Prospettive ed applicazioni delle nuove tecniche di localizzazione per biopsia e chirurgia radioguidata

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1 G Chir Vol n. 8/9 - pp Agosto-Settemre 2003 e d i t o r i l e Prospettive ed ppliczioni delle nuove tecniche di loclizzzione per iopsi e chirurgi rdioguidt S. Stell 1,2 con l collorzione di A. S o l u r i 1, C. C m p i s i 1, A. B r u z z e s e 2, A. D Aulerio 2, R. S c f é 3 L chirurgi si st vvlendo in mnier sempre più consistente di nuove tecnologie che si sno sull dignostic per immgini, puntndo procedure ssi meno invsive e molto più mirte. Tli tecniche si stnno sempre di più dimostrndo essenzili in molteplici cmpi, contriuendo ll diffusione di nuovi metodi che consistono nell integrzione di informzioni, l fine di fornire dettgli dignostici sempre più precisi. L portilità di nuovi dispositivi vnzti si st rivelndo un elemento essenzile, che permette il loro impiego in sl opertori e consente di vere metodi di loclizzzione on line molto efficci. Uno dei dispositivi che risponde tli crtteristiche è ppunto un piccol gmm-cmer porttile (Imging Proe), d lt risoluzione spzile, che è stt già sperimentt con successo in molte ppliczioni(1-3), ottenendo risultti incorgginti e fornendo uone prospettive di utilizzo in tecniche chirurgiche specifiche (4,5). L impiego cominto delle tecniche scintigrfiche con quelle ecogrfiche o rdiogrfiche (6,7) permette di vlutre con uon precisione il cmpo opertorio, restringendo l mssimo le zone su cui intervenire chirurgicmente. Chirmente l vlidità del metodo è nche legt ll utilizzo di nuovi rdiofrmci, specifici per prticolri ptologie tumorli, che rispondono ll esigenz di introdurre nuove metodiche in grdo di proseguire l fse dell sperimentzione clinic finor condott per poter essere diffuse successivmente con successo. L evoluzione che tli dispositivi hnno vuto negli ultimi nni consente di prevedere un rpido utilizzo di sistemi meccnici di precisione per l loclizzzione ottic delle lesioni d sportre, in modo d consentire l chirurgo di loclizzre, trmite segnle ottico puntto sull zon individut, l posizione dell mss d sportre e suito dopo effetture un vlutzione sull presenz di eventuli zone residue. Le nuove gmm-cmere di piccolo cmpo, d lt risoluzione spzile (dell ordine di 2-3 mm), sono cpci di loclizzre tumori di piccole dimensioni, difficilmente plpili nche in sede intropertori. Queste ttrezzture, revettte dl Consiglio Nzionle delle Ricerche (CNR), sono stte in prte già utilizzte con sistemi mecctronici di precisione e quindi ppre uspicile in futuro un ppliczione mggiormente dedict gli interventi in chirurgi rdioguidt. Di recente, l fine di permettere lo sviluppo di tli dispositivi, è stto finnzito un Progetto per il trsferimento industrile (spin-off) con l nscit di un nuov Piccol Medi Impres (PMI), di cui f prte nche il CNR. Compito di tle Società (Li-tech srl) srà quello di sperimentre e mettere punto tli dispositivi scintigrfici in modo che possno essere introdotti sul mercto, per vvirne l fse di diffusione clinic su vst scl. 1 Istituto di Ingegneri Biomedic (ISIB)-CNR Sezione di Tecnologie Biomediche - Rom Università degli Studi G.D Annunzio Chieti 2 Diprtimento di Scienze Chirurgiche Sperimentli e Cliniche 3 ENEA-Centro Ricerche Cscci - Rom Copyright 2003, CIC Edizioni Internzionli, Rom 273

