Stima delle proprietà ottiche del pancreas suino nel 600

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 14300 (2022) Citare questo articolo

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Questo lavoro riporta le proprietà ottiche del tessuto pancreatico suino nell'ampio intervallo di lunghezze d'onda di 600-1100 nm. I coefficienti di assorbimento e di diffusione ridotta (μa e µs′) del pancreas ex vivo sono stati ottenuti mediante spettroscopia ottica diffusa nel dominio del tempo. Abbiamo studiato diverse condizioni sperimentali, tra cui compressione, riposizionamento, campionamento spaziale, stabilità temporale, l'effetto della procedura di congelamento (pancreas fresco o congelato-scongelato) e infine la variabilità inter-campione. È stata ottenuta una buona ripetibilità in diverse condizioni sperimentali (coefficiente di variazione mediano inferiore all'8% e ~ 16% rispettivamente per µa e µs′). Il congelamento-scongelamento dei campioni ha causato una riduzione irreversibile di tre volte di µs′ e nessun effetto su µa. La media degli spettri di assorbimento e di diffusione ridotta su diversi campioni era compresa tra 0,12 e 0,74 cm−1 e 12–21 cm−1 con una variazione inter-campione di ~ 10% e ~ 40% rispettivamente per µa e µs′. Il coefficiente di trasporto effettivo calcolato (μeff) per il tessuto pancreatico fresco mostra che le regioni tra 800–900 nm e 1050–1100 nm sono simili e offrono l'attenuazione tissutale più bassa nell'intervallo considerato (ovvero, µeff varia da 2,4 a 2,7 cm−1) . Questi dati, che descrivono per la prima volta specifiche interazioni luce-pancreas nella finestra ottica terapeutica, forniscono informazioni cruciali per la pianificazione di termoterapie basate sulla luce (ad esempio, ablazione laser) e istruzioni su modelli di trasporto della luce per applicazioni biofotoniche che coinvolgono questo organo.

Il cancro al pancreas è un tumore maligno aggressivo che ha causato oltre 466.000 decessi e 495.770 nuovi casi nel 2020 in tutto il mondo1. Negli Stati Uniti, il cancro al pancreas rappresenta attualmente la quarta causa di morte per cancro e, poiché il numero di decessi dovuti a questa malattia letale è in rapido aumento, si stima che diventerà la seconda causa di morte correlata al tumore entro il 20302.

I possibili trattamenti attualmente disponibili comprendono in genere la chirurgia, la radioterapia e la chemioterapia. Tuttavia, la maggior parte delle terapie sistemiche non sono riuscite a migliorare la prognosi dei pazienti, mostrando benefici clinici limitati3. Attualmente, la resezione chirurgica, cioè la pancreatectomia, rappresenta l'unica opzione terapeutica ampiamente accettata con il potenziale di aumentare la sopravvivenza a lungo termine. Tuttavia, solo il 20% dei pazienti sono candidati idonei all’intervento chirurgico al momento della diagnosi. Inoltre, la complessità e l'invasività nonché la stretta dipendenza del risultato complessivo dall'abilità e dall'esperienza dell'operatore limitano l'applicabilità di questo approccio terapeutico4. Pertanto, stanno emergendo nuove strategie terapeutiche5,6,7. Tra questi, le procedure di termoablazione hanno mostrato risultati incoraggianti8: mirano a ridurre il volume del tumore del cancro, per ottenere un migliore controllo locale della malattia, con l’intento finale di migliorare la sopravvivenza e la qualità della vita9. La tecnica di ablazione laser (LA), in particolare, è una promettente procedura ablativa basata sulla luce che si basa su un aumento della temperatura del tessuto dovuto alla conversione fototermica della radiazione laser in calore. I tessuti maligni, esposti alla luce laser, sono quindi soggetti ad un aumento di temperatura localizzato e citotossico mentre le strutture sane circostanti vengono preservate dal danno termico10.

Il tasso di eventi avversi per LA è inferiore rispetto ad altre tecniche termiche11,12 e, tra tutte le modalità di trattamento termico, LA è unica nel consentire l'uso di un ago più sottile (cioè diametro < 1 mm10). Infatti, LA rappresenta un'opzione interessante per il trattamento di lesioni focali in posizioni ad alto rischio, siti difficili da raggiungere o noduli multipli di dimensioni diverse. Questi vantaggi incoraggiano l'utilizzo dell'LA per il trattamento di organi con posizioni anatomiche delicate, come il pancreas, come testimoniato da recenti studi sull'LA endoscopica ecoguidata nell'adenocarcinoma pancreatico localmente avanzato e non resecabile13. Tuttavia, l'applicazione clinica dell'LA per il trattamento del tessuto pancreatico è ancora ostacolata dalla conoscenza limitata delle proprietà fisiche del pancreas14,15 e dalla necessità di ottimizzare i parametri di impostazione procedurale4.