Autore: Viola Ciulli

Tomografia Computerizzata, specchio di disuguaglianze socio-economiche

Negli ultimi vent’anni si sono susseguiti numerosi studi che hanno messo in relazione l’utilizzo dei TC scanners e lo Status socio-economico (SES) dei pazienti, dove per SES si intendono fattori come i risultati formativi, l’occupazione, il reddito, la salute e la deprivazione. Gli obiettivi di tali studi sono vari e i risultati si differenziano per Paese e area geografica.

Photo by Online Marketing on Unsplash

Due diversi studi statunitensi hanno ad esempio indagato la differenziazione nel trattamento diagnostico e conseguente accesso ai TC scanners. Uno dei due mostra come sia più probabile che gli uomini e le persone appartenenti alle fasce più alte di SES accedano a delle forme di diagnostica per immagini (come appunto la tomografia computerizzata), piuttosto che le donne e le persone con status socio-economico meno elevato [1]. L’altro si concentra invece sulla relazione tra i fattori demografici e socio-economici e l’incidenza di IMCOs – Imaging Missed Care Opportunities – cioè di pazienti che non si presentano agli appuntamenti per la diagnostica. I risultati indicano come sia la razza che lo status socio-economico abbiano un’influenza sugli IMCOs [2].

Un ulteriore studio, svolto invece in Inghilterra, ha l’obiettivo di rilevare se la frequenza di sottomissione a procedure mediche come la tomografia computerizzata sia in relazione con lo status socio-economico. Gli autori dello studio concludono che è più probabile che i giovani provenienti da aree povere si sottopongano un maggior numero di volte a dei TC scans [3].

Restando nell’ambito europeo, citiamo uno studio spagnolo che si è concentrato sulle differenze nel territorio nazionale nell’utilizzo del TC scan, per “identificare potenziali disparità nella fornitura e nell’utilizzo dei servizi di assistenza sanitaria”. I risultati mostrano come nonostante vi siano delle disparità a livello regionale – presumibilmente correlate all’organizzazione dei servizi sanitari – la differenza nel tasso di TC scans per persona tra appartenenti a gruppi SES più o meno avvantaggiati non è statisticamente rilevante [4].

Diversa è la situazione della Cina, Paese in cui sia i TC che gli MRI (Magnetic Resonance Imaging) scanners sono tendenzialmente più presenti nelle città e province con le condizioni di sviluppo socio-economico più elevate. Sembrerebbe comunque che la situazione per quanto riguarda i TC scanners stia migliorando, e che essi siano comunque più presenti degli MRI visto il loro costo minore [5].

Come possiamo trarre dalle conclusioni degli studi qui presentati, la relazione tra l’utilizzo e la presenza della Tomografia Computerizzata e lo status socio-economico varia a seconda del Paese. Ciò potrebbe essere legato non solo alle condizioni socio-economiche del Paese stesso, ma anche a quelle politiche; quindi ad esempio al diverso sistema di welfare che l’amministrazione politica introduce. E’ chiaro che in un Paese in cui le cure mediche come il TC scan sono più costose e a carico del cittadino, saranno esclusi maggiormente dal loro utilizzo i cittadini appartenenti a gruppi SES più svantaggiati. Mentre in aree geografiche dove i servizi medici anche di diagnostica per immagini sono più accessibili, si riscontrerà una minore diseguaglianza – o addirittura, nel caso dei TC scan, un maggiore utilizzo da parte delle fasce della popolazione meno avvantaggiate a causa dei tassi più elevati di lesioni (collegati ai tassi di criminalità) a cui vengono esposti.

Certamente questo si tratta di un ambito di ricerca con potenzialità tuttora inedite, i cui risultati potrebbero col tempo portare allo sviluppo di nuove strategia d’azione contro la disuguaglianza nell’accesso alle cure sanitarie.

