Brevetto per il Sistema dell’Imaging Adattivo
La Kay System Italia è fortemente implicata nello sviluppo di ricerca avanzata nel settore dell’imaging diagnostico medico.
A tal fine ha iniziato dal 2009 una stretta collaborazione di ricerca con il laboratorio di Fisica Medica del Dipartimento di Medicina Molecolare dell’Università La Sapienza di Roma, finalizzato al trasferimento tecnologico di conoscenze e metodologie innovative per lo sviluppo di nuovi prodotti sia hardware che software. Il mercato di interesse è principalmente quello della diagnostica medica e delle sue ricadute, dell’imaging della radiazione X e gamma, globalmente riconosciuti come quelli di più alto spessore tecnologico.
Il forte coinvolgimento dell’azienda KSI nelle attività di ricerca è testimoniata dai seguenti progetti di ricerca finanziati dalla FILAS e svolti con la collaborazione del laboratorio di Fisica Medica del Dipartimento di Medicina Molecolare dell’Università La Sapienza di Roma:
Cooperazione scientifica per la sperimentazione dell’Imaging adattivo COOADIMA dell’ azienda Kay Systems Italia relativa al Progetto industriale di ricerca e sviluppo di Tecniche computazionali innovative per lo sviluppo di strumentazioni basate su imaging adattivo ADIMA. Finanziato dalla FILAS –Regione Lazio 2010 POR FESR Lazio 2007/2013 asse I Attività I.1 prot Filas- RS- 2009-1249 CUP F87I10000740007.
Nell’ambito di questa attività di cooperazione e’ stato realizzato un brevetto congiunto tra KSI e università La Sapienza in merito allo sviluppo di un apparato di collimazione innovativo per la realizzazione di tomografie in tecnica SPET in modalità statica (assenza di anello tomografico).
– Progetto FILAS-CR 2011-1417 valutato idoneo dalla Filas –Lazio, nell’ambito del bando “Progetti di R&S in collaborazione da parte delle PMI del Lazio” di cui al POR FESR 2007/2013 Asse I ” Algoritmi innovativi per la generazione di una nuova classe di prodotti a scintillazione basati sull’integrazione olistica delle specifiche proprietà funzionali” proposto dalla Società KAY SYSTEM ITALIA congiuntamente con il laboratorio di Fisica Medica del Dipartimento di Medicina Molecolare dell’Università La Sapienza di Roma
Il Progetto
Il progetto ADIMA è mirato alla realizzazione di un nuovo e rivoluzionario imaging diagnostico di tomografia basato sull’eliminazione dell’anello di rivelazione delle immagini provenienti dal paziente. Oltre all’enorme esemplificazione dell’apparato il sistema consente di raccogliere immagini in modalità interattiva con il medico e nel futuro guidarlo verso la migliore identificazione del tessuto o della patologia da diagnosticare.
L’ apparato , il primo al mondo, è basato su un innovativo sistema Hardware di invenzione del Prof. Roberto Pani e di un complesso di algoritmi di calcolo che rendono possibile la ricostruzione tomografica dell’immagine medica.
L’apparato si presenta in forma estremamente compatta , tanto da poter essere utilizzato al letto del paziente o addirittura in casa. L’innovazione comporta anche una forte riduzione dei costi a beneficio della spesa sanitaria e della sua maggiore fruibilità da parte dei pazienti (riduzione delle liste d’attesa), oltre al maggiore confort del paziente per l’assenza di eventuali problemi di claustrofobia connessi alla presenza del tunnel dell’apparato tomografico convenzionale.
Inoltre ADIMA consente di ridurre le dosi da radiazione assorbite dal paziente durante l’esame grazie alla potente risoluzione spaziale del rivelatore.
I possibili campi di applicazione sono numerosi, due esempi sono:
diagnosi del tumore della mammella : l’apparato ADIMA , grazie alle sue piccole dimensioni può essere posto sotto la mammella e determinare la malignità anche di piccole lesioni e la loro localizzazione in tre dimensioni garantendo una biopsia precisa e univoca.
Esame della Perfusione cardio coronarica consente la prevenzione dell’infarto e la valutazione della funzionalità cardiaca per operare strategie preventive utili al guadagno della sopravvivenza dei pazienti cardiopatici. A tal fine è opportuno ricordare che le patologie cardiovascolari rappresentano la prima causa di morte e che gli esami funzionali dell’attività cardiaca sono fortemente in crescita e interessano milioni di persone in Italia. ADIMA consente di fornire risposte prossime a quelle di un apparato PET che a causa degli elevati costi non può essere diffuso sul territorio nazionale in contrasto con la sempre crescente esigenza di questa tipologia di esame.
