El diagnóstico de enfermedades basadas en órganos internos a menudo se basa en muestras de biopsia recolectadas de las regiones afectadas. Pero la recolección de tales muestras es altamente propensa a errores debido a la incapacidad de las técnicas de imágenes endoscópicas actuales para visualizar con precisión los sitios de la enfermedad. Los elementos ópticos convencionales enLos catéteres utilizados para acceder a áreas del cuerpo de difícil acceso, como el tracto gastrointestinal y las vías respiratorias pulmonares, son propensos a sufrir aberraciones que obstruyen todas las capacidades de las imágenes ópticas.
Ahora, expertos en imágenes endoscópicas en el Hospital General de Massachusetts MGH y pioneros de la tecnología de metalens planos en la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas SEAS John A. Paulson de Harvard, se han unido para desarrollar una nueva clase de catéteres de imágenes endoscópicas- denominados endoscopios nanoópticos - que superan las limitaciones de los sistemas actuales.
La investigación se describe en Fotónica de la naturaleza .
"La adopción clínica de muchas modalidades de microscopía endoscópica de vanguardia se ha visto obstaculizada debido a la dificultad de diseñar catéteres en miniatura que logren la misma calidad de imagen que los microscopios de escritorio voluminosos", dijo Melissa Suter, profesora asistente de medicina en MGH y Harvard MedicalSchool HMS y coautor principal del artículo. "El uso de catéteres nanoópticos que incorporan metalenses en su diseño probablemente cambiará el panorama del diseño del catéter óptico, lo que resultará en un aumento dramático en la calidad, resolución y funcionalidadde microscopía endoscópica. Esto en última instancia aumentará la utilidad clínica al permitir una evaluación más sofisticada de la microestructura celular y tisular en pacientes vivos ".
"Los metalenses basados en óptica plana son una nueva tecnología que cambia el juego porque el control de las distorsiones de imagen necesarias para imágenes de alta resolución es sencillo en comparación con la óptica convencional, que requiere múltiples lentes de formas complejas", dijo Federico Capasso, profesor de Robert L. Wallacede Física Aplicada y Vinton Hayes Senior Research Fellow en Ingeniería Eléctrica en SEAS y coautor principal del artículo. "Estoy seguro de que esto conducirá a una nueva clase de sistemas e instrumentos ópticos con una amplia gama de aplicaciones en muchas áreas deciencia y Tecnología"
"La versatilidad y la flexibilidad de diseño del endoscopio nanoóptico eleva significativamente las capacidades de imágenes endoscópicas y probablemente impactarán en las imágenes de diagnóstico de los órganos internos", dijo Hamid Pahlevaninezhad, Instructor en Medicina en MGH y HMS y coautor del artículo."Demostramos un ejemplo de tales capacidades para lograr imágenes de alta resolución con una profundidad de enfoque muy extendida".
Para demostrar la calidad de imagen del endoscopio nanoóptico, los investigadores tomaron imágenes de carne de fruta, vías respiratorias de cerdos y ovejas y tejido pulmonar humano. El equipo demostró que el endoscopio nanoóptico puede obtener imágenes profundas en el tejido con una resolución significativamente más alta queproporcionado por los diseños actuales de catéteres de imágenes.
Las imágenes capturadas por el endoscopio nanoóptico muestran claramente estructuras celulares en las capas de carne y tejido de la fruta y glándulas finas en la mucosa bronquial de cerdos y ovejas. En el tejido pulmonar humano, los investigadores pudieron identificar claramente las estructuras que corresponden aglándulas finas e irregulares que indican la presencia de adenocarcinoma, el tipo más prominente de cáncer de pulmón.
"Actualmente, estamos a merced de materiales sobre los que no tenemos control para diseñar lentes de alta resolución para imágenes", dijo Yao-Wei Huang, becario postdoctoral en SEAS y coautor del artículo ".La ventaja de la metalens es que podemos diseñar y adaptar sus especificaciones para superar las aberraciones esféricas y el astigmatismo y lograr un enfoque muy fino de la luz. Como resultado, logramos una resolución muy alta con una profundidad de campo extendida sin la necesidad de componentes ópticos complejos."
A continuación, los investigadores apuntan a explorar otras aplicaciones para el endoscopio nanoóptico, incluido un endoscopio nanoóptico sensible a la polarización, que podría contrastar entre los tejidos que tienen estructuras altamente organizadas, como el músculo liso, el colágeno y los vasos sanguíneos.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences . Original escrito por Leah Burrows. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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