Risorse:
– [1] Schoenfeld, D., Mohn, L., Agalliu, I. et al. Urolithiasis (2019). https://doi.org/10.1007/s00240-019-01136-y
– [2] Glover, Daye, Khalilzadeh et al. Journal of the American College of Radiology, Volume 14, Issue 11, November 2017, Pages 1403-1411. https://doi.org/10.1016/j.jacr.2017.05.015
– [3] Pearce MS, Salotti JA, McHugh K., et al. CT scans in young people in Northern England: Trends and patterns 1993-2002. Pediatr Radiol. 2011;41(7):832–838. https://doi.org/10.1186/1472-6963-12-24
– [4] Bosch de Basea M, Espinosa A, Gil M, Figuerola J, Pardina M, Vilar J, et al. (2018) CT scan exposure in Spanish children and young adults by socioeconomic status: Cross-sectional analysis of cohort data. PLoS ONE 13(5): e0196449. https://doi.org/ 10.1371/journal.pone.0196449
– [5] He L, Yu H, Shi L, et al. Equity assessment of the distribution of CT and MRI scanners in China: a panel data analysis. Int J Equity Health. 2018;17(1):157. Published 2018 Oct 5. https://doi.org/10.1186/s12939-018-0869-y
– Mackenbach, Stirbu, Roskam et al. Socioeconomic Inequalities in Health in 22 European Countries. June 5, 2008. N Engl J Med 2008; 358:2468-2481 https://doi.org/10.1056/NEJMsa0707519
– Demeter S, Reed M, Lix L, MacWilliam L, Leslie WD. Socioeconomic status and the utilization of diagnostic imaging in an urban setting. CMAJ. 2005;173(10):1173–1177. https://doi.org/10.1503/cmaj.050609

Evoluzione della Tomografia Computerizzata: dal 1967 al 2019 e oltre

Le grandi innovazioni non restano mai statiche nel tempo. Era inevitabile dunque che anche la Tomografia Computerizzata si evolvesse dal prototipo presentato da Hounsfield nel 1967, soprattutto grazie all’incredibile sviluppo tecnologico e digitale che ha caratterizzato la seconda metà del XX secolo [1].

Il primo TC scanner fu inventato da Godfrey Hounsfield nel 1967 e nel 1973 i primi scanners furono installati negli Stati Uniti. Sempre negli anni ’70 un grande passo avanti viene compiuto da Robert S. Ledley, che inventa l’ACTA – Automatic Computerized Transverse Axial – il primo TC scanner per l’intero corpo [2]. E’ il suo design che diventerà la base per i moderni TC scanners. Dagli anni ’90 in poi si sono susseguite ben quattro generazioni di scanner, ognuna con particolari caratteristiche e proprietà [3].

La prima generazione, a cui apparteneva l’originale scanner di Hounsfield, sfruttava due rivelatori che acquisivano tramite raggi X due immagini in contemporanea. I rivelatori venivano poi spostati e ruotati di circa 1° per volta, per poter acquisire la proiezione successiva. Tale metodo richiedeva delle tempistiche elevate per l’acquisizione dell’immagine finale (fino a 30 minuti) e produceva delle figure di bassa qualità, anche se comunque in grado di rappresentare l’anatomia del paziente molto meglio dei metodi preesistenti.

La seconda generazione sfrutta invece ben 30 rivelatori, coprendo un angolo di circa 10° e permettendo di ridurre notevolmente le tempistiche di acquisizione dell’immagine. Come gli scanners di prima generazione, era in grado di riprodurre solo una “fetta” del corpo esaminato per volta – single slice.

Nella terza generazione si assiste ad un’ulteriore evoluzione: a ruotare per acquisire le immagini non sono solo i rilevatori ma è anche il tubo dei raggi X. La proiezione viene ora costruita tramite le immagini acquisite da 700-900 rilevatori, che ruotano a spirale intorno al corpo – non più quindi, tramite l’accumulazione di misurazioni sequenziali.
Questa generazione è la più utilizzata tuttora e nel 2012 una rotazione a 360° del sistema richiedeva solamente 0,27 secondi.

Il meccanismo della quarta generazione, infine, permette solamente al tubo dei raggi X di ruotare, mentre i rivelatori sono statici. Ciò permette di effettuare delle rotazioni estremamente veloci, aumentando tuttavia i costi del sistema e facendo insorgere altre problematiche (come l’impossibilità di utilizzare dei collimatori per eliminare le radiazioni sparse e quindi ottenere un’immagine di qualità).
Per questi motivi i progetti di scanner di quarta generazione sono attualmente abbandonati.

Una pietra miliare dell’evoluzione della TC è sicuramente lo sviluppo, intorno al 2007, di una nuova generazione di scanner in grado di “fotografare” il cuore o le arterie coronarie durante il battito, in meno di un secondo. Ciò è stato possibile grazie all’introduzione dei cosiddetti area detectors, rivelatori di grandezza maggiore in grado di coprire interi organi (come per l’appunto il cuore).

