Ablazione a microonde per tumori solidi:i vantaggi con l\'utilizzo dell\' apparato HS AMICA

1. Ablazione a microonde per i tumori solidi : i vantaggi con
l’utilizzo dell’apparato HS AMICA
N . RAIANO, V . MONTANINO , S. FINALE , P. GUIDA , M. NIGRO , I. ROSSI ,V. RAIANO
UOC RADIODIAGNOSTICA 1, Istituto Nazionale Tumori, Fondazione "G. Pascale ", Napoli;
DIRETTORE: DOTT. ANTONELLA PETRILLO
SSD ONCORADIOLOGIA INTERVENTISTICA - RESPONSABILE : FRANCESCO FIORE
INTRODUZIONE
Si definisce termoablazione l’effetto di necrosi coagulativa indotta in una massa tessutale per effetto di un surriscaldamento locale: la morte
cellulare è pressoché istantanea per temperature maggiori o uguali a 60°C; per temperature comprese tra 42 e 60°C il danno cellulare è
invece sub-letale, a meno di protrarre nel tempo l’esposizione al surriscaldamento. L’ablazione è attualmente impiegata nella pratica clinica
per la distruzione di tessuti patologici (ad esempio masse cancerose o ipertrofiche) nei casi in cui risulti impraticabile o sia contro-indicata la
resezione chirurgica: da qui la prevalenza di applicatori per ablazione di tipo interstiziale o endocavitario, minimamente invasivi. I tessuti
patologici più frequentemente soggetti ad ablazione sono i tumori solidi.
SCOPO:
Nuove tecnologie per l'ablazione a microonde (MWA) sono stati concepiti, progettati per raggiungere le più grandi zone di necrosi rispetto
l'ablazione con radiofrequenza (RFA). Lo scopo di questo studio era di segnalare i vantaggi utilizzando questo apparato in pazienti lesione
focale solida
METODI:
Un applicatore a microonde inserito all’interno del corpo umano può depositarvi energia radiante in modo localizzato e controllato, portando
rapidamente la temperatura del tessuto investito dalle radiazioni oltre i 60°C necessari alla necrosi coagulativa pressoché istantanea delle
cellule. Le soluzioni tecnico-ingegneristiche adottate nella realizzazione di AMICA-PROBE consentono di risolvere contemporaneamente i
principali problemi tradizionalmente esibiti dagli applicatori interstiziali per ablazione a microonde (effetto-cometa e surriscaldamento delle
pareti dell’applicatore) senza impattare sul calibro del dispositivo (ancora disponibile in versione 16G, cioè più piccolo o ugualmente esile
rispetto ai più diffusi elettrodi per ablazione RF).
RISULTATI: adenoma VII cm 4.0 Necrosis : cm 5.3 x 4.9
x 5.6 in vicinanza della cava
Le microonde offrono alcuni evidenti vantaggi rispetto alle RF nel trattamento termoablativo dei tessuti biologici:
• innanzitutto, le microonde garantiscono un’efficienza di riscaldamento nettamente superiore, ovvero una maggiore velocità di ablazione a
parità di potenza immessa. Ciò discende dalla capacità delle microonde, cioè onde elettromagnetiche che si propagano attraverso un mezzo
materiale -o anche attraverso il vuoto- alla velocità della luce, di agire direttamente e con ritardi di propagazione del tutto trascurabili su tutto
il volume tessutale raggiunto dalla radiazione: l’effetto di riscaldamento dielettrico descritto al paragrafo 2 avviene, pertanto,
simultaneamente su tutto il volume irradiato; non può dirsi lo stesso delle correnti RF, le quali scaldano direttamente per effetto Joule
soltanto la zona immediatamente circostante l’elettrodo attivo, per poi diffonderne l’effetto verso le regioni contigue in modo relativamente
lento semplicemente in virtù della conduzione termica intra-tessutale.
La conseguenza clinica immediata di tale maggiore velocità di riscaldamento delle microonde è duplice: da un lato, a parità di volume di
necrosi desiderato, la durata del trattamento termoablativo si riduce drasticamente (meno della metà rispetto alle RF); dall’altro, diventa
possibile contrastare assai più efficacemente l’effetto di drenaggio di calore (heat sinking) dovuto al transito di fluidi corporei che, nel caso
delle RF, rende incerto il conseguimento di una necrosi coagulativa completa e omogenea in prossimità di grandi vasi sanguigni o dotti
biliari: ciò rischia di compromettere l’esito terapeutico del trattamento e innalza la probabilità di recidive locali. L’uso delle microonde
appare, pertanto, più affidabile anche in distretti anatomici particolarmente ostici per le RF;
• La propagazione delle microonde nei tessuti risulta assai meno soggetta a vincoli e limitazioni di ordine fisico rispetto alle correnti RF,
risultando in ablazioni più omogenee, più ripetibili ed in performance coagulative più uniformi su una ben più vasta varietà di tessuti (dai
più grassi, ai più spugnosi e irregolari, fino ai tessuti ossei e alle fibre muscolari). Ciò discende dalla possibilità della radiazione a microonde
di propagarsi anche attraverso il vuoto oppure mezzi materiali isolanti, contrariamente alle RF che s’incanalano di preferenza lungo percorsi
a bassa resistenza elettrica: ciò porta ad una distribuzione disomogenea delle linee di corrente -e quindi a una minore uniformità
dell’associata figura di riscaldamento- a fronte di una marcata variabilità locale nella resistività dei tessuti, come avviene nel polmone o nella
mammella. Non deve stupire, pertanto, che la letteratura clinica relativa alle termoablazioni RF riporti numerosi casi di “skipping”, cioè
residui di tessuto non coagulato all’interno del volume sottoposto a trattamento ablativo; dalle microonde si attendono prestazioni
coagulative ben più uniformi;
• Mentre un elettrodo RF necessita di una piastra di dispersione applicata al paziente per il ritorno delle correnti, un applicatore a microonde
è un’antenna (cioè, intrinsecamente, un bipolo) che non richiede altri dispositivi a chiusura del proprio circuito elettrico e che opera in
modo massimamente localizzato nell’intorno della propria porzione attiva (completa tutela di organi situati a distanza dalla zona candidata al
trattamento ablativo, con minore stimolazione a largo raggio delle terminazioni nervose del paziente e senza impatto su pacemaker o altri
dispositivi impiantati a rischio d’interferenza elettromagnetica). Vale la pena notare che l’applicazione sul paziente delle piastre di
dispersione in uso coi sistemi RF, oltre a complicare la preparazione al trattamento, non è esente da rischi (esiste una certa possibilità di
ustioni superficiali in caso di un’adesione imperfetta alla cute) ed introduce gradi di libertà relativi al posizionamento di difficile
controllabilità ma con impatto non trascurabile sull’esito terapeutico (spostare le piastre, infatti, equivale a deviare le correnti iniettate nel
corpo del paziente).
