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La risonanza magnetica per bambini: la tecnologia rimpicciolente per aiutare a salvare vite neonate

Nell’aprile 2014, Edith ha compiuto sei anni e, sebbene sia ancora piuttosto piccola per la sua età, non ci sono stati problemi di salute derivanti dalla sua nascita traumatica. È a casa con sua sorella di due anni (un altro parto movimentato, ma questa volta non c’è stato bisogno della NICU) e Sophie, mentre io sono a 4.000 miglia di distanza a Milwaukee, Wisconsin. Sono stata via solo un giorno o giù di lì, ma già sto lottando per immaginarli – sono sempre stata pessima con i volti, quindi sono grata per tutte le foto che posso inserire nel mio telefono. Ma non sostituisce la realtà, e mi manca la mia famiglia.

Anche se è l’inizio della primavera, qui fa ancora freddo. C’è ghiaccio sul fiume Menomonee e i miei polpastrelli sono intorpiditi, non importa quanto li infilo nelle tasche. Milwaukee è una città industriale, sede delle moto Harley-Davidson, della birra Miller e della GE Healthcare, che ha un impianto di risonanza magnetica nel sobborgo di Waukesha. È qui che stanno nascendo i prototipi del Project Firefly.

© Aaron Tilley e Kerry Hughes

Nell’ufficio del Project Firefly, c’è un mock-up in scala reale del nuovo scanner. È certamente compatto rispetto a un normale scanner a corpo intero, dove un adulto giace su un tavolo e scivola in un foro di 70 cm di diametro. Questo è alto circa quanto me, ma non c’è un tavolo incorporato su cui sdraiarsi e il foro del magnete è di 18 cm, abbastanza grande per la testa di un bambino grande. O un’arancia, come sto per vedere.

Vengo portato al reparto di ingegneria 3, dove si trova la prima versione funzionante del nuovo progetto. Suppongo che questo lo renda la sala parto per i prototipi, ma è stata una gestazione lunga e soggetta a complicazioni.

Al cuore di ogni macchina MRI c’è un’enorme ciambella magnetica, che usa un campo magnetico circa 100.000 volte più forte di quello della Terra. Funziona costringendo i protoni nell’acqua dei tessuti ad allinearsi con quel campo; speciali bobine stimolano poi i protoni emettendo raffiche di onde radio, e i sensori MRI rilevano le differenze nel modo in cui rispondono quando la corrente viene spenta. Questo rivela la distinzione tra diversi tipi di tessuto e crea un’immagine tridimensionale.

Nel 2011, GE aveva un piccolo magnete di recente sviluppo che era in grado, con un po’ di tweaking, di generare un campo magnetico di 3 Tesla – la stessa forza di una macchina standard per adulti. Era stato progettato per la scansione di braccia e gambe, quindi era circa la dimensione giusta per i bambini, anche, ma doveva essere adattato per lavorare con il cervello piuttosto che semplici arti. L’aggiunta di una nuova bobina a gradiente per concentrare il campo magnetico e di bobine di superficie per potenziare i segnali a radiofrequenza è stata relativamente semplice, anche se ha significato giuntare insieme componenti di diversi sistemi di risonanza magnetica, ma altri problemi inaspettati hanno continuato a sorgere. Si è scoperto che avevano bisogno di pensare molto di più a come questi bambini sarebbero arrivati allo scanner in primo luogo.

Alcune delle soluzioni erano deliziosamente low-tech. Per gestire le linee – i cavi del monitor e i tubi collegati alle flebo – hanno semplicemente tagliato una tacca sul lato della porta della stanza di scansione. Le linee stanno nella tacca e la porta può essere chiusa senza dover mai staccare il bambino. Ancora più ingegnoso era un’imbracatura speciale per sollevare il bambino dalla sua incubatrice e trasferirlo su un piccolo tavolo che scorre nello scanner. Ma quando l’hanno testato con le infermiere, è stato detto loro che il rumore di sciogliere il velcro che assicurava i bambini era suscettibile di sconvolgerli.