2 S. Stell e Coll. Fig. 1 - ) Nuovo dispositivo scintigrfico di piccolo cmpo (Imging Proe). ) Prticolre dei cristlli di scintillzione interni l collimtore qudrto. Il dispositivo miniturizzto (Imging Proe) viene descritto come un piccol gmm-cmer di ridotte dimensioni (26.2 x 26.2 mm 2 di re ttiv), di lunghezz di circ 12 cm e peso ridotto (inferiore d 1 kg). Il dispositivo si prest per l relizzzione di rilevtori di ree più estese, perchè può essere ssemlto in mnier modulre, seguendo l configurzione di vrie forme e geometrie, con il fine di relizzre pprecchiture d dedicre specifiche ppliczioni (mmmell, cuore, prostt, ecc.). Ogni elemento del cristllo di CsI(Tl) è stto posizionto ll interno del singolo elemento qudrto di collimzione, relizzndo un mtrice di 8 x 8 elementi. Tle tecnic, int d un fototuo PSPMT (Position Sensitive Photo Multiplier Tue) permette di ottenere lt efficienz di rivelzione ed lt risoluzione spzile (circ 2 mm), utilizzile per l integrzione di immgini morfo-funzionli. Il prototipo relizzto consente di vere prestzioni migliori rispetto quelle fornite d un precedente dispositivo sperimentle, introducendo un serie di innovzioni che consentono di rddoppire l efficienz di rivelzione e l precisione delle loclizzzioni neoplstiche. Gli ggiornmenti prodotti si sno su revetti CNR che hnno già ricevuto l loro pprovzione in Europ e Stti Uniti (8, 9). Per l elorzione di dti provenienti dl sistem scintigrfico si f uso di un noteook (Pentium IV 2.0 GHz), collegto d un ox contenente l inter elettronic di funzionmento Un softwre dedicto permette di visulizzre le immgini scintigrfiche in modlità on line (Fig.1) L disponiilità di ttrezzture così sofisticte h reso necessrio il contemporneo sviluppo e l successiv sperimentzione di nuovi rdiofrmci, ncor più specifici. Di recente sono stti sperimentti un serie di nuovi nticorpi o peptidi per l loclizzzione del tumore dell mmmell e dell prostt. In prticolre, viene considert come prticolrmente promettente l possiilità di utilizzre come nuovi rdiofrmci l omesin (10), il glucrto e l nnessin VI; e l impiego cominto delle nuove ttrez z t u re e dei nuovi rdiofrmci risulterà prt i c o l r m e n t e utile per l ricerc di nuove metodiche per l loclizzzione del linfonodo sentinell (11-14). Un cso di interessnte impiego rigurd l chirurgi ortopedic, in prticolre l ricerc intropertori di un osteom osteoide (15): è possiile visulizzre l zon dell infimmzione con guid scintigrfic e controllre il risultto dell sportzione dopo l intervento (Fig.2). Il 274

3 Prospettive ed ppliczioni delle nuove tecniche di loclizzzione per iopsi e chirurgi rdioguidt Fig. 2 - Rimozione di osteom osteoide: Imging Proe prim () e dopo l intervento (). dispositivo permette di cquisire immgini scintigrfiche con estrem rpidità proprio per l su prticolre efficienz di rivelzione e consente quindi di esplorre rpidmente vste zone d indgine, fornendo un immgine dignostic in pochi secondi. Altr interessnte ppliczione è costituit dll possiilità di produrre un serie di immgini integrte provenienti d un sistem scintigrfico e d uno ecogrfico. L dignostic delle tireoptie nodulri poggi su lcuni crdini di provto significto clinico per l crtterizzzione morfologic, funzionle e di ntur del nodulo. Tli presidi, rispettivmente rppresentti dllo studio ultrsonogrfico e flussimetrico, dll vlutzione funzionle scintigrfic e dll esme citologico trmite spirzione eco-ssistit, consentono di porre un dignosi nell qusi totlità dei noduli. Tuttvi, nonostnte queste metodiche, l crtterizzzione dignostico-funzionle delle lesioni sucentimetriche è sovente indeterminile per il sso potere di risoluzione dell scintigrfi clssic. L possiilità di sovrpposizione delle immgini ecogrfiche e scintigrfiche cquisite permette di pplicre in molti csi tle tecnic per l dignosi. In prticolre, si possono montre sulle due sonde, ecogrfic e scintigrfic, un serie di sensori per il clcolo dell posizione reltiv. L cquisizione ecogrfic pemette di definire il dettglio ntomico mentre quell scintigrfic permette di definire il dettglio funzionle. In cso di noduli dell tiroide l cui ntur non è fcilmente identificile, l trdizionle cmer di Anger non permette di crtterizzre dettgli inferiori l centimetro. Medinte l sond scintigrfic (Imging Proe) è possiile l contrrio visulizzre dettgli dell ordine di 2-3 mm e definire se il nodulo si present cldo o freddo ll somministrzione del trccinte. L integrzione e l sovrpposizione delle due immgini possono permettere di loclizzre l zon dei noduli e crtterizzrne l ntur, colloidle o di tessuto tiroideo, per l successiv fse di prelievo medinte gospirto (Fig. 3). Fig.3 - ) Indgine dei noduli dell tiroide medinte Imging Proe. ) Scintigrfi tiroide con Imging Proe su nodulo freddo ipocptnte (circ 5 mm). 275

