Las nuevas tecnologías basadas en la luz que facilitan una mirada dentro del cuerpo humano usando la luz, y sin cortar el tejido, prometen habilitar dispositivos compactos y portátiles para diagnósticos en el punto de atención, así como nuevos sistemas potentes que proporcionanincluso más información y aún más profunda debajo de la piel.
El trabajo reciente y las direcciones visionarias futuras se detallan en un nuevo artículo de acceso abierto de Antonio Pifferi y sus colegas del Politecnico di Milano e Istituto di Fotonica e Nanotechnologie CNR publicado en el Revista de Óptica Biomédica por SPIE, la sociedad internacional de óptica y fotónica.
El artículo es parte de una sección especial sobre Espectroscopía e imágenes de infrarrojo cercano clínico bajo los editores invitados Marco Ferrari Università degli Studi dell'Aquila, Joseph Culver Escuela de Medicina de la Universidad de Washington en St. Louis, Yoko Hoshi TokioInstituto Metropolitano de Ciencias Médicas y Heidrun Wabnitz Physikalisch-Technische Bundesanstalt.
La conveniencia de sondear de manera no invasiva los tejidos humanos y sus funciones ha generado nuevos conceptos físicos, modelos teóricos, instrumentos, enfoques de medición y aplicaciones, señalan los autores en "Nuevas fronteras en óptica difusa en el dominio del tiempo".
Estamos en los albores de la próxima generación de sistemas de dominio del tiempo, con un avance en rendimiento, tamaño, costo y flexibilidad que tiene el potencial de un gran impacto en aplicaciones nuevas y extendidas, afirman los autores. Este avance está habilitadopor impresionantes avances en la detección de un solo fotón impulsada por la física de alta energía y los sistemas de tomografía por emisión de positrones.
En las imágenes ópticas difusas, la luz se inyecta en la superficie de un medio, como el cuerpo. La señal de luz se vuelve a emitir en otra parte de la superficie y se analiza cómo ha cambiado. El análisis proporciona información sobre la composición químicade los tejidos, sus densidades y otros aspectos.
Los métodos más simples comparan las propiedades de onda continua de la señal original y la luz reemitida.
Los sistemas que también analizan los cambios de frecuencia o tiempo en la señal luminosa proporcionan datos adicionales. Los métodos actuales de última generación utilizan tecnologías que permiten la conversión del tiempo a digital de la señal, proporcionando aún más detalles.
Los dispositivos portátiles de dominio del tiempo ya se han desarrollado para sistemas de onda continua, lo que permite estudios en la detección del cáncer de mama, mapeo cerebral, monitoreo muscular y evaluación no invasiva de lípidos, huesos y colágeno. Las técnicas de dominio del tiempo también se han utilizado encaracterización no destructiva de alimentos, madera, productos farmacéuticos y poderes semiconductores.
En los próximos 20 años, los investigadores prevén que dichos sistemas serán más pequeños, haciendo posible su integración en dispositivos portátiles y más inteligentes, aumentando su precisión general en la detección e identificación de componentes de tejidos.
Los dispositivos futuros podrían usarse en monitores cerebrales u oxímetros musculares, incluso para la detección in vivo de la función cerebral durante tareas motoras o cognitivas.
"Lo que hace que la tecnología del futuro sea única es su potencial para investigar de manera no invasiva y en mayor profundidad las funciones humanas y la composición química, pero con dispositivos personales simples que se pueden usar en casa y compatibles con la vida normal", dijo Pifferi. Actualmente, los órganos y funciones inalcanzables seríanser accesible, incluido el corazón.
Sorprendentemente, señaló Pifferi, después del termómetro y el medidor de presión arterial, no se han llevado a la casa muchos otros dispositivos de diagnóstico para la atención médica personal.
"Los nuevos sensores inteligentes, que interactúan en el entorno ambiental y transmiten información interna oculta a través de la nube, poblarán Internet de las Cosas en beneficio de las aplicaciones clínicas, industriales y de nivel de consumidor", dijo.
"Durante sus 20 años dedicados a promover el uso de la luz para el diagnóstico humano, el Revista de Óptica Biomédica ha sido testigo de la evolución de tales sistemas hacia instrumentos clínicos portátiles y compactos ", dijo Ferrari, pionero de la espectroscopía clínica de infrarrojo cercano, que incluye mediciones espectrales en el dominio del tiempo en el antebrazo humano". En los próximos 20 años probablementepermitir una revolución aún mayor con la reducción de las capacidades de detección en profundidad en optodos inteligentes miniaturizados, cada uno más poderoso que un solo instrumento de hoy ".
La investigación avanza, por un lado, hacia la complejidad, observó, con cientos o miles de optodos inteligentes para explorar la conectividad cerebral, la base del comportamiento cerebral y muchos trastornos neurológicos.
Al mismo tiempo, Ferrari dijo: "El trabajo también está progresando para proporcionar un sensor simple y portátil para ayudar a los psicólogos y neurofisiólogos a comprender el comportamiento humano en muchos niveles, en entornos y estímulos de la vida real".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por SPIE - Sociedad Internacional de Óptica y Fotónica . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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