(This interview was translated to English from the original Italian version, below)
Born from a real clinical need, dictated by the surgeon’s desire to be sure of having removed the tumor mass without compromising healthy tissue, the Spectra-BREAST initiative is funded by the European Innovation Council under the Pathfinder Open 2024 program with approximately 3 million euros.
Launched in December 2024, Spectra-BREAST EU is coordinated by the ICS Maugeri research hospital, in collaboration with the National Research Council CNR IFN, the Physics department of the Politecnico di Milano, the Universidad Politécnica de Madrid, and RiverD and NIREOS, two high-tech companies.
INNLIFES spoke with Dario Polli, Full Professor of Physics at the Polytechnic University of Milan and founding partner of Nireos.
How can you be sure today that you have removed the tumor?
«Currently, during the surgery when the tumor is removed, it is necessary to verify that the removal was successful to be sure that all the tumor tissue has been removed, without even a small percentage remaining, because it could give rise to recurrences or other metastases. This involves the risk of also removing healthy tissue. This applies to all organs in the body.
In some it is more serious, in others less so. Let’s think about brain cancer, where removing too much can cause very serious damage. But also for breast cancer, where you still want to avoid removing healthy parts. Today, during any operation, the removed tissue is analyzed. We go to see if the tumor is all contained within that “ball” that is removed or if there is still some. If the external sides of this removed core are clean, it means that the tumor is all inside the ball. If instead there is still tumor on the last cellular layers, it means that it went beyond and that the patient was not completely removed».
How are these checks done?
«In some cases intraoperatively, that is, the operation stops for about a quarter of an hour during which the tissue is analyzed by a histopathologist who performs analyses under the microscope. However, this is a procedure that requires time and the operation cannot always be interrupted. In some hospitals, the histopathologist is only available in the morning, so for patients operated on in the afternoon, this analysis is not done immediately but at a later time and if there is something wrong, it is necessary to operate again or proceed with chemotherapy or radiotherapy treatments».
How was Spectra-BREAST born?
«Our project identifies with this clinical need: the aim is to create a tool that analyzes and identifies in real time, during the operation, whether it is necessary to continue and remove more tissue or not. All this without the strict need for a histopathologist, who are few compared to the hospitals, pathologies and operations that are performed. It will take ten years to be able to create a certified tool that can be used in the clinic. It takes a long time».
How would it work?
«We will use an optical technique, that is, light, to understand whether the tissue is healthy or not. And we will do this by combining two different technologies that, using the different colors of light, can see, identify and diagnose whether the tissue is healthy, not just on the surface. Doctors want it to be clean for the first two millimeters, so we also need to go a little deeper.
The two techniques we will use are: a photographic one, which gives an initial indicative diagnosis, indicating whether or not there is a risk that there could be something. It looks at the macroscopic whole of a three-dimensional piece of tissue, then takes photos of all sides with an artificial intelligence system and detects the most dangerous areas.
Where there is a risk, we intervene with the second technique which consists of a fiber optic probe, therefore a small needle that goes into the identified areas and penetrates for one or two millimeters. It is a technique sensitive to molecular vibrations that measures a kind of chemical content. It is like a remote chemical analysis, because each molecule has a certain type of vibration with its own frequency. By measuring the vibration frequency, we understand what chemical bond it is and therefore we can identify the content inside the tissue. In this way, we can distinguish the healthy part from the tumorous part».
Original interview by Maria Mezzetti on Innlifes
Source: https://www.innlifes.com/med-tech/spectra-breast-tumore-al-seno/
ITALIAN VERSION
Nato da un’esigenza clinica reale, dettata dalla volontà del chirurgo di essere certo di aver rimosso la massa tumorale senza compromettere il tessuto sano, l’iniziativa Spectra-BREAST è finanziata dal Consiglio Europeo per l’Innovazione nell’ambito del programma Pathfinder Open 2024 con circa 3 milioni di euro.
Partito a dicembre 2024, Spectra-BREAST EU è coordinato dall’ospedale di ricerca ICS Maugeri, in collaborazione con il Consiglio Nazionale delle Ricerche CNR IFN, il dipartimento di Fisica del Politecnico di Milano, la Universidad Politécnica de Madrid, e RiverD e NIREOS, due aziende high-tech.
