Temperatura

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 18287 (2022) Citare questo articolo

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La terapia termica laser è uno dei trattamenti per i tumori maligni. Abbiamo sviluppato un endoscopio termico utilizzando un termosensore ultracompatto e creato un nuovo sistema di terapia termica laser laparoscopica per riscaldare il tessuto tumorale a una temperatura adeguata, concentrandoci sul fatto che le telecamere termografiche sono in grado di eseguire una mappatura della temperatura bidimensionale. Cellule di carcinoma epatocellulare (N1S1) sono state impiantate nel fegato di ratti Sprague-Dawley (n = 13) per creare un carcinoma epatocellulare ortotopico. Sei ratti sono stati sottoposti a termoterapia laser laparoscopica (70 °C, 5 minuti) utilizzando il sistema di nuova concezione, mentre gli altri sono stati sottoposti solo a inserimento laparoscopico. La misurazione del volume della lesione e la valutazione istologica sono state eseguite in tutti i ratti. Il sistema di terapia termica laser laparoscopica ha fornito un controllo stabile della temperatura. Quando è stata utilizzata una temperatura di 70 °C come temperatura impostata, la temperatura del cancro target è stata mantenuta nell'intervallo 68-72 °C per il 93,2% del tempo di irradiazione (5 minuti). Il volume medio dei tumori trattati termicamente era significativamente inferiore a quello dei tumori non trattati. Il nuovo sistema di terapia termica laser laparoscopica è stato in grado di mantenere la temperatura della superficie del tumore a qualsiasi temperatura desiderata e si è dimostrato efficace nel trattamento del modello di carcinoma epatocellulare del ratto.

La terapia termica è un trattamento altamente efficace per il cancro perché le cellule tumorali sono vulnerabili al calore e la terapia termica è stata studiata a lungo a causa dei suoi effetti avversi minimi1,2,3.

Negli ultimi anni ha attirato l’attenzione la terapia termica laser (LTT), un metodo per riscaldare il tessuto tumorale mediante irradiazione laser. Il riscaldamento termico mediante luce laser si verifica quando l'energia luminosa viene assorbita dai tessuti e quindi convertita in calore4. L'assorbimento della luce laser nei tessuti varia a seconda dei componenti costitutivi del tessuto (proporzioni di matrice extracellulare, collagene, acqua, ecc.), ciascuno degli organi ha le proprie caratteristiche5. Tuttavia, una volta convertito al riscaldamento localizzato del tessuto, l’effetto termodinamico sul tessuto è lo stesso. L'effetto terapeutico della lasertermia è causato dalla distruzione dei tessuti dovuta alla vaporizzazione dell'acqua nel tessuto e all'apoptosi o necrosi delle cellule tumorali6. Poiché la LTT può essere applicata agli organi interni del corpo utilizzando la fibra ottica, la LTT può essere utilizzata non solo per i tumori degli organi luminali come l'esofago7 ma anche per i tumori degli organi solidi come il cancro al fegato8, il tumore al cervello9 e il carcinoma a cellule renali10.

Per ottenere un LTT sicuro ed efficace, è necessario monitorare la temperatura del tessuto tumorale durante il riscaldamento e mantenerla a un livello appropriato. Il monitoraggio della temperatura basato sulla risonanza magnetica (MRI) è stato utilizzato nella LTT interstiziale per i tumori cerebrali ed è stata dimostrata l'efficacia del controllo della temperatura nel trattamento9,11,12. D'altro canto, il monitoraggio della temperatura basato sul rilevamento dell'energia radiante (infrarossi) presenta il vantaggio di ottenere la temperatura superficiale di un oggetto (1) in modo non invasivo e (2) in tempo reale. Inoltre, (3) è possibile ottenere la distribuzione termica bidimensionale. Sulla base di tali vantaggi, abbiamo creato un metodo di monitoraggio della temperatura utilizzando una telecamera termografica e abbiamo dimostrato la sua utilità nella termoterapia laser. Nello specifico, siamo riusciti a sviluppare un sistema di feedback che controlla automaticamente l'uscita del laser utilizzando le informazioni sulla temperatura ottenute dalla telecamera termografica come segnale di ingresso durante il riscaldamento del tessuto target13. Utilizzando il sistema, abbiamo dimostrato che la temperatura del tumore bersaglio può essere mantenuta a un livello stabile in un modello animale13 e abbiamo riferito che ciò porta a un buon effetto terapeutico14.