Ricostruire in tre dimensioni un campione di tessuto tiroideo umano e individuare la distribuzione dello iodio al suo interno, senza doverlo prima tagliare in sezioni sottili. È il risultato di un nuovo metodo sviluppato attraverso una collaborazione tra Università della Calabria e Università di Trieste.

La ricerca è stata pubblicata sulla rivista scientifica IEEE Transactions on Medical Imaging. Il primo autore è Sandro Donato, afferente ai dipartimenti di Matematica e Informatica e di Fisica dell’Unical.

Come funziona il nuovo metodo

Lo studio applica al tessuto tiroideo il principio dell’“istologia virtuale”, un approccio che permette di osservare il campione nella sua interezza attraverso una ricostruzione tridimensionale.

I ricercatori hanno utilizzato un sistema di micro-tomografia a raggi X da laboratorio per rappresentare la struttura del tessuto e mappare la concentrazione dello iodio al suo interno.

Secondo gli autori, è la prima dimostrazione della possibilità di ottenere questa doppia informazione con un’apparecchiatura da laboratorio. Il sistema raggiunge una risoluzione di circa 20 micrometri e una sensibilità pari a 1 milligrammo per millilitro, sufficiente a distinguere variazioni contenute nella concentrazione dello iodio.

L’intelligenza artificiale è stata utilizzata per migliorare la qualità delle immagini e aumentare la precisione delle misurazioni.

Perché viene studiata la distribuzione dello iodio

Lo iodio è necessario per la produzione degli ormoni tiroidei, coinvolti nella regolazione del metabolismo e di numerose funzioni dell’organismo.

Alterazioni nella capacità del tessuto di accumularlo e utilizzarlo possono essere associate a diverse patologie della tiroide, comprese alcune forme tumorali. La ricostruzione tridimensionale potrebbe quindi aggiungere, in futuro, nuove informazioni spaziali a quelle ottenute attraverso le analisi tradizionali.

Il metodo non viene però presentato come uno strumento diagnostico già disponibile. Le eventuali applicazioni mediche dovranno essere valutate attraverso ulteriori sperimentazioni.

Uno studio condotto su quattro campioni

La ricerca ha coinvolto quattro campioni di tessuto tiroideo umano, rappresentativi di differenti condizioni patologiche.

L’acquisizione delle immagini richiede ancora diverse ore per ciascun campione. Si tratta, dunque, di una prima dimostrazione di fattibilità e non di un esame utilizzabile nella pratica clinica ordinaria.

Per confermare l’efficacia del metodo saranno necessari studi su un numero maggiore di campioni. I ricercatori dovranno inoltre lavorare alla riduzione dei tempi di acquisizione, anche attraverso sorgenti di raggi X più intense.

Il confronto con l’infrastruttura di Grenoble

Per verificare l’affidabilità delle misurazioni, i risultati ottenuti in laboratorio sono stati confrontati con quelli prodotti presso l’European Synchrotron Radiation Facility di Grenoble.

Il confronto ha mostrato un accordo elevato tra le due tecniche. Le differenze nella misurazione della quantità di iodio sono risultate inferiori al 20%.

«Questo studio dimostra come l’integrazione tra imaging avanzato, analisi quantitativa e intelligenza artificiale possa ampliare le informazioni che possiamo ottenere da un campione di tessuto», spiega Sandro Donato.

La ricerca, aggiunge, «apre nuove prospettive per una migliore comprensione delle alterazioni patologiche della tiroide». L’obiettivo è mettere in relazione la struttura tridimensionale dei tessuti con le informazioni sulla loro composizione.

Le prospettive di ricerca all’Unical

Il gruppo intende proseguire le attività utilizzando la sorgente di raggi X STAR, Southern European Thomson Source for Applied Research, presente all’Università della Calabria.

«La presenza all’Università della Calabria di infrastrutture avanzate per l’imaging a raggi X e di competenze nell’intelligenza artificiale, nell’elaborazione dei dati e nell’analisi quantitativa crea le condizioni per sviluppare nuove tecniche per lo studio tridimensionale dei tessuti biologici», afferma Donato.

Il ricercatore indica anche nuove opportunità di collaborazione tra attività tecnologiche e biomediche legate alla presenza del corso di laurea in Medicina e Chirurgia.

Finanziamenti e partner

Le attività condotte all’Unical sono state sostenute dal progetto “Tech4You – Technologies for Climate Change Adaptation and Quality of Life Improvement”, finanziato attraverso il Pnrr.

Lo studio ha ricevuto anche il supporto del progetto “MUST”, finanziato nell’ambito del Pnrr-NextGenerationEU.

Alla ricerca hanno partecipato l’Istituto nazionale di Fisica nucleare, l’Unità di Anatomia patologica dell’ospedale di Cattinara di Trieste, Elettra-Sincrotrone Trieste e l’European Synchrotron Radiation Facility di Grenoble.

L’articolo scientifico è firmato da S. Donato, D. Bonazza, F. Arfelli, F. Brun, A. L. Coathup, P. Cook, E. Giacomello, R. H. Menk, P. Perion e L. Brombal.