Validazione e caratterizzazione fisica di terapie con ultrasuoni focalizzati ad alta intensita attraverso piattaforme robotiche

L’HIFU (High Intensity Focused Ultrasound) è una procedura medica terapeutica non invasiva basata sull’utilizzo di fasci ultrasonici ad alta intensità per l’ablazione tessutale durante il trattamento dei tumori. La generazione delle onde ultrasoniche avviene tramite un trasduttore piezoelettrico, che focalizza il raggio nella regione di interesse. Le cellule che si trovano nella regione focale vengono distrutte per ablazione termica o meccanica. L’ablazione termica è dovuta alla necrosi coagulativa del tessuto, che raggiunge temperature superiori ai 60°C in breve tempo. L’ablazione meccanica è dovuta agli eventi di cavitazione stabile e inerziale, caratterizzati rispettivamente dall’oscillazione e dallo scoppio di bolle di gas presenti all’interno del tessuto. L’incidenza di un effetto piuttosto che un altro dipende dai parametri dell’onda ultrasonica forniti dal generatore di segnale. Affinché sia possibile ottenere delle procedure mediche controllate e ripetibili diminuendo la durata del trattamento, è necessario uno studio approfondito della risposta dei tessuti alle diverse condizioni di esposizione (durata dello sparo, intensità e duty cycle). In questo lavoro la valutazione degli effetti termici e degli effetti meccanici è effettuata su un tessuto ex vivo sottoposto a fasci ultrasonici di diverse intensità, duty cycle e durate dell’esposizione. La piattaforma utilizzata per la realizzazione dei test è FUTURA, un sistema robotico per il trattamento dei tumori renali mediante HIFU realizzato durante un progetto europeo coordinato dall’istituto di Biorobotica della Scuola Superiore Sant’Anna. La valutazione della variazione di temperatura all’interno della regione focale è stata effettuata con una termocoppia, per la valutazione della cavitazione stabile e inerziale è stato utilizzato un rilevatore passivo di cavitazione fissato al trasduttore FUTURA. Il monitoraggio della terapia è stato possibile grazie alla presenza di una guida US. In seguito all’esposizione è stata effettuata una analisi dimensionale della lesione prodotta alle diverse condizioni di esposizione. Sulla base dei dati raccolti è stato possibile analizzare le diverse condizioni di lavoro ipotizzando un modello di applicazione clinica reale