• l’impiego simultaneo di più applicatori RF è praticamente impossibile, visto che le correnti tenderebbero a chiudersi tra coppie di elettrodi
vicini anziché fluire da ciascun elettrodo verso le piastre di dispersione. Ciò non accade con gli applicatori a microonde, che possono
quindi essere utilizzati in contemporanea, o per ablare volumi tessutali di
notevoli dimensioni oppure per il trattamento di lesioni multifocali senza aggravio sulla durata complessiva dell’intervento.
CONCLUSIONE:
Le ragioni per cui ad oggi, nonostante tutti i benefici che l’uso delle microonde comporterebbe, sono ancora le RF a dominare la scena delle
terapie termoablative interstiziali vanno ricercate nella maggiore complessità tecnologica delle microonde e in un certo ritardo nel processo
di ingegnerizzazione finalizzato alla piena conversione degli apparati a microonde da ottimi dispositivi per applicazioni industriali o di
laboratorio in veri e propri presidi medici aventi tutti i requisiti di sicurezza, affidabilità e minima invasività necessari per l’utilizzo con
successo in radiologia interventistica.
Uno dei principali problemi pratici legati all’impiego delle microonde per via interstiziale risiede nell’adeguato controllo dell’energia
riflessa, cioè quella porzione di energia a microonde irradiata dall’applicatore ma non assorbita dal tessuto bersaglio, che si propaga a ritroso
lungo la traiettoria d’inserimento del dispositivo nel corpo del paziente; essa determina un effetto di retro riscaldamento incontrollato che
rischia di estendere oltre modo la figura di necrosi in senso longitudinale e di intaccare organi e tessuti distanti dalla zona in origine destinata Controllo dell’espansione della necrosi lungo l’asse dell’applicatore:
ablazioni sferoidali!
al trattamento ablativo: tale fenomeno è talvolta citato in letteratura come “effetto-cometa” ed è indicato come la principale fonte di rischio
connessa con l’utilizzo clinico delle microonde. Le soluzioni tecniche comunemente proposte al problema del confinamento delle onde
riflesse implicano un considerevole incremento dell’ingombro trasversale del dispositivo, con evidente impatto sul suo grado di invasività e
sulla sua stessa utilizzabilità in contesti diversi da quello intra-operatorio.
Altra problematica di rilievo è l’ingente dissipazione di energia elettromagnetica in calore lungo le linee coassiali tipicamente utilizzate per
l’alimentazione delle antenne interstiziali per ablazione a microonde: in assenza di un adeguato sistema di raffreddamento delle pareti
dell’applicatore, come per l’effetto-cometa dovuto alle microonde riflesse si rischia anche in questo caso il surriscaldamento dell’intera
traiettoria d’introduzione del dispositivo, dalla lesione candidata al trattamento ablativo risalendo fino alla cute. Nuovamente, l’integrazione
di un sistema di raffreddamento nell’applicatore non si concilia facilmente con le esigenze di miniaturizzazione proprie di un dispositivo
destinato a trattamenti percutanei minimamente invasivi.
La sfida tecnologica e ingegneristica al servizio della clinica consiste, dunque, nell’ottenere il pieno controllo sull’effetto-cometa e sui
gradienti di temperatura all’interno di applicatori interstiziali a microonde massimamente miniaturizzati; in tal modo, si riuscirebbe a
sfruttare appieno tutti i vantaggi intrinseci offerti dal riscaldamento dielettrico a microonde dei tessuti biologici rispetto ad altre fonti di
riscaldamento (di natura elettromagnetica e non), nel contempo superando le limitazioni in ordine alla sicurezza, all’affidabilità e al grado
d’invasività riscontrabili (tutte insieme o singolarmente) nei dispositivi medicali a microonde ad uso percutaneo attualmente disponibili sul
mercato. brevetto mondiale (CNR)
• figura di riscaldamento sferica
• non aumenta il Gauge del probe
• richiede una piccola profondità di inserzione