INNLIFES ha parlato con Dario Polli, Professore Ordinario di Fisica presso il Politecnico di Milano e socio fondatore di Nireos.
Come si può essere certi oggi di aver rimosso il tumore?
«Attualmente, in fase operatoria quando viene rimosso il tumore occorre verificare che la rimozione sia andata a buon fine per avere la certezza che il tessuto tumorale sia stato tutto rimosso, senza che anche solo una piccola percentuale resti, perché potrebbe dare luogo a recidive o ad altre metastasi. Ciò comporta il rischio di rimuovere anche il tessuto sano. Questo vale per tutti gli organi del corpo.
In alcuni è più grave, in altri meno. Pensiamo al tumore al cervello, dove rimuovere troppo può creare dei danni molto gravi. Ma anche per il tumore al seno, dove si vuole comunque evitare di rimuovere parte sana. Oggi, nel corso di qualsiasi operazione, il tessuto rimosso viene analizzato. Si va a vedere se il tumore è tutto contenuto all’interno di quella “palletta” che viene asportata o se ce n’è ancora. Se i lati esterni di questo nocciolo asportato sono puliti, vuol dire che il tumore è tutto dentro alla palletta. Se invece sugli ultimi strati cellulari c’è ancora del tumore, vuol dire che andava oltre e che alla paziente non è stato asportato del tutto».
Come si fanno queste verifiche?
«In alcuni casi intraoperatorio, cioè l’operazione si ferma per circa un quarto d’ora durante il quale il tessuto viene analizzato da un istopatologo che fa delle analisi al microscopio. Questa però è una procedura che richiede tempo e non sempre si può interrompere l’operazione. In alcuni ospedali l’istopatologo è disponibile solo al mattino, per cui alle pazienti operate di pomeriggio, questa analisi non viene fatta al momento ma in un secondo tempo e se c’è qualcosa che non va occorre operare di nuovo oppure se procedere con trattamenti di chemioterapia o radioterapia».
Come nasce Spectra-BREAST?
«Il nostro progetto si identifica in questo bisogno clinico: lo scopo è creare uno strumento che analizzi e identifichi in tempo reale, nel corso dell’operazione, se occorre andare avanti e togliere altro tessuto oppure no. Tutto questo senza lo stretto bisogno di un istopatologo, che sono pochi rispetto agli ospedali, alle patologie e alle operazioni che vengono fatte. Ci vorranno dieci anni per riuscire a creare uno strumento certificato che possa andare in clinica. I tempi sono lunghi».
Come funzionerebbe?
«Useremo una tecnica ottica, ovvero la luce, per capire se il tessuto è sano oppure no. E lo faremo mettendo insieme due tecnologie diverse che, avvalendosi dei diversi colori della luce, riescono a vedere, a identificare e a diagnosticare se il tessuto è sano, non solo in superficie. I medici vogliono che sia pulito per i primi due millimetri, quindi bisogna anche andare un po’ in profondità.
Le due tecniche che useremo sono: una fotografica, che dà una prima diagnosi indicativa, indicando se c’è o no il rischio che possa esserci qualcosa. Guarda l’insieme macroscopico di un pezzo di tessuto tridimensionale, quindi fa le foto di tutti i lati con un sistema di intelligenza artificiale e rileva le zone più pericolose.
Dove c’è un rischio si interviene con la seconda tecnica che consiste in una sonda in fibra ottica, quindi un piccolo ago che va nelle zone identificate e penetra per uno o due millimetri. È una tecnica sensibile alle vibrazioni molecolari che misura una specie di contenuto chimico. Fa come un’analisi chimica da remoto, perché ogni molecola ha un certo tipo di vibrazione con una propria frequenza. Misurando la frequenza di vibrazione si capisce che legame chimico è e quindi è possibile identificare il contenuto dentro al tessuto. Così facendo si può distinguere la parte sana da quella tumorale».
Intervista originale realizzata da Maria Mezzetti su Innlifes
Sorgente: https://www.innlifes.com/med-tech/spectra-breast-tumore-al-seno/
