Un progetto di ricerca a Lisbona: l'obiettivo è ridurre le radiazioni da raggi X.
La tomografia computerizzata è stata una delle più grandi conquiste della diagnostica per immagini. Ma il paziente subisce la radiazione di una elevata dose, potenzialmente dannosa, di raggi X. Possiamo trovare un’allternativa più sicura?
Gli scienziati del progetto europeo di ricerca Voxel, presso l’Instituto de Plasmas e Fusao Nuclear di Lisbona, stanno affrontando il problema delle immagini ai raggi X: per produrre una visualizzazione tridimensionale di un oggetto, la telecamera di uno scanner deve compiere un cerchio intero intorno a se stesso,immagazzinando migliaia di immagini ai raggi X.
“L’alternativa che stiamo studiando in questo progetto è una cosiddetta telecamera plenottica con un sistema ottico che consente di registrare un’immagine 3D da una singola fotografia”, spiega la ricercatrice portoghese Marta Fajardo..“Queste telecamere dimostrano di funzionare in luce visibile. Quello che stiamo provando è di farle funzionare anche ai raggi X “.
Usando i laser, i ricercatori producono raggi X con le caratteristiche richieste. Il fascio è regolato in un labirinto di lenti e specchi finché non passa attraverso l’oggetto studiato. L’immagine a raggi X è catturata da un rivelatore che può somigliare ad una fotocamera digitale.
Ma come ottenere un’immagine 3D da una singola fotografia? In una piccola azienda di Palaiseau, in Francia, ci mostrano un esperiment con due tappi di vino per dimostrare il principio. Questa matrice di micro-lenti è l’elemento ottico chiave. Consente di modificare la messa a fuoco dopo che la foto è stata scattata, grazie agli algoritmi di nuova generazione per la ricostruzione delle immagini.
“Combinando le lenti principali con questa matrice, raccogliamo i raggi con tutte le informazioni necessarie, di angolo e di spazio”, spiega l’ingegnere ottico Ombeline De La Rochefoucald. “Così l’immagine originale ci fornirà tutti i dati necessari per produrre una ricostruzione tridimensionale”.
I raggi X sono più complicati da far funzionare rispetto alla luce visibile, per cui ci vorranno anni di ricerca per produrre immagini a raggi x 3D di oggetti relativamente grandi. Ma in microscopia, questo approccio offre già un’alternativa valida a grandi strutture di ricerca, come i sincrotroni. I raggi X soft utilizzati in questo prototipo sono meno dannosi per le cellule, quindi in definitiva possono essere già filmate in vita.
“In generale, quando vengono fatte tomografie di cellule è importante lavorare in condizioni criogeniche, ma cio’ impedisce di registrare video dei movimenti della cellula. Invece, con un sistema come il nostro, noi miriamo a mantenere la cellula in vita e non abbiamo bisogno di congelarla”, spiega Elena Longo, dottoranda in fisica
Alcuni dei risultati pratici di questo progetto di ricerca sono già pronti per il mercato. Questo semplice “nanoscopio” digitale non fornisce la risoluzione e il contrasto dei dispositivi a raggi X, ma può funzionare senza obiettivi costosi, producendo ologrammi di piccoli oggetti con luce ultravioletta.
“Stiamo usando la luce visibile, perché è meno pericolosa della luce a raggi X. Può essere utile per la ricostruzione del campione biologico 3D; possiamo usarla per tessuti, o mitocondri, o organelli biologici diversi”, conclude la fisica Ramona Corman.
Dai video di cellule viventi alla futura diagnostica per immagini in ambito medico, questa ricerca sta aprendo una via verso un’alternativa più sicura e più accessibile alla tomografia computerizzata.
Per maggiori informazioni:
www.ipfn.tecnico.ulisboa.pt/voxel