Negli ultimi anni la ricerca sembra perseguire principalmente due obiettivi: la riduzione delle radiazioni emesse, e lo sviluppo di scanners di dimensioni ulteriormente ridotte tramite l’applicazione delle nanotecnologie [4, 5]. In particolare la Nano-TC permette di avanzare nello studio dei tessuti ossei e muscolari e espande notevolmente le prospettive di ricerca – ad esempio in campo odontoiatrico o neuro-patologico (citiamo a tal riguardo la recente ricerca di un gruppo di scienziati giapponesi sullo studio post-mortem di pazienti affetti da schizofrenia) [6].

Risorse:

Non solo medicina: usi alternativi della TC

Non tutti sanno che l’innovazione apportata dalla tecnica della tomografia computerizzata non si è limitata all’ambito medico. Usi alternativi vengono identificati anche nelle scienze biologiche e paleontologiche, in antropologia, archeologia, geologia e ingegneria.

In ambito paleontologico la TC permette di realizzare delle ricostruzioni 3D a partire da fossili anche solo parzialmente visibili e manipolabili, come nel caso di un esemplare di Iridotriton hechti (primo scheletro di salamandra articolato) studiato da Evans et al. nel 2005 [1]: tramite la TC i ricercatori furono in grado di studiare e descrivere la parte dello scheletro nascosta dalla materia ambientale. Tale studio permise dunque di trarre delle conclusioni di natura biologica rispetto all’evoluzione delle salamandre. Un altro esempio è costituito dall’utilizzo della TC per scansionare la scatola cranica del primo esemplare di uccello con abilità di volare conosciuto – l’Archaeopteryx – riuscendo a stabilire quanto il suo sistema sensoriale fosse sviluppato – cosa che permise di confermare il fatto che l’esemplare aveva acquisito le capacità neurologiche e strutturali utili al volo.

Dal punto di vista antropologico l’utilizzo della Tomografia Computerizzata garantisce l’ottenimento di rappresentazioni 3D di resti ossei di elevato dettaglio, la cui accuratezza permette di avanzare nello studio dello sviluppo di specie animali e umane, nonché di effettuare esami al fine di garantire l’autenticità dei reperti.

Uno dei maggiori usi alternativi della TC è rappresentato dalla sua implementazione in ambito geologico. Ciò è dovuto alla possibilità offerta dalla TC di raffigurare i dati, le osservazioni e le misurazioni raccolte in immagini tridimensionali – attributo che si rivela particolarmente utile nello studio della petrologia. La caratteristica più interessante ed usufruibile è comunque la proprietà di poter visualizzare gli spazi vuoti della struttura di un materiale: ciò costituisce una nuova frontiera per l’analisi della conformazione e della composizione di rocce e coralli (lo studio di questi ultimi fornisce contributi consistenti agli studi ambientali) [2].
Allo stesso modo questa qualità si può applicare all‘ingegneria, e più nello specifico all’ingegneria edile, per avere immagini 3D di blocchi di asfalto o di altri materiali e poterne quindi monitorare l‘integrità nel tempo – ciò consentirebbe dunque di poter prevenire eventuali crolli.

Uno degli usi più interessanti della tecnologia della TC è la sua applicazione in ambito forense, e di conseguenza anche archeologico per quanto riguarda l’analisi di resti umani come le mummie, volta all’identificazione degli individui – ad esempio vittime di calamità. La TC permette infatti di raccogliere postmortem tutti quei dati che, se comparati con i dati antemortem, possono condurre più velocemente ad un’identificazione certa [3]. Inoltre, non bisogna dimenticare i vantaggi del poter ricostruire le immagini anche molto tempo dopo l’evento calamitoso e di poter poi condividere e trasmettere i dati raccolti in forma digitale (entrambi aspetti che facilitano il lavoro degli addetti).

In ambito archeologico uno dei più recenti usi innovativi della TC è portato avanti nella ricerca Reading the Invisible Library: Rescuing the Hidden Texts of Herculaneum di Brent Seales [4]. Seales è un informatico che ha creato un software con cui, utilizzando i dati strutturali e densitometrici raccolti tramite uno scanner TC, è in grado di leggere i cosiddetti “manoscritti invisibili”: cioè tutti quei manoscritti antichi purtroppo illeggibili fino ad ora perché danneggiati irreparabilmente [5].

Infine, alcuni dei recenti utilizzi della TC in biologia possono sembrare altamente improbabili: tra questi l’uso di un micro-TC scanner per osservare da vicino la struttura della lingua felina [6]. Ad interessare gli autori dello studio è in particolare la capacità delle papillae – piccole spine presenti sulla lingua dei gatti – di trasportare grandi quantità di fluidi come la saliva. Da queste ricerche è nato ad esempio un prototipo di spazzola chiamato TIGR – Tongue-Inspired GRooming – efficace e facile da pulire.

