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Chirurgia al laser per interventi che riguardano cervello o midollo spinale

Gli interventi chirurgici sono diventati quasi prassi comune, ma la delicatezza delle procedure mediche che riguardano il cervello e il midollo spinale spingono medici e pazienti a prendere in considerazione altre alternative. La situazione potrebbe tuttavia cambiare, grazie ad alcuni ricercatori europei che hanno sviluppato un laser per la chirurgia mini-invasiva del cervello. Si tratta del risultato di un progetto interdisciplinare dell’UE in cui sono stati coinvolti partner provenienti da sette paesi europei, creando un sistema laser a stato solido da tavolo che riesce a tagliare il tessuto cerebrale con una precisione senza precedenti. Il progetto in questione, chiamato MIRSURG (“Mid-infrared solid-state laser systems for minimally invasive surgery”), ha ottenuto quasi 2,8 milioni di euro di finanziamenti nell’ambito del tema “Tecnologie dell’informazione e della comunicazione” (TIC) del Settimo programma quadro dell’UE (7° PQ).

L’ispirazione per il progetto arrivò nel 1999, quando gli scienziati della Vanderbilt University negli Stati Uniti rimossero un tumore al cervello di un paziente con un laser a elettroni liberi a una lunghezza d’onda di 6,45 micron. La lunghezza d’onda è importante, in quanto questa lunghezza d’onda nella regione spettrale del medio infrarosso era stata riconosciuta essere la più adatta per tali operazioni chirurgiche in una serie di primi esperimenti con differenti tessuti molli. Nonostante questo riscontro, tale know-how tecnologico non è stato trasferito nella sala operatoria, in quanto le dimensioni dell’attrezzatura necessaria non andavano bene; i laser ad elettroni liberi, per esempio, sono impianti enormi e gli impianti basati su acceleratore sono costosi e in genere non adatti per l’uso di routine in ambiente clinico.

Nel 2008 il progetto MIRSURG è stato lanciato con l’obiettivo di sviluppare una sorgente laser capace di emettere una lunghezza d’onda vicina a 6,45 micron (æm) e di fornire un singolo impulso ad alta energia e potenza media per consentire la neurochirurgia mininvasiva. I partner del progetto ritenevano che un tale risultato riuscisse a colmare le lacune dei laser a stato solido pompati a diodi nello spettro del medio infrarosso intorno ai 6,45 micron.

“Non esisteva fino ad allora nessun laser a stato solido compatto e affidabile che emettesse alla desiderata lunghezza d’onda del medio infrarosso,” ha detto il dottor Valentin Petrov dell’Istituto Max Born per l’ottica non lineare e la spettroscopia a impulso breve (MBI), che ha guidato il progetto.

In una recente riunione a Saint-Louis, in Francia, il team MIRSURG ha presentato un prototipo tutto allo stato solido abbastanza compatto che può essere posizionato su un tavolo. La desiderata lunghezza d’onda ottica di 6,45 micron è generata dalla conversione di frequenza. Un fascio laser con una lunghezza d’onda vicino ai 2,0 micron viene convertito nel medio infrarosso mediante l’uso di cristalli ottici non lineari.

Il nuovo laser emette brevi impulsi esattamente a 6,45 micron con un tasso di ripetizione di 100-200 hertz (Hz) che assicura la potenza media prevista oltre 1,0 watt. Il danno collaterale notevolmente ridotto a questa lunghezza d’onda è dovuto alla combinazione dell’assorbimento di acqua e del riscaldamento laser risonante di componenti non acquosi (proteine). La profondità di penetrazione di questa lunghezza d’onda è dell’ordine di alcuni micron, che è paragonabile alla dimensione cellulare, e quindi vicina al valore ottimale, non ottenibile con qualsiasi altro laser all’avanguardia.

I partner di MIRSURG intendono ottimizzare ulteriormente il nuovo laser da tavolo, valutarne le capacità di ablazione del tessuto e, eventualmente in un progetto di follow-up, dimostrare la chirurgia laser a stato solido a 6,45 micron. “Mi auguro che nel prossimo futuro un tale laser possa diventare un pratico strumento chirurgico presente in ogni sala operatoria specializzata,” ha detto il dottor Petrov.

Per maggiori informazioni, visitare:

Progetto MIRSURG:
http://www.mirsurg.eu

Istituto Max Born per l’ottica non lineare e la spettroscopia a impulso breve (MBI):
http://www.mbi-berlin.de/en/organization/divisions/c/

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