Es posible que no haya oído hablar de la tomografía de coherencia óptica, u OCT. Pero si ha visitado a un oftalmólogo recientemente, es probable que su ojo se encuentre a una pulgada o dos de un dispositivo de exploración que utilice la tecnología. Decenas de miles de estos dispositivos sonen el lugar de los consultorios médicos, donde se usan ampliamente para detectar enfermedades oculares.
Ahora, los científicos de la Universidad de Stanford han descubierto cómo adaptar estas máquinas de alto rendimiento con componentes listos para usar, aumentando la resolución de OCT en varias veces y prometiendo una detección más temprana del daño de la retina y la córnea, tumores incipientes y más.
La solución relativamente simple y de bajo costo, que implica un par de lentes, un trozo de vidrio esmerilado y algunos ajustes de software, borra las imperfecciones que han afectado las imágenes obtenidas a través de OCT desde su invención en 1991. Esta mejora, combinada con elLa capacidad de la tecnología para penetrar ópticamente hasta 2 milímetros en el tejido, podría permitir a los médicos realizar "biopsias virtuales", visualizando tejido en tres dimensiones con una resolución de calidad de microscopio sin extraer ningún tejido de los pacientes.
En un estudio que se publicará en línea el 20 de junio en Comunicaciones de la naturaleza , los investigadores probaron la mejora en dos dispositivos OCT disponibles en el mercado. Pudieron ver las características de la escala celular en tejidos intactos, incluso en la oreja de un ratón vivo y la yema del dedo humano, dijo el autor principal del estudio, Adam de la Zerda, PhD, profesor asistente de biología estructural. La autora principal del estudio es la estudiante de posgrado de ingeniería eléctrica Orly Liba.
Mejora de la resolución con pequeños ajustes
"Demostramos que puede tomar efectivamente cualquier sistema OCT y, con cambios mínimos, aumentar su resolución hasta el punto en que pueda detectar características anatómicas más pequeñas que el tamaño de una celda típica", dijo de la Zerda.
OCT es un negocio de miles de millones de dólares. Cada año, se realizan más de 10 millones de escáneres de OCT para diagnosticar o controlar afecciones desde la degeneración macular relacionada con la edad hasta el melanoma. La tecnología se ha adaptado para uso endoscópico en medicina pulmonar, gastrointestinal y cardiovascular.
Algo similar a la ecografía, la OCT penetra en los tejidos ópticamente en lugar de con ondas de sonido. El dispositivo dirige rayos de luz láser a un objeto, por ejemplo, una muestra de tejido o el ojo de un paciente, y registra lo que vuelve cuando la luz rebotaelementos reflectantes dentro de la muestra o el globo ocular. Al ajustar la profundidad de penetración, un usuario puede escanear capa sobre capa de un tejido y, apilando rebanadas virtuales de tejido una encima de otra, ensamblarlas para generar una imagen volumétrica.
Pero hasta el día de hoy, OCT continúa estando plagado de una forma de ruido que, a diferencia del ruido aleatorio generado por cualquier sistema de detección, no se puede "eliminar" simplemente imaginando repetidamente el objeto de interés y promediando los resultados conun programa de computadora.
El ruido generado por OCT, llamado "moteado", es una característica inherente de la arquitectura del objeto que se ve y las propiedades únicas de la luz láser
Un fotón no es una mera partícula. También es una ola cuyo poder aumenta y disminuye a medida que viaja, similar a una ola oceánica que se dirige hacia la orilla. Cuando dos olas chocan, su altura combinada en el momento de su colisión depende desi cada uno estaba en su apogeo, en su punto más bajo o en algún punto intermedio
cuando los fotones se desfasan
Los fotones que comprenden un haz de luz láser están en fase: comparten la misma longitud de onda, con sus picos y canales ocurriendo en sincronía. Pero cuando estos fotones rebotan en dos superficies separadas, digamos, dos componentes cercanos de una célula- la longitud de sus rutas de regreso difiere ligeramente, por lo que ya no están en fase. Ahora, pueden interferir entre sí al igual que las olas oceánicas que se cruzan. Pueden cancelarse entre sí, creando una mancha negra falsa en el resultadoimagen o pueden reforzarse entre sí, creando una mancha blanca falsa. Si las posiciones de los componentes que generan manchas están fijas, como es el caso en la mayoría de los tejidos la sangre circulante es una excepción, esas mismas manchas aparecerán en la imagenmismos lugares en cada escaneo OCT sucesivo.
"Otros investigadores han intentado varias soluciones, como escanear repetidamente en diferentes ángulos o desde posiciones adyacentes consecutivas o con longitudes de onda cambiantes, o 'quitar' las motas usando el procesamiento posterior de la computadora", dijo de la Zerda. "Pero el resultado essiempre lo mismo: una imagen borrosa ". Es como cubrir las pecas con una capa de maquillaje: una apariencia más suave, a costa de los detalles perdidos.
En principio, si pudieras alcanzar con unas pinzas moleculares y mover uno de esos dos componentes interferentes solo un poco, cambiarías el patrón de manchas. Pero no puedes. Sin embargo, los científicos de Stanford encontraron una manera de hacerloesencialmente lo mismo, ópticamente hablando.
"Queríamos hacer que las motas bailaran, para que tuvieran un patrón ligeramente diferente cada vez que escaneáramos el tejido", dijo Liba. "Y encontramos una manera de hacerlo".
Creando una imagen virtual
Al colocar un par de lentes adicionales en la línea de visión del dispositivo OCT, los investigadores pudieron crear una segunda imagen, un aspecto exacto similar a un holograma de la muestra vista que apareció en otra parte a lo largo de la línea de visión, entrelentes y la muestra. Al insertar lo que llaman un "difusor", una placa de vidrio que habían endurecido al grabar al azar pequeñas ranuras en él, en el punto correcto de la línea de visión y moverlo metódicamente entre cada unoEn una ronda de escaneos repetidos, lograron el equivalente óptico de cambiar la relación geográfica de los componentes de la muestra solo un poquito cada vez que la escaneaban.
Ahora, promediando las imágenes sucesivas eliminó las motas. El equipo de Stanford usó la capacidad mejorada resultante para adquirir imágenes detalladas, esencialmente libres de ruido, de la oreja de un ratón vivo y anestesiado.
"Vimos glándulas sebáceas, folículos pilosos, vasos sanguíneos, vasos linfáticos y más", dijo Liba.
También obtuvieron imágenes de alta resolución de la retina y la córnea de un ratón. Y una mirada sin incisiones en la punta de los dedos de uno de los coautores del estudio les permitió ver una característica anatómica nunca antes vista con OCT: el corpúsculo de Meissner, un nerviopaquete responsable de sensaciones táctiles.
El avance tecnológico resuelve un problema de 25 años que ha limitado constantemente las capacidades de diagnóstico de OCT, dijo de la Zerda.
El trabajo es un ejemplo del enfoque de Stanford Medicine en la salud de precisión, cuyo objetivo es anticipar y prevenir la enfermedad en los sanos y diagnosticar y tratar con precisión la enfermedad en los enfermos.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Centro médico de la Universidad de Stanford . Original escrito por Bruce Goldman. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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