai pazienti affetti da cancro di ricevere la radioterapia stando seduti in posizione eretta – invece di doversi sdraiare sulla schiena – una posizione che dovrebbe ridurre il movimento degli organi durante il trattamento e potrebbe anche essere più comoda per il paziente. Da allora, diversi studi hanno confermato i vantaggi di questo approccio verticale per vari tipi di tumore, sono stati effettuati ordini e il sistema di posizionamento è ora in attesa dell'autorizzazione normativa 510(k) per l'uso clinico negli Stati Uniti.
Meraviglie indossabili
Ogni anno assistiamo all'emergere di ingegnosi dispositivi indossabili per innumerevoli nuove applicazioni diagnostiche e di monitoraggio sanitario; e il 2023 non ha fatto eccezione.
Per cominciare, un team guidato dall'Università del Texas ad Austin ha creato un tessuto ultrasottile ed estensibile tatuaggio elettronico che fornisce un monitoraggio cardiaco continuo. Attaccato al torace tramite una medicazione, l’e-tattoo potrebbe rilevare i primi segni di malattie cardiache al di fuori della clinica. Nel frattempo, a trasduttore ultrasonico indossabile sviluppato presso l’Università della California a San Diego potrebbe essere utilizzato per monitorare i pazienti con gravi patologie cardiovascolari, nonché per aiutare gli atleti a tenere traccia del loro allenamento.
Fisica medica e biotecnologie: la nostra ricerca preferita nel 2022
Altri nuovi dispositivi indossabili segnalati quest'anno includono a dispositivo ad anello che misura accuratamente l'intensità con cui chi lo indossa si gratta la pelle, a scanner ad ultrasuoni miniaturizzato che può fornire una diagnosi precoce del cancro al seno, e biosensori auricolari che misurano continuamente e simultaneamente l'attività elettrica del cervello e i livelli di lattato nel sudore.
Infine, i ricercatori dell’Università di Medicina di Vienna hanno progettato un prototipo di bobina per MRI che può essere indossata come un reggiseno sportivo. Il cosiddetto BraCoil è un array di bobine di sola ricezione simile a un giubbotto costituito da elementi di bobina flessibili che consente l'imaging RM 3 T di pazienti sia in posizione supina (sdraiato sulla schiena) che prona (sdraiato sul davanti). Progettato per migliorare il comfort e ridurre i tempi di preparazione e acquisizione, BraCoil ha anche prodotto un miglioramento fino a tre volte del rapporto segnale-rumore rispetto alle bobine standard.
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- Fonte: https://physicsworld.com/a/medical-physics-and-biotechnology-highlights-of-2023/
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