Tac, la rivoluzione fotone per fotone

Contando ogni singolo fotone a raggi X che attraversa i pazienti, la TAC Photon Counting permette di acquisire immagini estremamente dettagliate. Rispetto a quella “tradizionale”, offre più informazioni anatomiche, ad un “prezzo” di radiazioni minore. È una tecnologia potenzialmente rivoluzionaria nel campo della tomografia computerizzata, ma i suoi vantaggi non sono riservati agli addetti ai lavori e ai fedeli lettori di paper medici, anzi. Stanno già girando nei corridoi di ospedali, cliniche e istituti diagnostici, velocizzando i processi decisionali e ottimizzando i flussi di lavoro.

La prima a scommetterci è stata Siemens Healthineers, coltivandola fin dalla caccia di base, circa 20 anni fa. Ora, alle soglie del 2025, lancia 3 nuovi modelli per accelerare la rivoluzione annunciata e lo fa proprio durante il più grande ritrovo generale di radiologi, il RSNA 2024 di Chicago, il meeting annuale della Radiological Society of North America, società internazionale di radiologi, fisici medici e altri medici professionisti con più di 54.000 membri provenienti da 136 paesi in tutto il mondo il globo. ma in Germania, a Forchheim, investe 86 milioni di dollari per espandere la produzione di questi nuovi rivelatori che contano uno a uno i fotoni. Quattro sono già stati inviati in Italia, entro il 2025 ne arriveranno altri sei e, come tutto il resto del mondo, inizieremo a usarli in cardiologia, oncologia e neurologia.

Un detector “ultra puro”

A rendere possibile quello che Siemens Healthineers stessa definisce “un salto quantico nella tomografia computerizzata”, è uno speciale detector, in grado di acquisire le informazioni di ciascuno delle decine di migliaia di fotoni dei raggi X “inviati” sul paziente. Grazie a uno speciale cristallo semiconduttore, ne converte il segnale generando direttamente una carica elettrica, anziché luce.

È il più puro dei cristalli di tellururo di cadmio e le sue proprietà elettriche fanno sì che i raggi X assorbiti creino coppie elettrone-lacuna, cariche opposte poi separabili con un forte campo elettrico, senza dover inserire alcun “setto” ad hoc. Eliminando “spazi morti” altrimenti necessari, si riducono anche i “tempi morti”, permettendo abbattendo di 10 ordini di grandezza la durata in nanosecondi delle scansioni, senza aumentare la dose di radiazioni.

Questa tecnologia comporta anche altri vantaggi tecnici che ne potenziano l’efficacia. Ha i pixel più piccoli mai utilizzati in una TAC per acquisizioni total body: ciò significa che ci sono “tanti osservatori” pronti a garantire alta risoluzione anche con il 47% di dose in meno (il corrispettivo di una mezza giornata di dosi di background). Convertendo direttamente i raggi X in cariche elettriche non sono soggette a decadimento, inoltre, il photon counting distingue chiaramente tra segnale e rumore elettronico, eliminazione quest’ultimo molto più agilmente. Non effettuando una ponderazione dei fotoni a bassa energia, infine, riesce a mantenere un contrasto ottimale dell’immagine, assicurando una sensibilità intrinseca maggiore.

Tre modelli oggi, tanti usi domani

Oltre al modello di alta gamma, con tempo di scansione di 737 mm/sec, tra i nuovi lanciati c’è quello che combina precisione e velocità, raggiungendo un tempo di scansione di 491 mm/sec. Questo genere di performance “ultra precisa e ultra veloce”, cambia l’esperienza di vari tipi di paziente. In pneumologia, per esempio, evita di far trattenere il respiro per molto tempo, in cardiologia, permette scansioni ad alte frequenze cardiache senza beta-bloccanti, in pediatria include tra i pazienti anche quei bambini che non possono essere sedati.