Nel campo della diagnostica per immagini, la più grande innovazione tecnologica della medicina moderna si chiama Photon Counting CT – TAC a conteggio di fotoni. Immagini del cuore ad altissima definizione in appena un battito di ciglia, informazioni diagnostiche più precise e accesso all’infinitamente piccolo.
“Significa non avere quasi mai bisogno di fare multipli test, poter seguire nel dettaglio l’effetto delle terapie farmacologiche, poter entrare finalmente nel merito della prevenzione primaria di molte delle principali patologie che affliggono la nostra società”, ha spiegato nell’intervista a One Health il Dottor Filippo Cademartiri, Direttore del Dipartimento Immagini della Fondazione Monasterio, centro di alta specialità per la cura delle patologie cardiovascolari dal feto al grande anziano, Cardioradiologo fra i pionieri della nuova tecnologia TAC Photon Counting.
Dottore, qual è il ruolo della tecnologia di imaging in medicina?
La tecnologia domina da tempo tutta la medicina moderna. Nel campo dell’imaging, la tecnologia è la forza più importante che determina l’avanzamento delle conoscenze e le prestazioni degli strumenti diagnostici a nostra disposizione.
Se pensiamo che solo tra gli anni ‘70 e ‘80 del secolo scorso sono state introdotte due tra le più importanti innovazioni della diagnostica in medicina, ovvero la TAC (i.e. Tomografia Computerizzata) e la RM (i.e. Risonanza Magnetica), e che ormai da anni queste due tecnologie si trovano all’inizio di quasi tutti i percorsi di approfondimento diagnostico, possiamo capire come siano stati fatti passi enormi.
Quali gli sviluppi futuri con l’AI?
L’Intelligenza Artificiale è un campo di sviluppo che già adesso ci sta aiutando a semplificare la gestione di operazioni complesse, migliorare la qualità delle immagini e gestire la mole enorme di dati che generiamo in medicina e in diagnostica per immagini.
Il maggior impatto che ci aspettiamo ora è quello relativo alla semplificazione e automazione di procedure relativamente semplici e ripetitive, che impegnano tempo prezioso da parte di specialisti come i Radiologi – ancora troppo pochi – e sui quali grava tutto il peso dell’esplosione della richiesta di indagini diagnostiche avanzate di approfondimento.
Nell’immediato, l’Intelligenza Artificiale è quindi uno strumento che si integra nella pratica quotidiana e permette di semplificare alcuni passaggi e aumentare la produttività. Più avanti, avremo l’integrazione di strumenti di IA ancora più sofisticati che forniranno un set di dati aggiuntivo enorme da ogni studio avanzato di imaging, con elementi relativi alla traduzione delle immagini (e ai dati anamnestici, bioumorali e strumentali dei pazienti) in veri e propri fenotipi avanzati digitali del singolo individuo.
Un gemello digitale?
Esatto. Queste sono le basi del cosiddetto Digital Twin, di cui a volte sentiamo parlare, ovvero quel corpo di dati ed informazioni integrate associate alla loro evoluzione temporale e integrate anche con dati provenienti, ad esempio, dai cosiddetti dispositivi indossabili, detti wearables (fit trackers, braccialetti smart, smart watches, smart rings, monitor glicemici continui wireless, etc). Questo è il futuro della salute, intesa come percorso costante di monitoraggio e miglioramento del proprio benessere, che consentirà di effettuare diagnosi molto precoci di quasi tutte le condizioni patologiche più comuni e di tracciare le azioni di contrasto allo sviluppo e alla progressione di processi patologici.
La TAC Photon Counting CT – a conteggio di Fotoni – ha rappresentato, e continua a rappresentare, una rivoluzione nel campo della diagnostica per immagini. Come funziona la tecnologia?
La TAC con il Detettore a Conteggio di Fotoni (i.e. Photon Counting CT) è la più grande innovazione nell’ambito della medicina diagnostica e dell’imaging degli ultimi 20 anni, forse anche di più. Una tecnologia rivoluzionaria che ci consente di fare un salto di qualità enorme, abbinando la capacità di andare nell’ultra-piccolo, con una risoluzione spaziale di 100 micron, alla capacità di scomporre le informazioni in modo multi-parametrico come farebbe una Risonanza Magnetica, aprendo in questo modo le porte all’imaging di precisione molecolare.
Qual è il vero cuore dell’innovazione?
Il cuore del suo funzionamento sta in tutta l’innovazione della tecnologia TAC precedente, associata ad un detettore di concezione nuova, costruito con un materiale con caratteristiche senza precedenti, che consente di misurare quanti fotoni arrivano sul detettore e con quali caratteristiche energetiche, in assenza di significativa rumorosità delle immagini. Tutto questo avviene in una indagine TAC che per il paziente è indolore, non invasiva e della durata totale complessiva di qualche minuto.
