Los investigadores han fabricado un nuevo tipo de haz de fibra óptica lleno de aire que podría mejorar en gran medida los endoscopios utilizados para procedimientos médicos como cirugías mínimamente invasivas o broncoscopias. La nueva tecnología también podría conducir a endoscopios que producen imágenes utilizando longitudes de onda infrarrojas, lo que permitiría el diagnósticoprocedimientos que hoy no son posibles con endoscopios.
Los endoscopios usan haces de fibras ópticas para transmitir imágenes desde el interior del cuerpo. La luz que cae en un extremo del haz de fibras viaja a través de cada fibra hasta el extremo más alejado, permitiendo que una imagen se transporte en forma de miles de puntos que son muchocomo los píxeles que componen una imagen digital.
Las fibras ópticas consisten en un núcleo interno y un revestimiento externo con diferentes propiedades ópticas, que atrapa la luz dentro y le permite viajar por la fibra. En lugar de usar núcleos y revestimientos hechos de dos tipos de vidrio como la mayoría de los haces de fibra, elLos nuevos paquetes utilizan una serie de núcleos de vidrio rodeados por capilares de vidrio huecos llenos de aire que actúan como el revestimiento.
En la revista The Optical Society OSA Cartas ópticas , los investigadores muestran que sus nuevos haces de fibras, que llaman fibras de imágenes revestidas de aire, mantienen la resolución de las mejores fibras de imágenes comerciales al doble del rango de longitud de onda que las fibras comerciales pueden usarse. La nueva fibra podría usarse para crearendoscopios que son más pequeños o tienen resoluciones más altas que las disponibles en la actualidad.
"Una resolución más alta siempre es útil para los médicos que realizan procedimientos endoscópicos, pero los trabajos más sensibles, como los del cerebro, generalmente requieren los instrumentos más delgados", dijo el primer autor del artículo, Harry Wood, de la Universidad de Bath ".Por lo general, estos instrumentos son tan estrechos que la fibra de imagen contiene muy pocos núcleos para hacer una imagen clara. Nuestros paquetes revestidos de aire permiten que se empaquen más fibras en un diámetro más pequeño y, por lo tanto, será especialmente útil en estas situaciones ".
Además de las aplicaciones en diagnósticos y tratamientos médicos, la nueva fibra podría resultar útil para aplicaciones industriales como el monitoreo del contenido de máquinas peligrosas o la obtención de imágenes del interior de taladros de petróleo y minerales.
Combinando aire y vidrio
Cuando un paquete de fibras contiene un mayor número de núcleos dentro de un área de sección transversal dada, producirá imágenes más detalladas de la misma manera que una cámara con más píxeles crea imágenes de mayor resolución. Sin embargo, si los núcleos son demasiado pequeños ymuy juntos, la luz puede filtrarse de uno a otro y la imagen se vuelve borrosa.
"La estructura de nido de abeja que desarrollamos combina vidrio y aire para contener la luz mucho más firmemente en los núcleos que las fibras de imágenes tradicionales que usan dos tipos de vidrio", dijo Wood. "Esto nos permite acercar los núcleos más que nunca antes posible", o exprimir en longitudes de onda más largas de luz, sin el desenfoque que se vería con los enfoques convencionales ".
El hecho de que las nuevas fibras funcionen bien con longitudes de onda más adentro de la porción infrarroja del espectro podría permitir el desarrollo de endoscopios que generen imágenes de marcadores fluorescentes que emiten en estas longitudes de onda. La luz infrarroja también se puede usar para obtener imágenes de las células que están incrustadas más profundamentedentro del tejido que puede ser fotografiado con longitudes de onda visibles.
"Hay sondas de marcadores fluorescentes que emiten luz de longitudes de onda específicas en respuesta a ciertas bacterias o células inmunes", dijo Wood. "Estas podrían ser muy efectivas para resaltar enfermedades en los pulmones, por ejemplo, pero actualmente solo podemos usar unao dos de estas sondas en el rango de longitud de onda que ofrece la tecnología endoscópica actual ".
Comparación del rendimiento de la fibra
Para probar las fibras de imagen, los investigadores hicieron un paquete de fibras revestidas de aire que coincidía con la resolución de una fibra comercial líder porque tenía el mismo espacio entre los núcleos. Pudieron incorporar más de 11,000 núcleos en la fibra al apilar múltiplesestructuras de panal más pequeñas juntas.
Los investigadores señalan que el principio detrás de las nuevas fibras se conoce desde hace años, pero que los enfoques de fabricación, especialmente para las fibras con espacios de aire, han avanzado recientemente hasta el punto en que podrían fabricarse estas fibras.
Los investigadores utilizaron su nuevo haz de fibras revestidas de aire y la fibra comercial para obtener una imagen objetivo de prueba estándar. "Estamos encantados de descubrir que la fibra revestida de aire funcionaba mucho más allá del rango de longitud de onda que nuestra cámara visible podía detectar", dijo.Wood. "Cuando nos cambiamos a una cámara infrarroja, vimos que la fibra creaba una imagen clara al doble de la longitud de onda que alcanzaba la fibra comercial".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por La sociedad óptica . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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