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

Ablazione a microonde per i tumori solidi : i vantaggi con

l’utilizzo dell’apparato HS AMICA

Controllo dell’espansione della necrosi lungo l’asse dell’applicatore:

ablazioni sferoidali!

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:

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

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

adenoma VII cm 4.0 Necrosis : cm 5.3 x 4.9

x 5.6 in vicinanza della cava