ADIMA è basato su un innovativo sistema di collimazione che consente una modalità di ricostruzione tomografica rivoluzionaria, basata su una nuova concezione di collimazione ad angoli variabili, destinata a cambiare la modalità di acquisizione in SPECT consentendo, inoltre, la possibilità di effettuare un imaging di tipo adattivo alle esigenze diagnostiche.
Il sistema di collimazione è basato su una serie di collimatori a fori paralleli montati su un supporto basculante che consente ai vari elementi di ruotare coerentemente ed in maniera continua attorno ad un asse fisso, in maniera tale da cambiare l’angolo di vista rispetto alla regione di interesse di cui produrre l’immagine. Attraverso l’immagazzinamento delle varie immagini planari derivanti dai differenti angoli di proiezione, è possibile ricostruire mediante software l’immagine tomografica.
Le ridotte dimensioni dello strumento e proprio il suo particolare sistema di collimazione, consentono di porre il rivelatore direttamente a contatto con il paziente, in posizione fissa rispetto ad esso e di selezionare differenti proiezioni della regione di interesse semplicemente variando l’angolazione del collimatore. In questo modo è possibile ottenere una tomografia da una distanza minima dal paziente e quindi dalla sorgente di captazione del radiofarmaco, raggiungendo livelli di risoluzione spaziale altrimenti non ottenibili dagli altri strumenti diagnostici in uso. Inoltre questo metodo di collimazione permette allo strumento di adattarsi al compito clinico da svolgersi mediante un meccanismo di feed-back instaurato direttamente dall’operatore (il medico). Egli può, come nel caso di un ecografia, variare le caratteristiche di acquisizione hardware dello strumento sulla base di quello che vede nel momento presente, cambiando l’angolazione del collimatore ed ottenendo differenti proiezioni, al fine di evidenziare talune caratteristiche anatomiche e funzionali piuttosto che altre.
Oltre a queste innovazioni dal punto di vista hardware, ADIMA vede l’implementazione tecnologica di nuovi e sofisticati algoritmi per il calcolo della posizione e per la risoluzione delle problematiche legate alla profondità di interazione.
Per quanto riguarda le immagini planari, La KSI in collaborazione con l’Università La Sapienza ha ottimizzato e consolidato specifici algoritmi di ricostruzione della posizione.
La collimazione angolata presenta di per sé alcune criticità dovute al fatto che i fotoni gamma provenienti dalla sorgente non incidono perpendicolarmente sulla superficie del cristallo di scintillazione. Ciò può condurre ad una perdita di risoluzione per effetto dell’assenza di informazione sulla profondità di interazione dei fotoni nel cristallo (problematica che in letteratura è nota come DoI, dall’inglese Depth of Interaction).
La KSI ha però sviluppato un metodo molto semplice basato sulla forma della distribuzione di luce di scintillazione per correggere questo fenomeno e le problematiche ad esso associate.
Questo metodo permette di risolvere artefatti e deformazioni sull’immagine causate dall’angolazione del sistema di collimazione che, peraltro, aumentano all’aumentare dell’angolo di inclinazione del collimatore. L’incapacità di risolvere questo problema ha scoraggiato l’uso di collimatori inclinati o limitato il loro utilizzo fino ad angoli massimi di 30°.
L’implementazione e le ulteriori competenze maturate su questi algoritmi consentirà di aumentare gli angoli di inclinazione del collimatore variabile da 45° a 60° per migliorare ulteriormente la qualità delle ricostruzione tomografiche e la risoluzione spaziale assiale della tomografia.
Grazie a questo innovativo metodo è possibile ottenere immagini di strato che possono essere composte in funzione della loro profondità al momento della ricostruzione tomografica.
Questo aspetto è fortemente innovativo e totalmente originale e i suoi risultati non sono affatto noti e attualmente presi in considerazione al momento della generazione delle immagini.
Anche per quanto concerne la ricostruzione tomografica, La KSI ha sviluppato innovativi algoritmi basati sulla tecnica di “sposta e aggiungi”, alternativi alla retroproiezione filtrata, che coniugano maggiore semplicità, riduzione di artefatti e forniscono un valore quantitativo alle immagini ricostruite. Mediante questi algoritmi sarà inoltre possibile pesare in maniera differente il diverso contributo informativo, e quindi diagnostico, proveniente dalle varie proiezioni, in maniera tale da fornire diversi significati clinici all’immagine tomografica ottenuta.
