Una tecnologia per "ascoltare" i tumori

Una tecnologia per “ascoltare” i tumori

Gli ingegneri elettrici dell’Università di Stanford sono riusciti a migliorare la tecnologia che rileva gli esplosivi al plastico sepolti sotto terra. Questo miglioramento porta a nuove possibili applicazioni, tra cui l’individuazione di tumori nella loro fase iniziale.

Lo studio è stato diretto dai professori Amin Arbabian e Pierre Khuri-Yakub. È nato grazie a un progetto della DARPA (Defense Advanced Research Project Agency) che inizialmente prevedeva semplicemente lo sviluppo di un sistema che fosse in grado di rilevare le bombe al plastico invisibili ai metal detector.

 

I principi di base

I professori che hanno condotto lo studio sono convinti che grazie a questa tecnologia sarà possibile rilevare i tumori nel loro stato iniziale. Come? Sfruttando con molta attenzione due principi scientifici di base.

  1. Tutti i materiali si espandono e si contraggono quando stimolati da energia elettromagnetica, come la luce o le microonde.
  2. Questa espansione o contrazione produce ultrasuoni che viaggiano verso la superficie e che possono essere rilevati da remoto.

Ma le onde sonore si propagano in modo diverso nei casi in cui interagiscano con corpi solidi o con l’aria. In più, se le onde sonore passano da un corpo solido all’aria, vi è una consistente perdita di trasmissione. Per risolvere questi problemi, i ricercatori della Stanford hanno costruito dei Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducers (CMUT). Questi possono riconoscere i segnali ultrasonori deboli che partono dai corpi solidi, attraversano l’aria e arrivano ai dispositivi.

 

Nuove applicazioni

La tecnologia di base, come accennato prima, è utilizzata nell’ambito militare. Ipotizzando uno scenario di guerra, le microonde possono riscaldare una zona sospetta, consentendo al terreno di assorbire energia e di espandersi, e di conseguenza di stringere la plastica. Le vibrazioni delle microonde generano poi una serie di onde di pressione a base di ultrasuoni che consentono di rilevare e interpretare la presenza sotterranea di esplosivi al plastico.

Grazie alla ricerca di Stanford, però, questa tecnologia potrà essere adottata anche per la medicina. Gli scienziati hanno usato brevi impulsi a microonde per riscaldare un materiale simile alla carne. Tenendo il dispositivo a una distanza di 30 cm, il materiale è stato riscaldato a una temperatura di un millesimo di grado. Una temperatura che può sembrare lontana dal causare degli effetti particolari, eppure il materiale si è espanso e contratto. Inoltre, ha creato delle onde ultrasonore che i ricercatori sono riusciti a rilevare senza entrare in contatto diretto con il materiale. Ecco un esempio del funzionamento di questa tecnologia.

 

La ricerca medica ha dimostrato che i tumori sviluppano ulteriori vasi sanguigni per alimentare la loro crescita cancerosa. I vasi sanguigni assorbono il calore in maniera differente rispetto al tessuto circostante. Quindi i tumori dovrebbero mostrarsi come dei punti nevralgici di produzione di ultrasuoni. La tecnologia messa a punto dai ricercatori della Stanford sarà in grado di “ascoltare” questi ultrasuoni. Riuscirà allora ad individuare la posizione esatta dei tumori.

Il professore Arbabian è ottimista circa il miglioramento di questa tecnologia. “Pensiamo che potremmo sviluppare una strumentazione sufficientemente sensibile per rilevare la presenza di tumori, e forse altre anomalie, molto prima rispetto agli attuali sistemi di rilevamento, in modo non intrusivo e con un dispositivo portatile che si può tenere in mano.“.

Secondo i ricercatori, il loro dispositivo sarà perfettamente funzionante e disponibile entro 10 o 15 anni. Un lasso di tempo abbastanza lungo. Ma è necessario per lo sviluppo di un sistema portatile, efficiente e meno costoso rispetto ai classici dispositivi di risonanza magnetica. Magari dopo i robot radiologi potremo assistere all’avvento di robot ecografisti. La medicina si affida sempre più a tecniche e a supporti digitali che si stanno dimostrando molto utili. E, in alcuni casi, anche indispensabili.

Fonte: stanford.edu


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