Studio e implementazione di un software per la guida di un rilevatore di posizione intravascolare

In tutti i settori della medicina si ha oggi una presenza importante di tecnologie che trovano numerose applicazioni nelle diverse attività diagnostiche e terapeutiche.
L’impiego di grandi apparecchiature, l’introduzione di calcolatori elettronici anche nelle più elementari procedure mediche, la disponibilità di sofisticate tecniche di analisi dei dati hanno cambiato l’approccio del medico al paziente.
La scoperta dei Raggi X alla fine dell’800 ha reso possibile lo studio di molte strutture corporee, fino ad allora impossibili da raggiungere per l’occhio del medico, ed ha aperto l’era della diagnostica per immagini, poi progressivamente estesa e migliorata grazie all’aiuto di tecnologie sempre più avanzate che forniscono ai medici rappresentazioni di organi, sani o malati, su scala macroscopica.
Un altro passo fondamentale si ha negli anni ’70 con l’avvento della tomografia computerizzata dove un emettitore di raggi X ruota attorno al paziente ed un rilevatore situato sul lato opposto, raccoglie i segnali di raggi X ottenuti che serviranno a ricostruire l’immagine di una sezione del paziente.
Le sequenze di immagini sono elaborate da un computer che presenta il risultato sul monitor. Tale risultato è costituito da una serie di sezioni contigue dello spessore impostato: l’insieme delle sezioni ricostruite costituiscono i dati inerenti il volume di scansione che possono essere elaborati da un software di rendering per ottenere immagini endoscopiche tridimensionali.
La grande attenzione che è stata posta nelle tecniche di elaborazione delle immagini va di pari passo con l’affermazione della vista come organo principale della conoscenza in tutte le branche della scienza.
È interessante notare che, secondo dati del Censis, un contributo determinante della diagnostica per immagini ricorre nel 75% delle diagnosi finali, a fronte del 60% dell’esame clinico, del 65% degli esami di laboratorio, del 60% dell’esame istologico e del 30% degli studi funzionali.
La digitalizzazione è il punto di partenza per la realizzazione di sistemi di gestione informatica delle immagini per le diagnosi, ma non solo: l’elaborazione delle immagini, la visione endoscopica e l’uso di strumenti ed apparecchi tecnologicamente diversi dai tradizionali sono considerati elementi sempre più importanti anche in chirurgia, dove hanno permesso di ottenere interventi più mirati e precisi, con tecniche meno invasive.
La prima pratica che ha coinvolto il chirurgo in un ambiente nuovo, con un’immagine del campo operatorio non solo reale ma anche virtuale, è stata la laparoscopia, dove il monitor riporta l’immagine vista dalla endocamera, inserita nel corpo del paziente.
Risultati importanti, ma queste nuove tecniche non sono sempre prive di rischi; infatti sottoporsi anche ad una semplice indagine radiologica significa avere a che fare con radiazioni ionizzanti. Gli effetti negativi comprendono lo sviluppo a lungo termine di cancro e danno genetico trasmesso alla prole. Stime recentissime, ma riferite all’esposizione da radiazioni mediche dei primi anni Novanta, valutano che dall’1 al 3 per cento dei cancri oggi osservati nei paesi industrializzati sia causato da esposizione a radiazioni mediche. Queste cifre sono impressionanti, ma sostanzialmente sottostimate, visto che rispetto ai primi anni Novanta l’esposizione da radiazioni mediche è oggi almeno sestuplicata.
Questa tesi si colloca nell’ambito di un progetto che si pone come obiettivo quello di realizzare una procedura per il cateterismo vascolare che, utilizzando software ed hardware specifici, permetta di operare riducendo drasticamente la quantità di radiazioni sia a carico del paziente che degli operatori sanitari.
Più precisamente, in questa tesi verrà descritto un software di guida e visualizzazione per un dispositivo di indicazione di posizione endovascolare che, usando un modello 3D dell’albero vascolare del paziente, permette al medico di effettuare un intervento di cateterismo vascolare senza far uso di radiazioni ionizzanti.
In particolare, nel primo capitolo descriveremo i sistemi hardware/software utilizzati nella normale procedura di cateterismo vascolare, le tecniche di cateterismo convenzionali e i supporti informatici per ridurre il rischio radiologico, nel secondo esporremo una soluzione alternativa per l’interventistica vascolare a basso rischio radiologico introducendo l’utilizzo di hardware e software innovativi.
Il terzo capitolo conterrà una descrizione dettagliata dei sistemi utilizzati per lo sviluppo del software, il quarto capitolo presenterà l’intero processo software fino al prodotto finale e descriverà anche i risultati ottenuti sperimentando il software su un modello in vetro e gomma dell’aorta a grandezza naturale.