Spostamento delle radiografie del sistema muscolo-scheletrico

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L’Empa è uno dei partner della creazione del nuovo ’Dynamic Imaging
L’Empa è uno dei partner della creazione del nuovo ’Dynamic Imaging Center’ (DIC) di Berna. Immagine: sitem
Oggi è stato inaugurato il "Dynamic Imaging Center" presso il sitem-insel, l’Istituto svizzero per la medicina traslazionale e l’imprenditorialità. Per la prima volta, qui è possibile effettuare radiografie bidirezionali di una persona in movimento. Ciò consente di effettuare ricerche cliniche uniche in Europa e rappresenta un importante passo avanti nello studio delle patologie muscolo-scheletriche. Il nuovo centro è il risultato di una stretta collaborazione tra l’Inselspital, l’ospedale universitario di Berna, e l’Empa. L’Inselspital fornisce le competenze mediche necessarie, mentre l’Empa contribuisce con le sue capacità di modellazione biomeccanica e di elaborazione delle immagini. L’infrastruttura è stata finanziata congiuntamente, così come i costi operativi.

Il movimento è essenziale per il sistema muscolo-scheletrico umano. Eppure i pazienti devono rimanere immobili o sdraiati per sottoporsi a radiografie, TAC o risonanza magnetica (RM). Tuttavia, l’approccio "per favore non muovetevi" alla diagnostica per immagini complica la diagnosi di molte patologie muscoloscheletriche, come il dolore al movimento della spalla, della schiena o l’osteoartrite del ginocchio", spiega Johannes Heverhagen dell’Inselspital, l’ospedale universitario di Berna. "Se potessimo scattare le immagini mentre il paziente si muove, potremmo individuare meglio malattie che finora sono molto difficili da diagnosticare".

Una tecnica innovativa

Per questo Heverhagen, insieme ai colleghi Klaus Siebenrock e Keivan Daneshvar dell’Inselspital, l’ospedale universitario di Berna, e in stretta collaborazione con Ameet Aiyangar dell’Empa di Dübendorf e del sitem-insel, ha creato il Dynamic Imaging Center (DIC), un’unità di laboratorio unica in Europa, inaugurata il 10 novembre grazie alle condizioni ideali del sitem-insel.

I volontari si muovono su un tapis roulant dotato di sensori di forza o su piattaforme di misurazione della forza. I loro movimenti sono registrati da 16 telecamere a infrarossi per il rilevamento del movimento, oltre che da raggi X e da un elettrogramma muscolare (EMG). Il fulcro del nuovo laboratorio è un sistema unico di imaging dinamico a raggi X ad alta velocità, chiamato Dynamic Biplane Radiographic Imaging (DBRI). "Il DBRI può registrare fino a 1.000 immagini a raggi X al secondo su due piani diversi, con dosi di radiazioni molto basse", spiega il ricercatore dell’Empa Ameet Aiyangar. "Questo significa che possiamo misurare i movimenti con una precisione sub-millimetrica e rilevare i più piccoli movimenti rotazionali e traslazionali di un’articolazione".

Le radiografie continue non sono destinate a sostituire le immagini tridimensionali degli scanner MRI e CT, ma a completarle. Nel loro insieme, le registrazioni forniscono un quadro completo della situazione delle ossa o delle articolazioni, non solo a riposo ma anche in movimento. Queste immagini sono particolarmente importanti nel caso di malattie articolari come l’osteoartrite e l’instabilità articolare. Ma possono anche aiutare a diagnosticare e migliorare il trattamento del mal di schiena, che colpisce due svizzeri su tre più volte all’anno.