4 S. Stell e Coll. Fig. 4 - Root 5 grdi di liertà utilizzto per movimentre l Imging Proe in cquisizioni tomogrfiche e scnsioni lineri. Un delle prticolrità emerse durnte l sperimentzione è legt ll sensiilità dell sond scintigrfic, che richiede di essere sostenut durnte l misur in qunto, ltrimenti, piccoli movimenti dell mno possono incidere sensiilmente sull sttistic di conteggio. A tle proposito risult di prticolre interesse utilizzre il Proe con un rccio meccnico (Fig. 4), per fcilitrne l cquisizione e l precisione. Inftti sorreggere il Proe con l sol mno f commettere errori grossolni, che possono fr cmire l sttistic ed il numero di fotoni che ogni singolo cristllo di scintillzione registr in ree di pochi millimetri. Il sistem rootizzto permette di compiere un serie di scnsioni e di clcolre il punto cldo di mssim cptzione, identificile medinte un sorgente luminos, in modo d guidre l opertore nell fse di iopsi o di intervento chirurgico. Tle possiilità viene sfruttt nche per relizzre tomogrfie o cquisizioni d vri ngoli di piccoli orgni (tiroide). L uso del rccio rootizzto si prest molteplici ppliczioni e può essere utilizzto per montre diversi Imging Proe, per cquisizioni multiple, in tomogrfi. Le ppliczioni descritte rppresentno solo un serie delle ricerche condotte dl nostro gruppo in mito clinico. I risultti ottenuti consentono di vlutre in modo positivo l utilizzo delle gmm-cmere di piccolo cmpo, essendo trsportili in mienti come l sl opertori. Dll esperienz mturt l uso di uno strumento verstile, m di piccolo cmpo di nlisi, volte richiederee un integrzione con un dispositivo vente un mggiore re di visulizzzione. In prticolri situzioni, l visulizzzione di un cmpo d indgine più grnde risult quindi necessri, per cui è già llo studio un primo prototipo che si s su un re di 5x5 cm, ferme restndo le crtteristiche di trsportilità e sso peso. Anche in questo cso sree fcilitt l estensione delle ppliczioni in chirurgi rdioguidt in sl opertori e le scnsioni di lcuni orgni risultereero più rpide. L uso di dispositivi mneggevoli e precisi come quelli descritti pre sicurmente le strde d ppliczioni interessnti in cmpo chirurgico. L sperimentzione prllel di nuovi rdiofrmci specifici per prticolri ptologie risult fondmentle per l crtterizzzione di nuove tecniche di loclizzzione e questo consente di studire nuovi protocolli, non previsti in sl opertori. Gli studi preliminri finor relizzti indicno che nel prossimo futuro l uso cominto di trccinti e dispositivi porttili permetterà di loclizzre con estrem precisione le ptologie, con il mntenimento delle coordinte spzili delle lesioni, per intervenire in mnier più semplice dove necessrio e con l iuto di guide luminose che indicno l chirurgo l zon estt d intervento. L strumentzione srà poco ingomrnte e questo ne consentirà quindi un uso ottimizzto, rivolto mntenere quell ricchezz di informzioni che ttulmente si h solo in fse pre-opertori e con sistemi dignostici non utilizzili in sl opertori per il loro notevole ingomro. Le prospettive future dell modern chirurgi semrno rivolte ll introduzione di tecnologie sempre più sofi- 276

