La tecnologia spaziale per le nuove tecniche di lotta al cancro del seno

L’imprenditore olandese Hugo Brunsveld van Hulten ha elaborato una soluzione per aiutare i medici nella lotta contro il cancro al seno che combina due tecniche: la risonanza magnetica (RM) per localizzare e diagnosticare i tessuti cancerosi e ultrasuoni focalizzati ad alta intensità (HIFU) per 'bruciare' le cellule maligne.

Questa invenzione, chiamata ActiveFU, è stata sviluppata da Brunsveld van Hulten presso la sede del nuovo Incubatore Spaziale Europeo (ESI) a ESTEC, il Centro Europeo per la Ricerca e la Tecnologia Spaziale dell’ESA, nei Paesi Bassi. Implementando le tecnologie spaziali e la competenza dei team di ricerca spaziale dell’ESA si sono superate già diverse sfide.

"HIFU è una tecnica d’intervento comprovata per l’ablazione delle cellule cancerose nel corpo umano" ha spiegato Brunsveld van Hulten. "Questa tecnica, combinata con i recenti progressi nelle funzionalità della Risonanza Magnetica, in grado di restituire una corretta visione in tempo reale dell’area durante il trattamento, fornirà all’operatore dell’ActiveFU un controllo altamente sofisticato della procedura di targeting ipertermico del tumore".

Questo sistema innovativo offrirà ai pazienti affetti dal cancro la possibilità di sottoporsi a un nuovo trattamento non invasivo più tollerabile e senza gli effetti collaterali negativi della chemio e della radioterapia.

"I vantaggi comprenderanno inoltre un risparmio sui costi per il settore della sanità pubblica poiché il trattamento non prevede l’ospedalizzazione" ha aggiunto Brunsveld van Hulten.

Formatosi come matematico, Brunsveld van Hulten ha iniziato la propria attività occupandosi di telerilevamento ma, dai primi anni ’90, è stato coinvolto nell’impiego della RM per effettuare biopsie di cancro al seno nello studio sull’utilizzo degli ultrasuoni a scopo terapeutico.

"L’idea mi è venuta osservando il mercato della RM, che oggi si limita ancora alla diagnostica. Ho intuito che la successiva fase logica per l’impiego della RM sarebbe stata la sua implementazione per la terapia interventiva" ha spiegato Brunsveld van Hulten. “Sono giunto alla conclusione che l’impiego di un sistema HIFU dedicato, con una bobina da RM per il seno, il dispositivo che effettivamente genera l’immagine, potrebbe rappresentare un importante progresso."

"La bobina da risonanza scelta consente inoltre una diagnostica RM non invasiva o l’esecuzione di una spettroscopia di risonanza magnetica per l’analisi chimica e le biopsie per le patologie; si completa così un kit di strumenti competitivo per la diagnostica e gli interventi nell’ambulatorio di RM."

Per conseguire un ulteriore vantaggio competitivo, Brunsveld van Hulten ha scelto una bobina per il seno compatibile con i sistemi all’avanguardia da 1,5 e 3 Tesla, con velocità di acquisizione più elevata e migliore risoluzione, immessi recentemente sul mercato dai tre principali fornitori di scanner per la RM: General Electric, Siemens e Philips.

La sua nuova tecnica può essere utilizzata per trattare qualsiasi tumore piccolo e localizzato ma Brunsveld van Hulten ha scelto di concentrare inizialmente l’attenzione sul trattamento del cancro al seno, poiché si tratta di una della forme tumorali con maggior prevalenza che interessa in modo particolare le donne con un’età compresa tra 35 e 69 anni.

L’aiuto offerto dalla competenza dell’ESA sotto il patrocinio dell’ESI

Sono tanti i pezzi del puzzle che devono combaciare prima che i pazienti possano essere guariti ed è questo il motivo per il quale sono così importanti l’utilizzo dell’infrastruttura dell’Incubatore Spaziale Europeo (ESI), presso ESTEC, e il supporto dei tecnici e degli esperti medici dell’ESA.

"La capacità dell’ESA di simulare sistemi complessi è stata d’importanza vitale nel determinare i materiali e le tecnologie ottimali da impiegare" ha dichiarato Brunsveld van Hulten. La piattaforma software EuroSim, originariamente sviluppata per l’ESA per la simulazione in tempo reale del comportamento dei satelliti, è stata utilizzata per aiutare a risolvere le complessità tecniche di progettazione del sistema.

Sebbene molti elementi della struttura siano standard industriali, Brunsveld van Hulten ha evidenziato che "sono stati i circuiti elettronici e il software integrato dell’ESA a consentirmi di sviluppare un sistema per la simulazione e il controllo in tempo reale del processo di trattamento termico critico: vantaggi, unici nel loro genere, derivanti dall’applicazione delle tecnologie spaziali a questo prodotto medico già avanzato."

La competenza dell’ESA nel realizzare modelli di propagazione delle onde è stata fondamentale per ottenere la sintesi di funzionamento ottimale delle due tecnologie, RM e HIFU. La realizzazione di modelli consente una rapida simulazione delle impostazioni del trasduttore a ultrasuoni per vagliare gli effetti prima del trattamento effettivo.

Solitamente, la risonanza magnetica è disturbata dal sistema terapeutico a ultrasuoni, ma Brunsveld van Hulten, con l’aiuto degli esperti dell’ESA, è riuscito a regolare le frequenze di segnale e le fasi in modo che un medico che utilizzi ActiveFU possa eseguire l’intervento e contemporaneamente seguirne il risultato tramite RM.

I motori piezoelettrici non magnetici miniaturizzati vengono utilizzati per posizionare l’apparecchiatura prima dell’intervento. Cedrat Technologies li aveva sviluppati originariamente per applicazioni spaziali, per le quali è inaccettabile la presenza di disturbi del campo magnetico omogeneo per le immagini.

A dicembre, è stato utilizzato il Laboratorio per la progettazione distribuita dell’ESA, il Concurrent Design Facility (CDF), per regolare e definire nel dettaglio i requisiti tecnici dei componenti di questo progetto complesso. Specialisti di diverse discipline tecniche hanno partecipato a numerose sessioni presso il CDF, durante le quali hanno ‘negoziato’ interattivamente i rispettivi sotto-sistemi. Questo processo dinamico evidenzia ed elimina rapidamente i conflitti già presenti nel sistema ad un livello di progettazione elevato.

Oltre al supporto della competenza medica, in sede, dell’ESA, l’ESI ha inoltre assistito Brunsveld van Hulten nell’organizzazione di un workshop internazionale sotto gli auspici dell’ESA, per consultare esperti medici esterni. I partecipanti hanno discusso i requisiti e i limiti operativi, oltre ai metodi diagnostici non invasivi implementati dalla tecnologia RM in rapido sviluppo.

ActiveFU è il primo prodotto sviluppato all’ESI. Bruno Naulais, responsabile dell’ESI ha commentato: “La nostra esperienza con il progetto ActiveFU ha dimostrato che l’ESI è in grado di colmare il divario tra il concepimento di un’idea e l’avvio di un’attività effettiva. Sostiene gli imprenditori come Brunsveld van Hulten nel definire una pianificazione aziendale fattibile, nel condurre studi realizzabili sulla tecnologia da utilizzare e nel portare il progetto a un livello di interesse per i capitali di rischio che sono invogliati a cofinanziarne l’ulteriore sviluppo."