Articolazioni danneggiate

Un’articolazione è costituita da due o più estremità ossee collegate in modo mobile tra loro. Sono ricoperte di cartilagine che, insieme al liquido sinoviale presente nello spazio articolare, riduce l’attrito tra le estremità ossee. Nell’osteoartrite, la cartilagine articolare è danneggiata da infiammazioni, insufficienza o sovraccarico e si deteriora nel tempo. Di conseguenza, le articolazioni interessate possono essere mosse solo con dolore. L’osteoartrite può essere una causa del mal di schiena, poiché tra le vertebre della colonna vertebrale sono presenti anche articolazioni cartilaginee. Per molte delle persone colpite, tuttavia, la causa del mal di schiena rimane poco chiara, motivo per cui spesso il dolore viene trattato solo in modo sintomatico. In una fase avanzata, spesso ci sono solo due opzioni: sostituire l’articolazione con un impianto o stabilizzarla chirurgicamente. Tuttavia, una diagnosi più precisa delle singole cause del dolore articolare potrebbe portare a un trattamento migliore.

Le malattie dell’apparato muscolo-scheletrico sono tra le patologie più comuni in Svizzera. Comportano costi medici elevati e hanno un forte impatto sulla qualità della vita delle persone colpite. "L’apertura del CDI del sitem-insel, uno dei primi laboratori di questo tipo in ambiente ospedaliero in Europa, dimostra come l’innovazione nella diagnostica per immagini stia consentendo nuovi approcci alla ricerca. Il DIC è un altro esempio di come stiamo permettendo di mettere in pratica idee tratte dalla pratica clinica quotidiana, in modo che possano essere utilizzate con successo per valutare il trattamento migliore", ha dichiarato Simon Rothen, CEO di sitem-insel.

Un’ampia gamma di progetti futuri

L’uso quotidiano della nuova tecnica in ospedale non è l’unico obiettivo del DIC presso sitem-insel. Grazie alla nuova unità di laboratorio, verrà potenziata anche la ricerca sulle malattie degenerative dell’apparato muscolo-scheletrico, come l’osteoartrite. A lungo termine, i responsabili puntano a una collaborazione con i produttori di articolazioni artificiali e altri impianti ortopedici. Potrebbero testare i nuovi impianti direttamente nella struttura di ricerca durante il movimento. Per questo motivo Daniel Buser, presidente del consiglio di amministrazione di sitem-insel, ritiene che il futuro del nuovo centro di ricerca sia roseo: "Finora non esisteva nulla di simile in Europa e anche nel resto del mondo, unità di laboratorio di questo tipo sono raramente utilizzate nelle cliniche. Qui siamo all’avanguardia e portiamo la ricerca d’avanguardia nel campus Insel di Berna".

Il Centro di Imaging Dinamico (DIC)

Il laboratorio è di proprietà dell’Istituto universitario di radiologia diagnostica, interventistica e pediatrica (DIPR) dell’Inselspital, l’ospedale universitario di Berna. Il DIPR concede all’Empa diritti speciali di accesso/uso in base a un accordo di cooperazione decennale. L’obiettivo è anche quello di concedere a partner esterni interessati l’accesso al laboratorio per attività di ricerca. L’unità è affittata da sitem-insel nel campus Insel di Berna. sitem-insel ha svolto un ruolo chiave nel progetto fin dall’inizio, portando avanti l’installazione della nuova apparecchiatura, unica in Europa. I processi di imaging ad alta risoluzione nella ricerca e nell’innovazione sono una tradizione di sitem-insel. Una delle più moderne macchine per risonanza magnetica (MRI) Tesla 7 al mondo si trova nel seminterrato dell’edificio dall’apertura del sitem-insel nel 2019.

Una rapida ricerca per i pazienti

sitem-insel è l’Istituto svizzero per la medicina traslazionale e l’imprenditorialità. La sua missione è garantire che la ricerca vada a beneficio dei pazienti il più rapidamente possibile e con la massima qualità. Ciò significa creare strutture che permettano di implementare idee provenienti dalla pratica clinica quotidiana, in modo che possano essere utilizzate con successo per curare i pazienti. Il Sitem-insel si trova nel Campus Insel di Berna, vicino al più grande ospedale universitario della Svizzera (Inselspital) e all’Università di Berna. Il Sitem-insel riunisce sotto lo stesso tetto un’ampia gamma di unità cliniche, industriali, di ricerca ed educative, tutte impegnate nell’innovazione per il benessere dei pazienti. L’architettura di questo edificio in vetro trasparente di 20.000 m2 riflette l’idea di apertura mentale e collaborazione multidisciplinare.