LB3P_105_Realtà Aumentata per l’ablazione con radiofrequenza delle neoplasie epatiche

Progetto proposto da: Francesco Ricciardi

 

Il tumore al fegato è un tumore molto diffuso al mondo. Benché il tumore primario del fegato sia una patologia abbastanza rara, il fegato è il secondo sito, dopo le ghiandole linfatiche, ad essere sede di metastasi per tumori solidi che colpiscono altri organi. L’approccio chemioterapico alla cura di tali tumori porta raramente a delle risposte positive e durabili nel tempo. Ad oggi, la chirurgia dei tumori al fegato è ancora la forma di terapia che garantisce le migliori aspettative in termini di allungamento dei tempi delle recidive e aspettativa di vita del paziente. Sfortunatamente solamente una percentuale che va dal 5% al 15% dei nuovi casi di diagnosi di carcinoma epatocellulare può essere sottoposta a trattamento chirurgico per presenza di lesioni multifocali, vicinanze alle via biliari o a vasi importanti o per una cirrosi epatica preesistente. In alcuni casi il trapianto del fegato rappresenta ancora l’unica soluzione al problema, ma raramente questa strada può essere intrapresa, soprattutto nel breve periodo. La scarsa inefficacia o l’inapplicabilità delle terapie “convenzionali” nell’ambito della cura dei tumori al fegato ha spinto la ricerca medica a trovare nuove strategie di cura; fra queste troviamo l’ablazione con radiofrequenza (RFA).La tecnica dell’ablazione con radiofrequenza consiste in un trattamento termico localizzato che ha lo scopo di distruggere il tumore riscaldandone i tessuti ad una temperatura che va oltre i 60 °C. Tale riscaldamento si realizza applicando energia sottoforma di corrente elettrica alternata ad una frequenza opportuna. L’iniezione di questa corrente si realizza per mezzo di un ago-elettrodo che raggiunge la lesione tumorale all’interno del fegato. L’ago-elettrodo può essere introdotto attraverso l’addome del paziente se si opera in laparoscopia, oppure direttamente nel fegato se si opera con la chirurgia tradizionale ad addome aperto (laparotomia). La punta dell’ago dovrà raggiungere il centro della lesione tumorale e da essa fuoriuscirà un schiera di elettrodi ad uncino che si espanderanno nella massa tumorale e inietteranno la corrente che porterà alla morte delle cellule tumorali.La maggiore difficoltà nell’applicazione di questa tecnica è nella guida dell’ago-elettrodo, durante il suo inserimento, per poter raggiungere con precisione il centro della lesione tumorale, evitando di collidere con strutture vascolari importanti e vie biliari. Tale difficoltà è dovuta alla mancanza di un feedback visivo agli occhi del chirurgo operatore. Per guidare l’ago all’interno del fegato il chirurgo può servirsi attualmente delle immagini provenienti da TAC, Risonanza Magnetica oppure Ecografia che dovranno essere acquisite e visualizzate durante la pratica dell’intervento stesso. La bidimensionalità di questa tipologia di immagini e la notevole abilità necessaria ad interpretarle rende l’inserimento dell’ago molto difficoltoso. L’idea del progetto è quella di realizzare un sistema che aiuti i chirurghi in questo delicato compito, riducendo i tempi necessari alla realizzazione dell’intervento stesso e diminuendo i rischi per il paziente. In questo viene in aiuto la “Realtà Aumentata” che è una tecnologia che fonde oggetti virtuali, generati al computer, con immagini provenienti dal mondo reale. L’idea è quella di sovrapporre alle immagini dell’addome del paziente dei modelli tridimensionali del fegato e del tumore, lì dove sotto ci sono il suo fegato e il suo tumore reale, per poter offrire una modalità di visualizzazione innovativa che aiuti il chirurgo nell’inserimento dell’ago-elettrodo.Per realizzare questo si parte da modelli virtuali tridimensionali degli organi interni del paziente, generati a partire dalle sue TAC, ricostruendo il fegato, la lesione tumorale, le vie biliari, l’insieme di vasi che irrorano il fegato e delle strutture anatomiche circostanti che hanno interesse nella pratica operatoria dell’ablazione con radiofrequenza. Questi modelli tridimensionali vanno inseriti nell’applicativo di realtà aumentata da sviluppare. Tale applicazione avrà il compito di “registrare”, ovvero, allineare geometricamente e temporalmente le immagini provenienti da una videocamera che riprende l’addome del paziente con i modelli tridimensionali generati cosicché il chirurgo possa eseguire l’intervento avendo a disposizione una visualizzazione virtuale di ciò che c’è in realtà sotto la cute del paziente e che non vede ad occhio nudo. Si ricostruisce anche un modello virtuale dell’ago elettrodo, che si sovrappone a quello reale e di cui viene tracciata la posizione e l’orientazione, per avere informazioni sulla distanza dal tumore (target), sulla direzione d’inserimento e sulle correzioni da effettuare per raggiungerlo.Tale applicazione è stata parzialmente sviluppata durante la mia tesi di laurea ma ha ancora delle problematiche aperte che devono essere affrontate e risolte per poter essere utilizzata in sala operatoria. Tra queste c’è sicuramente la compensazione del moto del fegato dovuto alla respirazione del paziente e la generazione automatizzata dei modelli tridimensionali dei distretti anatomici a partire dalle TAC acquisite dal paziente. In seguito alla risoluzione di queste problematiche si potrà passare ad una fase di testing, validazione e certificazione che permetterà di utilizzare, infine, l’applicativo in sala operatoria.L’obiettivo del progetto è quello di realizzare un sistema che permetta di semplificare l’applicazione della tecnica di ablazione a radiofrequenza per i tumori epatici, riducendo al contempo il tempo necessario per eseguire l’intervento, i costi e i rischi ad esso associati. Questo permetterà anche di utilizzare la tecnica dell’ablazione a radiofrequenza anche nei centri ospedalieri “minori” e non solo nelle strutture di eccellenza per la cura dei tumori. Tale tecnica potrà essere estesa anche all’ablazione con radiofrequenza applicata ad altri organi, come, ad esempio, per il trattamento del tumore al seno.