¿El fin de la endoscopia? La nueva técnica puede ser el futuro de las imágenes médicas
La investigación de vanguardia muestra una técnica de imagen innovadora que utiliza ultrasonido para proporcionar imágenes en profundidad de una manera no invasiva.
La endoscopia es actualmente uno de los métodos más comunes para la obtención de imágenes médicas.Sus usos incluyen el diagnóstico de afecciones que afectan los pulmones, el colon, la garganta y el tracto gastrointestinal.
Durante una endoscopia, los profesionales médicos insertan un endoscopio (un tubo largo y delgado con una luz fuerte y una pequeña cámara en el extremo) en una pequeña abertura, como la boca o una pequeña incisión que hace un cirujano.
Las endoscopias son un procedimiento invasivo, aunque mínimamente. Pueden crear malestar y no están exentos de riesgos. Los posibles efectos secundarios de las endoscopias incluyen sedación excesiva, calambres, dolor persistente o incluso perforación del tejido y hemorragia interna leve.
Ahora, un descubrimiento innovador puede acabar con la endoscopia por completo. Maysam Chamanzar, profesor asistente de ingeniería eléctrica e informática en la Universidad Carnegie Mellon en Pittsburgh, Pensilvania, y Matteo Giuseppe Scopelliti, investigador de doctorado en el mismo departamento, han ideado una técnica de imágenes por ultrasonido no invasiva que promete reemplazar el endoscopio.
Los investigadores detallan su novedosa técnica en la revista. Luz: ciencia y aplicaciones.
Reemplazo de la lente física por una virtual
Chamanzar y Scopelliti explican en su artículo que el tejido biológico, al ser un medio turbio (o denso y opaco), limita las posibilidades de los métodos ópticos.
Específicamente, el tejido está hecho de grandes partículas y membranas y restringe la profundidad y resolución de las imágenes ópticas, "especialmente en el rango visible e infrarrojo cercano del espectro".
Sin embargo, la nueva técnica utiliza ultrasonido para diseñar una "lente virtual" en el cuerpo en lugar de insertar una física. Luego, el operador puede ajustar la lente "cambiando las ondas de presión ultrasónicas dentro del medio", escriben los autores, y así tomar imágenes en profundidad que nunca antes fueron accesibles, utilizando medios no invasivos.
Las ondas de ultrasonido pueden comprimir o enrarecer el medio que penetran. La luz viaja más lentamente a través de medios comprimidos y más rápidamente en medios enrarecidos.
Los autores explican que pudieron crear la lente virtual utilizando este efecto de compresión / rarefacción:
“A medida que las ondas ultrasónicas se propagan a través del medio, modulan su densidad y, por lo tanto, su índice de refracción local; el medio se comprime en las regiones de alta presión, lo que resulta en una mayor densidad, mientras que se enrarece en las áreas de presión negativa donde se reduce la densidad local ”.
"Como resultado", escriben, "la onda estacionaria de presión crea un contraste de índice de refracción local".
Además, ajustar o reconfigurar las ondas de ultrasonido desde el exterior puede mover la lente dentro del medio, lo que le permite viajar a diferentes regiones y tomar imágenes a diferentes profundidades.
“Usamos ondas de ultrasonido para esculpir una lente de relé óptico virtual dentro de un medio objetivo determinado, que, por ejemplo, puede ser tejido biológico”, dice Chamanzar. "Por lo tanto, el tejido se convierte en una lente que nos ayuda a capturar y transmitir las imágenes de estructuras más profundas".
El investigador explica además cómo funciona la técnica y por qué es un paso progresivo para visualizar el interior del cuerpo.
“Lo que distingue nuestro trabajo de los métodos acústico-ópticos convencionales es que estamos usando el medio objetivo en sí, que puede ser tejido biológico, para afectar la luz a medida que se propaga a través del medio”, continúa Chamanzar. "Esta interacción in situ brinda oportunidades para contrarrestar los [obstáculos] que perturban la trayectoria de la luz".
Técnica para "revolucionar la imagen médica"
Algunas de las aplicaciones de la nueva técnica incluyen imágenes cerebrales, diagnóstico de afecciones de la piel e identificación de tumores en varios órganos. El método podría involucrar un dispositivo de mano o un parche cutáneo, según el área que necesite monitoreo.
Simplemente aplicándolo en la superficie de la piel, los profesionales de la salud podrían obtener imágenes de los órganos internos sin los posibles efectos secundarios y las molestias de una endoscopia.
"Ser capaz de transmitir imágenes de órganos, como el cerebro, sin la necesidad de insertar componentes ópticos físicos proporcionará una alternativa importante a la implantación de endoscopios invasivos en el cuerpo".
Maysam Chamanzar
“Este método puede revolucionar el campo de las imágenes biomédicas”, agrega.
“Los medios turbios siempre se han considerado obstáculos para las imágenes ópticas”, agrega el coautor Scopelliti. "Pero hemos demostrado que esos medios se pueden convertir en aliados para ayudar a que la luz alcance el objetivo deseado".
“Cuando activamos el ultrasonido con el patrón adecuado, el medio turbio se vuelve inmediatamente transparente. Es emocionante pensar en el impacto potencial de este método en una amplia gama de campos, desde las aplicaciones biomédicas hasta la visión por computadora ”.
