Il sistema muscolo-scheletrico ai raggi X anche in... movimento

Venerdì 10 novembre presso le infrastrutture del Campus di sitem-insel, l’Istituto Svizzero per la Medicina Traslazionale e l’Imprenditorialità, che trova sede a Berna, in Svizzera, è stato inaugurato il “Dynamic Imaging Center”.

Qui, per la prima volta, le immagini a raggi X di una persona in movimento possono essere scattate simultaneamente da due angolazioni diverse.

Ciò consente una ricerca clinica e l’accesso a uno strumento diagnostico pressoché unico in Europa, rappresentando una pietra miliare nell’indagine dei disturbi muscoloscheletrici.

Il nuovo centro è il risultato di una stretta collaborazione tra l’Inselspital, l’Ospedale Universitario di Berna, e l’EMPA, il Laboratorio Federale di Prova dei Materiali e di Ricerca, che ha i propri laboratori a Dübendorf, San Gallo e Thun.

L’Inselspital fornisce le conoscenze mediche necessarie, mentre l’EMPA contribuisce con la propria esperienza nella modellazione biomeccanica e nell’elaborazione delle immagini.

L’infrastruttura è stata finanziata congiuntamente, così come tutta l’operatività.

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“La regola del ‘non muoversi’ nell’imaging medico rende difficile la diagnosi di molte malattie”

La postura che cambia costantemente è fondamentale per il sistema muscolo-scheletrico umano.

Eppure i pazienti devono stare in piedi o sdraiati per le scansioni a raggi X, la tomografia computerizzata (TC) e la risonanza magnetica (RM), quando viene chiesto loro di sottoporsi a un esame.

“La regola del ‘non muoversi’ nell’imaging medico rende difficile la diagnosi di molte malattie del sistema muscoloscheletrico, ad esempio il dolore muscoloscheletrico alla spalla, alla schiena o l’osteoartrite del ginocchio”, spiega Johannes Heverhagen dell’Inselspital, l’Ospedale Universitario di Berna.

“Se potessimo scattare le fotografie mentre il paziente si muove, potremmo diagnosticare meglio malattie che attualmente sono molto difficili da individuare”.

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Ben sedici telecamere a infrarossi e un tapis roulant dotato di sensori e di piastre di forza

Ecco perché quest’ultimo, insieme ai colleghi Klaus Siebenrock e Keivan Daneshvar del medesimo nosocomio della capitale svizzera, in stretta collaborazione con il ricercatore dell’EMPA Ameet Aiyangar e il sitem-insel, ha creato il “Dynamic Imaging Center” (DIC), inaugurato il 10 novembre scorso come unità di laboratorio unica in Europa, grazie alle condizioni ideali.

I soggetti del test si muovono su un tapis roulant dotato di sensori di forza o su piastre di forza.

I loro movimenti sono registrati da 16 telecamere a infrarossi di cattura del movimento (IR), da raggi X e da un elettrogramma muscolare (EMG).

Il cuore del nuovo laboratorio è un sistema unico di imaging dinamico ad alta velocità basato sui raggi X, chiamato Dynamic Biplane Radiographic Imaging, in sigla DBRI.

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“Il DBRI può scattare fino a 1.000 immagini a raggi X al secondo, e ciò su due piani diversi”

“Il DBRI può scattare fino a 1.000 immagini a raggi X al secondo su due piani diversi, e con dosi di radiazioni molto basse”, spiega Aiyangar, ricercatore dell’EMPA.

“Questo ci permette di misurare i movimenti con una precisione submillimetrica e di rilevare anche i più piccoli movimenti di rotolamento e scivolamento dell’articolazione”.

Le immagini radiografiche in movimento non sono destinate a sostituire le immagini tridimensionali dei dispositivi MRI e CT, ma a integrarle.

Tutte le immagini insieme forniscono un quadro completo della situazione dell’osso o dell’articolazione, non soltanto a riposo, ma anche in movimento.

Queste immagini sono estremamente preziose, soprattutto per le malattie articolari come l’osteoartrite e l’instabilità articolare.

Ma possono anche aiutare a diagnosticare il mal di schiena, che affligge due persone su tre più volte l’anno, e consentire un trattamento migliore.

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Un importante strumento di contrasto al mal di schiena nonché alle articolazioni difettose

Un’articolazione è costituita da due o più estremità ossee che sono collegate in modo mobile.

Sono ricoperte da cartilagine che, insieme al liquido sinoviale nello spazio articolare, riduce l’attrito tra le ossa.

Nell’osteoartrite, la cartilagine articolare viene danneggiata dall’infiammazione, dal sottocarico o dal sovraccarico e si rompe nel tempo.

