Los ingenieros biomédicos de la Universidad de Duke han demostrado un método para aumentar la profundidad a la que la tomografía de coherencia óptica (OCT) puede obtener imágenes de las estructuras debajo de la piel.
El estándar de oro para la obtención de imágenes y el diagnóstico de enfermedades dentro de la retina, la OCT aún no ha encontrado un uso generalizado como técnica de imagen para otras partes del cuerpo debido a su incapacidad para devolver imágenes claras desde más de un milímetro debajo de la superficie de la piel.
Los investigadores de Duke encontraron que inclinar la fuente de luz y el detector utilizados en la técnica aumenta la profundidad de la imagen de OCT en casi un 50%, poniendo los diagnósticos de la piel al alcance. El enfoque de “doble eje” abre nuevas posibilidades para que la OCT se utilice en aplicaciones tales como detectar el cáncer de piel, evaluar el daño por quemaduras y el progreso de la curación, y guiar procedimientos quirúrgicos.
Los resultados aparecen en línea el 1 de diciembre en la revista de acceso abierto. Óptica Biomédica Express.
“En realidad, es una técnica bastante simple que parece sacada de los Cazafantasmas: obtienes más poder cuando cruzas los rayos”, dijo Adam Wax, profesor de ingeniería biomédica en Duke. “Poder utilizar OCT incluso 2 o 3 milímetros en la piel es extremadamente útil porque hay muchos procesos biológicos que ocurren a esa profundidad que pueden ser indicativos de enfermedades como el cáncer de piel”.
La OCT estándar es análoga a la ecografía, pero utiliza luz en lugar de sonido. Un rayo de luz incide sobre un objeto y, al medir cuánto tiempo tarda en recuperarse, las computadoras pueden deducir cómo se ve la estructura interna del objeto. Se ha convertido en la tecnología de referencia para obtener imágenes y diagnosticar enfermedades de la retina porque la retina es muy delgada y fácilmente accesible a través de la córnea y el cristalino transparentes del ojo.
Sin embargo, la mayoría de los demás tejidos biológicos se dispersan y reflejan la luz, lo que dificulta su penetración con los enfoques de OCT estándar. Cuanto más profunda es la luz, más probabilidades hay de que se pierda en la muestra y se pierda la detección del dispositivo.
En la nueva técnica, los investigadores apuntan la luz al objeto en un ángulo leve y configuran el detector en un ángulo igual y opuesto, creando un eje dual. Esto permite que el detector se beneficie del ligero ángulo de dispersión introducido por la naturaleza física del objeto.
“Al inclinar la fuente de luz y el detector, aumenta sus posibilidades de recolectar más luz que se dispersa en ángulos extraños desde las profundidades de un tejido”, dijo Evan Jelly, estudiante de doctorado en el laboratorio de Wax y primer autor del artículo. “Y OCT es tan sensible que todo lo que necesita es un poco más de esa luz dispersa”.
Según Jelly, los investigadores han probado este enfoque de doble eje en otras modalidades de imágenes. Pero a través de sus experimentos, Jelly descubrió cómo aplicar esto a OCT. Su descubrimiento clave fue que la profundidad del punto focal de luz dentro del tejido marca una gran diferencia en lo bien que funciona el enfoque de doble eje.
Sin embargo, hay un inconveniente: cuanto mayor sea el ángulo utilizado para identificar la señal más profunda, más pequeño será el campo de visión. Para solucionar este problema, Jelly ideó un método para escanear el foco de la ventana más estrecha a través de varias profundidades del tejido y luego usar un algoritmo computacional para combinar los datos en una sola imagen.
En el artículo, Wax and Jelly probaron este enfoque con tejidos fabricados y ratones sin pelo para comparar su rendimiento con el OCT estándar y ver qué información podría revelar en la piel de un animal vivo. Los experimentos controlados mostraron que el enfoque OCT de doble eje tiende a superar a la configuración estándar. Y en los ratones vivos, el OCT de doble eje pudo obtener imágenes de la punta de una aguja 2 milímetros por debajo de la superficie de la piel, donde 1,2 milímetros es tradicionalmente la profundidad de referencia.
“La OCT de doble eje nos brindó imágenes e información de las capas de la piel donde se están produciendo intercambios moleculares y de sangre, lo cual es extremadamente valioso para detectar signos de enfermedades”, dijo Jelly. “La tecnología está todavía en su infancia, pero está preparada para tener un gran éxito en la biodetección o en la orientación de procedimientos quirúrgicos”.
Esta investigación fue financiada por la National Science Foundation (CBET-2009841, IIP-1827560).
Fuente de la historia:
Materiales proporcionados por Universidad de Duke. Original escrito por Ken Kingery. Nota: El contenido puede editarse por estilo y longitud.
.