Risorse:
– [1] Evans and coauthors, Zoological Journal of the Linnean Society 143:599-616, 2005
– [2] Alonso and coauthors, Nature 430:666-669, 2004
– http://www.ctlab.geo.utexas.edu/
– [3] Sidler, Jackowski, Dirnhofer, Vock & Thali, Use of multislice computed tomography in disaster victim identification – Advantafes and limitations; Forensic Science International, Volume 169, Issues 2-3, 4 July 2007, Pages 118-128
– [4] https://www.research.uky.edu/news/brent-seales-awarded-neh-grant-rescue-hidden-texts-herculaneum
– [5] https://www.engr.uky.edu/research-faculty/research/2019/reading-invisible-library-w-brent-seales
– [6] Noel & Hu, Cats use hollow papillae to wick saliva into fur, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America PNAS, 2018

Hounsfield: l’uomo dietro la macchina

Nel 1979 il Karolinska Istitutet di Stoccolma prende la decisione di assegnare il Premio Nobel per la fisiologia o medicina al fisico Allan M. Cormack e all’ingegnere Godfrey N. Hounsfield. Nel comunicato stampa si indica come motivazione il loro contributo allo sviluppo della TC – tomografia computerizzata – descritta come un metodo radiologico rivoluzionario.

“This year’s Nobel Prize in physiology or medicine has been awarded to Allan M Cormack and Godfrey N Hounsfield for their contributions toward the development of computer-assisted tomography, a revolutionary radiological method, particularly for the investigation of diseases of the nervous system.”

The Nobel Foundation, 1979

Se a Cormack viene riconosciuto il contributo teoretico – egli pubblica nel 1963 e ’64 due studi, in cui analizza il problema matematico alla base della realizzazione della radiografia di una sezione trasversale del corpo umano – è Hounsfield ad essere considerato il vero e proprio padre di questa innovazione. E’ a lui infatti che si deve la realizzazione del primo TC scanner – che costruisce senza essere a conoscenza delle teorie di Cormack – e la sua introduzione nell’ambito della medicina.

Godfrey Newbold Hounsfield nasce a Newark (Inghilterra) il 28 agosto 1919, cresce nella piccola fattoria di famiglia e proprio lì comincia a sfruttare le opportunità della vita nella campagna industrializzata per sperimentare. Fin da piccolo è affascinato dai macchinari agricoli e nei suoi anni da teenager esordisce con la costruzione delle sue prime macchine. In particolare lo affascina il principio del volo, forse per questo allo scoccare della Seconda Guerra Mondiale si arruola come riserva nella Royal Air Force (RAF). Sfruttando le risorse del Royal College of Science – al tempo occupato dai RAF – segue corsi di radio-meccanica e si interessa di comunicazioni radio. Nel dopoguerra, grazie ai meriti ottenuti nei RAF, frequenta il Faraday House Electrical Engineering College di Londra e riceve finalmente il suo diploma.

Nel 1951 viene assunto ai Laboratori di Ricerca Centrale della Thorn EMI Ltd., ma è solo sedici anni dopo – nel 1967, studiando il potenziale della pattern recognition – che l’idea alla base della TC prende forma. Con il suo team lavora per inventare uno scanner a raggi X che potesse ruotare intorno al paziente. Nel corso della rotazione il macchinario avrebbe dovuto produrre delle immagini di sezioni della testa del paziente, che tramite un computer sarebbero poi state trasformate in immagini tridimensionali. Il primo TC scanner viene finalmente utilizzato nel 1971, a Wimbledon (Inghilterra), ma la costruzione dei primi prototipi lo terrà impegnato fino al 1976.

I primi TC scans furono installati negli Stati Uniti nel 1973 e nel 1980 si registrarono circa 3 milioni di esami fatti utilizzando gli scanners e nel 2005 si arrivò a più di 68 milioni. Godfrey Hounsfield muore il 12 agosto del 2004, senza mai sapere quindi che nel 2005 si arrivò a più di 68 milioni di esami e che oggi la sua invenzione è presente negli ospedali di tutto il mondo.

Risorse:
– https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/1979
– https://www.invent.org/inductees/godfrey-newbold-hounsfield
– ASRT’s “Computed Tomography in the 21st Century: Changing Practice for Medical Imaging and Radiation Therapy Professionals”

Progetta un sito come questo con WordPress.com
Comincia ora