Era una sorta di novità per il personale infermieristico essere consultato da una società come GE sulla progettazione di kit come questo. Julie Bathie ricorda di aver avuto la possibilità di chiedere materiali resistenti e che il più possibile fosse monouso o molto facile da pulire, altrimenti non sarebbe stato utilizzato. L’imbragatura ora ha una fodera interna usa e getta insieme a uno strato esterno più resistente, che avvolge strettamente il bambino per aiutarlo a stare fermo durante l’ecografia ed è tenuto in posizione con una fascia speciale di velcro più silenziosa. Ci sono nuovi attacchi per aiutare a legare i fili e le linee in modo ordinato. Le infermiere sono molto soddisfatte del design aggiornato.

C’erano anche una serie di sfide più tecniche. In primo luogo, il rumore. Nessuno che si sottopone a una risonanza magnetica dovrebbe sentire più di 99 decibel, ma queste macchine possono facilmente superarli, specialmente se si sta cercando di scansionare un bambino sensibile e irrequieto il più velocemente possibile. I bambini, quindi, hanno bisogno di protezioni per le orecchie e tappi di silicone per mantenere il rumore entro i limiti.

Poi c’era la ventilazione. Il team non era sicuro che l’anidride carbonica si sarebbe accumulata nel foro del loro scanner quando c’era un bambino dentro. La testa di un bambino occupa molto più spazio all’interno del magnete di quanto non faccia un adulto (o, appunto, un bambino) in uno scanner a corpo intero. La loro soluzione era quella di pompare aria per prevenire qualsiasi accumulo di CO2 tossico – tranne che non potevano soffiare aria troppo velocemente o avrebbe potuto rendere il bambino freddo o secco. Avendo adattato i componenti di ventilazione utilizzati in macchine più grandi, ora hanno bisogno di aspettare che i bambini vengano scansionati per sapere con certezza quanto bene funziona.

Dato che non è possibile utilizzare neonati reali per testare uno scanner per bambini in fase di sviluppo, si è scoperto che gli agrumi sono un ottimo sostituto. Un’arancia, per esempio, ha circa le stesse dimensioni della testa di un feto a 26 settimane e ha molta acqua come il cervello di un neonato. Inoltre ha strutture interne – segmenti e vescicole di succo e una colonna centrale – che mostrano quanto sia buona la risoluzione.

Jessica Buzek, global marketing manager di GE per le applicazioni cliniche, mette un’arancia nel foro della macchina nella baia 3 e la solleva alla giusta altezza con alcuni tovaglioli di carta. Lo scanner passa attraverso la sua sequenza finemente controllata di bip, fischi e ronzii, e presto posso vedere fette dell’arancia (non sbucciata e intatta) in incredibile dettaglio sullo schermo del computer. È ovvio come il cervello di un bambino, i suoi occhi o persino i nervi ottici possano essere esaminati con una scansione del genere. I nervi di solito siedono intorno al fluido, quindi saltano davvero fuori come una linea nera, mi è stato detto, grazie al contrasto tra il fluido e la struttura nel cervello. Si potrebbe facilmente controllare una rottura o una lacerazione in un modo che non sarebbe possibile con un’ecografia.

“Vuole vedere qualcos’altro? chiede Buzek.

“No”, rispondo. “Sono molto colpito dall’arancia.”

“Stava per mangiarla per pranzo”, scherza qualcun altro.

“Giusto”, dice Buzek. “Sembra abbastanza sano da essere mangiato!”

Dopo pranzo, visitiamo l’area di ingegneria 7B per vedere i primi prototipi. Sul pavimento, un nastro giallo delimita l’esatta forma della stanza di Sheffield dove verrà installato, mentre un nastro arancione tratteggiato segna il bordo del campo di 5 gauss – che è la linea che non si vuole attraversare senza prima rimuovere gli oggetti metallici. La macchina sta già emettendo un ronzio costante, e il sibilo del compressore dell’elio segnala che il magnete è freddo e a piena potenza.

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