Quindi, possiamo iniziare a valutare in modo dettagliato e preciso strutture di dimensioni, prima inaccessibili se non in modo molto grezzo e superficiale, come ad esempio le caratteristiche intime della parete delle arterie del corpo umano ed in particolare delle arterie coronarie e carotidi.
Dunque, accesso all’infinitamente piccolo e informazioni più precise in un tempo estremamente breve. Quali sono i vantaggi per il paziente?
Il paziente ha il vantaggio di trovare un test che a questo punto può, e forse dovrebbe, eseguire prima degli altri per avere da subito tutte le informazioni fondamentali e anche quelle più fini. Evitando così di moltiplicare i test di imaging convenzionali, le attese, e le incertezze ad essi collegati. Una caratterizzazione diagnostica precoce, precisa e certa fin da subito è chiaro che orienta meglio tutto il percorso diagnostico-terapeutico successivo.
Una nuova dimensione della diagnostica. Quali sono i vantaggi per la diagnosi?
In pratica significa non avere quasi mai bisogno di fare multipli test, poter seguire nel dettaglio l’effetto delle terapie farmacologiche, poter entrare finalmente nel merito della prevenzione primaria di molte delle principali patologie che affliggono la nostra società, come le malattie cardiovascolari ed oncologiche.
La Photon Counting scrive anche una nuova pagina della storia per la ricerca clinica. Quale contributo sta dando e potrà dare in futuro?
La ricerca di fatto subisce e subirà una forte accelerazione in tutti i settori, grazie all’introduzione di questa tecnologia. Ciò si deve alle caratteristiche di precisione, risoluzione spaziale e multi-parametricità della metodica, che rende ogni valutazione molto più diretta e precisa, e allo stesso tempo aggiunge un contenuto informativo supplementare che, onestamente, adesso è ancora difficile da quantificare con esattezza, ma certamente sarà enorme.
Parliamo di ipertensione arteriosa: non ha alcun sintomo e agisce nell’ombra, per questo è definita come il “killer silenzioso”, affatica il cuore e può portare alla aterosclerosi. Una ricerca scrive che si deve eradicare gli eventi aterosclerotici mirando alla malattia subclinica precoce. Come farlo? Quanto è importante la tecnologia in questo caso?
L’ipertensione, ovvero la pressione arteriosa al di sopra dei limiti di normalità, è uno dei principali fattori di rischio cardiovascolari. Tra questi, ricordiamo anche l’elevazione di colesterolo e trigliceridi nel sangue, i valori elevati di glicemia nel sangue, l’obesità e l’assenza di attività fisica, il fumo e l’alcol, la familiarità per eventi cardiovascolari. L’ipertensione non provoca sintomi per anni, spesso per decenni, ma determina un progressivo danneggiamento delle nostre arterie che vanno incontro ad una infiammazione cronica e che le porta a sviluppare la malattia aterosclerotica. La prima cosa da fare è controllare periodicamente i valori di pressione arteriosa. Quindi, prendere tutti i provvedimenti comportamentali ed eventualmente farmacologici necessari per portare tali valori entro i limiti, poi mantenerli tali. Questo si fa, naturalmente, con l’aiuto del proprio medico.
In seconda battuta è chiaro che i fattori di rischio rappresentano soltanto una parte delle informazioni necessarie per sapere dove attaccare precocemente questo nemico che si chiama aterosclerosi e che è alla base del danno alla salute e dei decessi per infarto, ictus ed altre manifestazioni gravi.
La prevenzione diventa fondamentale, quindi.
La prevenzione cardiovascolare non deve essere un tabù. Non bisogna aspettare di avere problemi seri o una situazione che richieda interventi maggiori. È importante sapere che oggi abbiamo uno strumento in grado di dirci se le nostre coronarie sono malate, quanto sono malate e in che modo dovrebbero essere gestite nel contesto della nostra condizione di salute globale: la TC del Cuore, o Cardio TC (i.e. TC Coronarica). Si tratta di uno strumento non invasivo, che non richiede ricovero ospedaliero, non ha particolari controindicazioni, se non nei pazienti con funzionalità renale molto compromessa o in pazienti ed individui particolarmente giovani, per i quali deve essere formulata una ipotesi diagnostica di un certo tipo.
Ciò che rende possibile questa valutazione è l’abbinamento tra evoluzione tecnologica e sviluppo di professionisti con competenze specialistiche adeguate. Come in tutti i settori specialistici e tecnologici della medicina, abbiamo bisogno di medici ultra specializzati per governare e interpretare correttamente le informazioni provenienti da queste tecnologie.