5 Prospettive ed ppliczioni delle nuove tecniche di loclizzzione per iopsi e chirurgi rdioguidt sticte dl punto di vist dignostico e sempre più miniturizzte, integrndo l utilizzo di soluzioni meccniche di precisione che possono servire d guid durnte l intervento chirurgico vero e proprio. Questo contriuto tecnologico fino pochi nni f veniv offerto d sistemi meno complessi, d esempio i proe monocnle, i quli hnno portto contriuiti importnti nell chirurgi rdioguidt e nell tecnic di loclizzzione del linfonodo sentinell. Il psso successivo rigurd invece veri e propri sistemi di imging integrili con le normli tecniche ecogrfiche o rdiogrfiche utilizzte durnte gli interventi opertori. L interesse sempre crescente di tecniche di loclizzzione, che comprendono sistemi meccnici e root preposti tle compito, pre un cmpo nuovo nelle ppliczioni in mito medico e sicurmente l chirurgi rppresent, d tle punto di vist, un destinzione nturle che permetterà lle moderne tecnologie un impiego molto diffuso. Ringrzimenti Si ringrzi l Società Li-tech srl di Luzcco-Pvi di Udine (UD) per l pporto prestto e l disponiilità offert nel corso dell ricerc finor svolt. Prte dell ttività di ricerc è stt svolt grzie l finnzimento del Progetto Strtegico Oncologi del MIUR-CNR. Biliogrfi 1. Pni R, Soluri A, Scfè R, Pellegrini R, Ttì A, Scopinro F, De Vincentis G, Gigliotti T. Festinesi A, Grildi F. Del Guerr A: A compct gmm ry imger for oncology. Nucl Instr Met Phy Res, A 2002; 477: Soluri A, Cmpisi C, Stell S, Scopinro F: Intropertive rdioisotope detection review for new surgery methods: experience nd perspective Tumori, 2002; 88: Stell S, Soluri A, Cmpisi C, VlentiG: Nuove tecnologie di imging in fse intropertori. G Chir ; Scopinro F., Pni R, Soluri A, Pellegrini R, Scfè R, De Vincentis G, Cpoccetti F, Dvid V, Chirini S, Stell S, Detection of Sentinel node in rest cncer: pilot study with the imging proe Tumori 2000; 86: Scfè R, Soluri A, Amnti A, Burgio N, Cpoccetti F, Dvid V, Stell S, Scopinro F: Clinicl use of Imging Proe for Brest cncer Surgery. Tumori 2002 ; 88, Soluri A, Scfè R, Flcini F, Sl R, Burgio N, Stell S, Dvid V, Scopinro F: New loclistion technique for rest cncer iopsy: mmmotome guide with Imging Proe. Tumori 2002; 88, Soluri A, Scfè R, Flcini F, Sl R, Burgio N, Fiorentini G, Giorgetti G, Stell S, Chirinind F, Scopinro S: Mmmotome rest cncer iopsy: comined guided with X-ry stereotxis nd imging proe. Nucl Inst Metin Phys Res, A 497/1 2003; Ptent Numer US 6,242,744 B1 del 05/06/2001 nd Ptent Numer: US 6,232,605 B1 del 15/05/2001)ed in Europ (Europen Ptent ppliction N del , dte of filing ed Europen ptent ppliction N del , dte of filing ). 9. Europ(revetto pprovto EP /49 del 4/12/2002 ed EP /50 dell 11/12/2002) ed USA(Appliction Numer 09/927,347 filing dte 13/08/2001 e Appliction Numer 09/924,096 filing dte 08/08/2001). 10. Soluri A, Scfè R, De Vincentis G, Vrvrigou AD, Flcini F, Sl R, Schirtur A, Pino, A. Spnu M,Grzino P, Scopinro F: 99mTc [13LEU] Bomesin, nd new gmm cmer, the imging proe, re le to guide mmmotome rest iospy. Anticncer Reserch In print. 11. Stell S, Soluri A, Cmpisi C, Scopinro F: Il linfonodo sentinell: nuove tecnologie di loclizzione. G Chir 2002; 6/7: D'ErricoG, Scfé R, Soluri A, Schirtur A, Mngno A M, Dvid V, Scopinro F: One Inch Field of view imging proe for rest cncer sentinel node loction. Nucl Inst nd Met in Phy Res 2003; Soluri A, Scfè R, Cpoccetti F, Burgio N, Schirtur A, Pni R, Pellegrini R, Cinti MN, Mechell M, Amnti, A, Dvid V, Scopinro F: Imging proe for rest cncer locliztion. Nucl Inst. Meth in Phy Res, A 2003; ) Schillci O, D Errico G, Scfè R, Soluri A, Burgio N, Sntgt A, Spnu A, Mngno AM, Dvid V, Schirtur A, Scopinro F: Sentinel node detection with Imging Proe. Tumori, 2002; 88, D Errico G, Soluri A, Scfè R, Chirini S, Burgio N, Schitur A, Mss R, Scopinro F: Rdioguided Biopsy of Osteoid Osteom: usefulness of Imging Proe. Tumori 2002; 88: