Sviluppo di un sistema di Ablazione Laser in ambiente oncologico = Development of a system for Laser Ablation in oncology

Differenti tecniche ablative minimamente invasive sono state proposte come valide alternative alla resezione chirurgica per il trattamento di tumori, specialmente per gli organi profondi. Fra questi, sono particolarmente rilevanti i trattamenti di “ablazione termica”. Questo termine si riferisce alla necrosi dei tessuti per mezzo di un’estrema ipertermia (temperature molto elevate) o ipotermia (temperature molto basse). Se la rimozione chirurgica consiste nell'asportazione fisica del tessuto, nell'ablazione quest'ultimo viene disintegrato in situ e assorbito dal corpo nel corso del tempo. Le tecniche ipertermiche più comuni sono l’Ablazione a Radiofrequenza (RFA), l’Ablazione a Microonde (MWA) e l’Ablazione Laser (LA). Tutte e tre sono basate su una combinazione di riscaldamento diretto dovuto all’assorbimento di una radiazione elettromagnetica e sul riscaldamento passivo rappresentato dalla diffusione del calore per conduzione. L’Ablazione Laser è particolarmente interessante per alcune caratteristiche peculiari, tra cui la flessibilità, dal momento che è possibile agire sia sulla lunghezza d’onda del laser (a seconda della quale si ha un diverso coefficiente di assorbimento) sia sulla modalità di lavoro (emissione continua o quasi-continua) per ottimizzarne gli effetti. Inoltre, nel trattamento di organi interni, come fegato o pancreas, il raggio laser può essere emesso attraverso applicatori che fanno uso di fibre ottiche sottili, minimizzando l’invasività. L'obiettivo della tesi è stato lo sviluppo di un prototipo di sistema laser per applicazioni biomedicali, in particolare per ablazione termica. Il sistema è stato realizzato a partire da un modulo a diodi laser ad alta potenza multi-emissione in grado di operare a 915 nm e 1470 nm, con una potenza massima di 20 W e 10 W, rispettivamente. Le due lunghezze d’onda appartengono agli infrarossi (IR) e sono comunemente usate per applicazioni chirurgiche. Il modulo è anche dotato di un raggio laser di puntamento verde a bassa potenza. Tutte e tre le lunghezze d’onda possono essere emesse separatamente o simultaneamente e sono erogate mediante una fibra ottica comune. L'emissione delle due lunghezze d'onda IR è pilotata da due driver indipendenti, a loro volta controllati da un PC attraverso una scheda d’acquisizione dati (DAQ). Uno specifico programma LabVIEW è stato implementato per interagire con l’utente attraverso l’interfaccia grafica. Quest’ultima permette all’utente di monitorare la temperatura del modulo laser e di scegliere le lunghezze d'onda, le potenze di emissione e la modalità di lavoro continua o pulsata. Le prove sperimentali sono state effettuate su campioni epatici bovini. Le temperature raggiunte e le zone ablate sono state monitorate per mezzo di una termocamera a infrarossi e di sensori di temperatura in fibra ottica basati su di Reticoli di Bragg (FBGs).