Dunque, con la TC Photon Counting siamo solo all’inizio. Dove è probabile che si espandano le sue applicazioni cardiovascolari?
Certamente, la TC Photon Counting è lo standard di riferimento per lo studio delle coronarie e di tutti i distretti vascolari del corpo umano: vasi cerebrali, carotidi, aorta, arterie delle gambe. A questo dobbiamo, però, aggiungere che diventerà lo strumento di riferimento per valutare anche gli aspetti funzionali e tissutali della malattia aterosclerotica. In pratica, significa che l’indagine va potenzialmente a sostituire il ruolo di altre metodiche, come la scintigrafia miocardica, la risonanza magnetica ed anche la PET.
Una conseguenza immediata sulle coronarografie invasive diagnostiche. Ormai, avendo a disposizione le TC di ultima generazione, e ancor più la tecnologia Photon Counting, non è più accettabile che un paziente debba effettuare un esame invasivo come la coronarografia solo per sapere se le coronarie sono malate. La ricaduta positiva per il sistema sanitario è che possono essere ottimizzate le risorse dei laboratori di emodinamica a favore del solo trattamento della patologia coronarica, e valvolare strutturale.
La TC Photon Counting è una tecnologia che ha un impatto solo in ambito cardiovascolare o anche in altri settori della diagnostica?
L’impatto è a 360 gradi su tutti i settori della diagnostica. In particolare, l’ambito oncologico beneficerà moltissimo di questa tecnologia, semplificando e rendendo molto più accurati gli esami in fase di prevenzione, diagnosi e cura. Analogamente, saranno ampiamente migliorati gli standard diagnostici in ambito neurovascolare, in ambito muscoloscheletrico e in ambiti molto importanti, come quello dell’emergenza urgenza, dove la ricchezza e la precisione della diagnosi sono alla base del trattamento in grado di salvare i nostri pazienti.
Cambiamento climatico e salute. L’Organizzazione Mondiale della Sanità ha rilevato che il Black Carbon ha effetti diretti sul sistema cardiovascolare. Quali rischi comporta l’inquinamento sul cuore? Che cosa mostrano le immagini?
Ormai abbiamo prove certe dell’impatto deleterio sulla salute pubblica e sugli eventi cardiovascolari nella popolazione da parte dell’inquinamento atmosferico. Questi componenti chimici derivanti dall’utilizzo degli idrocarburi e dai residui della coltivazione estensiva vengono distribuiti nell’atmosfera, e tramite i polmoni entrano nel nostro organismo distribuendosi in vari organi: polmone, cuore, vasi, reni, cervello, e così via.
Nello specifico, le sostanze inquinanti di cui parliamo sono di fatto dei promotori della generazione e progressione dell’aterosclerosi. Non esistono ancora studi che mettano in relazione diretta queste sostanze ad alterazioni specifiche nella parete delle arterie coronarie rilevabili con metodiche di imaging. Tuttavia, si tratta di sostanze che hanno effetti, promuovendo l’infiammazione e l’aterosclerosi e creando il substrato per il rischio ed i gravi danni alla salute che conosciamo.
Non solo BC, ma anche microplastiche. Un recente studio ha mostrato la presenza di polietilene e polivinilcloruro nelle arterie. Cosa può notare un cardioradiologo con la tac a conteggio di fotoni? La plastica è un nuovo fattore di rischio?
È recente la pubblicazione di uno studio italiano sul New England Journal of Medicine nel quale viene dimostrata l’associazione tra microplastiche e nanoplastiche rilevate nelle placche carotidee ed un aumentato rischio cardiovascolare. L’aumento del rischio è del 4,5% in una popolazione di 312 pazienti seguiti, per una media di 34 mesi, per infarto miocardico, ictus e morte per tutte le cause. Questi dati, che al momento sono unici nel loro genere, stabiliscono l’esistenza di una associazione ma non il rapporto di causa ed effetto. Tuttavia, è più che ragionevole supporre, sulla base di altri dati a nostra disposizione, che vi sia un concorso nell’incremento del rischio di eventi cardiovascolari da parte di questi elementi.
D’altra parte, ormai sappiamo quanto sia difficile evitare il contatto con sostanze inquinanti e potenzialmente dannose provenienti dall’aria, dall’acqua, dai cibi, e così via.
Le materie plastiche nelle dimensioni di cui stiamo discutendo sono rilevabili nel caso delle microplastiche (uguali o inferiori ai 5 millimetri) ma non per le microplastiche (inferiori ai 1000 nanometri) anche se, fino ad ora, non avevamo mai immaginato di poter cercare questi elementi all’interno dell’aterosclerosi carotidea o eventualmente coronarica. È certamente un ulteriore spunto di approfondimento per la ricerca futura.