Di conseguenza, le articolazioni colpite possono essere mosse solo con dolore.

L’osteoartrite può essere una causa del mal di schiena, poiché anche la cartilagine e le articolazioni tra le vertebre della colonna vertebrale sono presenti.

Tuttavia, per molte persone che ne soffrono, la causa del mal di schiena non è chiara, per cui spesso il dolore viene trattato soltanto in modo sintomatico.

Nelle fasi avanzate, spesso ci sono solo due opzioni: sostituire l’articolazione con un impianto o irrigidirla chirurgicamente.

Tuttavia, una diagnosi più precisa delle singole cause del dolore articolare potrebbe consentire un trattamento migliore.

I disturbi muscoloscheletrici sono tra le malattie più comuni in Svizzera, sede della ricerca, così come altrove.

Causano costi sanitari elevati e compromettono gravemente la qualità di vita delle persone colpite.

“L’apertura del DIC di sitem-insel, uno dei primi laboratori di questo tipo in un ambiente ospedaliero in Europa, dimostra come l’innovazione nell’imaging consenta nuovi approcci di ricerca”, afferma Simon Rothen, CEO di sitem-insel.

“Il DIC è un altro esempio di come permettiamo l’implementazione di idee provenienti dalla pratica clinica quotidiana, in modo che possano essere utilizzate con successo sul mercato”.

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Articolazioni artificiali e altri impianti ortopedici sperimentabili direttamente sul paziente

L’uso quotidiano della nuova tecnologia in ospedale non è l’unico obiettivo del DIC di sitem-insel.

Grazie alla nuova unità di laboratorio, verrà potenziata anche la ricerca sulle malattie degenerative del sistema muscolo-scheletrico, come l’osteoartrite.

A lungo termine, i responsabili mirano a collaborare con i produttori di articolazioni artificiali e di altri impianti ortopedici.

Questi ultimi potrebbero testare gli impianti di nuova concezione nella struttura di ricerca direttamente durante il movimento.

Ecco perché Daniel Buser, Presidente del Consiglio di Amministrazione di sitem-insel, ritiene che la nuova struttura di ricerca abbia un futuro promettente.

“Finora non esiste nulla di equivalente in Europa, e tali unità di laboratorio sono state raramente utilizzate in applicazioni cliniche in tutto il mondo. Qui siamo all’avanguardia e stiamo portando la ricerca a un livello avanzatissimo all’Insel Campus di Berna”.

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Il “Dynamic Imaging Center” nasce accanto allo scanner di risonanza magnetica (MRI) Tesla 7

L’Istituto Universitario di Radiologia Diagnostica, Interventistica e Pediatrica (DIPR) dell’Inselspital, l’Ospedale Universitario di Berna, è il proprietario del laboratorio.

Il DIPR concede all’EMPA diritti speciali di accesso e diritti d’uso nell’ambito di un accordo di cooperazione decennale.

L’obiettivo è anche quello di concedere a partner esterni interessati l’accesso al laboratorio per attività di ricerca.

L’unità è ospitata presso il sitem-insel nel Campus Insel di Berna.

Il sitem-insel è coinvolto in modo significativo nel progetto fin dall’inizio e ha guidato l’installazione della nuova struttura, che non ha eguali nel Vecchio Continente.

I processi di imaging ad alta risoluzione nel campo della ricerca e dell’innovazione hanno una lunga tradizione presso sitem-insel.

Uno degli scanner di risonanza magnetica (MRI) Tesla 7 più moderni al mondo si trova nel seminterrato del sitem-insel dalla sua apertura nel 2019.

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Accelerare il passaggio dal banco al letto del paziente: la mission dei 20.000 mq di sitem-insel

sitem-insel è l’Istituto Svizzero per la Medicina Traslazionale e l’Imprenditorialità.

La sua mission è quella di portare la ricerca ai pazienti il più rapidamente possibile e con la massima qualità.

Ciò significa creare strutture che rendano possibile l’implementazione di idee provenienti dalla pratica clinica quotidiana, in modo tale che possano essere utilizzate con successo sul mercato.

I confini sono fluidi, il collegamento in rete rapido e significativo degli attori porta al successo.

sitem-insel si trova nel Campus Insel di Berna e beneficia della vicinanza al più grande ospedale universitario della Svizzera (Inselspital) e all’Università di Berna.

Sotto lo stesso tetto, sitem-insel riunisce un’ampia varietà di unità cliniche, industriali, di ricerca ed educative che perseguono l’innovazione a beneficio dei pazienti.

L’architettura dell’edificio di 20.000 metri quadrati in vetro trasparente riflette l’idea di apertura e collaborazione multidisciplinare.

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