Medir la fiebre suele ser bastante simple: coloque un termómetro debajo de la lengua del paciente y obtenga una lectura precisa de la temperatura en 30 segundos. Pero esa simplicidad no se traduce cuando se trata de medir la temperatura de tejidos específicos en las profundidades del cuerpo.
Los ingenieros biomédicos de la Universidad de Duke han demostrado cómo las imágenes fotoacústicas pueden tomar la temperatura del tejido profundo con mayor rapidez y precisión que las técnicas actuales. Se espera que este descubrimiento desempeñe un papel importante en el avance de las terapias térmicas para tratar el cáncer. La investigación aparece en febrero12 en la revista Óptica .
El seguimiento de la temperatura de los tejidos internos es esencial para muchos estudios biomédicos y terapias térmicas de cánceres, que a menudo afectan la eficacia de un tratamiento o los efectos secundarios.
"Si usamos resonancia magnética o ultrasonido, estamos observando la temperatura relativa y operando bajo el supuesto de que el paciente tiene una temperatura inicial de 98 grados Fahrenheit, que no siempre es el caso", dijo Junjie Yao, profesor asistente deingeniería biomédica en Duke. "Encontramos una manera de medir la temperatura absoluta mediante el uso de imágenes fotoacústicas para sondear la memoria térmica del tejido".
Como su nombre lo indica, las imágenes fotoacústicas permiten a los investigadores combinar las propiedades de la luz y el sonido. Esta técnica permite a los investigadores convertir la luz emitida a través del tejido en ondas de ultrasonido que luego pueden analizarse para crear imágenes de alta resolución.
"Básicamente está comprimiendo el valor de un segundo de luz solar al mediodía de verano sobre el área de una uña en un solo nanosegundo", dijo Yao, quien ha estado trabajando con la tecnología durante casi una década. "Cuando el láser golpea una célula, la energía causaque se caliente un poquito y se expanda instantáneamente, creando una onda ultrasónica. Es análogo a golpear una campana para hacer que suene. "
Según Yao, los investigadores han querido utilizar imágenes fotoacústicas para medir la temperatura durante mucho tiempo, pero han experimentado constantemente obstáculos técnicos.
"La eficiencia de conversión entre luz y sonido depende de la temperatura, por lo que sabemos que es posible medir la temperatura escuchando las ondas sonoras generadas por la luz", dijo Yao. "Sin embargo, no hemos podido medir previamente la temperatura absoluta porqueel proceso en sí necesita saber cuántos fotones llegan al tejido, lo cual es un desafío técnico ".
Para sortear esta información faltante, Yao está trabajando con Pei Zhong, un profesor en el departamento de ingeniería mecánica y ciencia de los materiales que ha generado un calentamiento de tejido profundo mediante ultrasonido enfocado de alta intensidad HIFU. Su equipo ideó un nuevo enfoque llamado térmico-termometría fotoacústica basada en memoria de energía, o TEMPT, que utiliza imágenes fotoacústicas para medir la "memoria térmica" del tejido.
Con TEMPT, los investigadores toman una lectura de temperatura de referencia antes de bombardear el tejido con una ráfaga de pulsos de láser de nanosegundos de duración. Los pulsos aumentan temporalmente la temperatura del tejido, que luego se mide con otro pulso fotoacústico.
El equipo de investigación pudo usar estas medidas y un modelo matemático para estimar la temperatura absoluta sin saber cuántos fotones se entregaron.
La capacidad de medir con mayor precisión la temperatura de los tejidos profundos del cuerpo tiene implicaciones importantes para el tratamiento del cáncer con ablación térmica, que implica calentar las células tumorales utilizando HIFU u ondas de radio hasta que mueren. Aunque la termoterapia es un recién llegado en la batalla deluchando contra el cáncer, los investigadores están muy entusiasmados con este tratamiento porque no causa los efectos secundarios graves asociados con la radioterapia y la quimioterapia.
"Uno de los desafíos de la termoterapia es que necesitamos mantener la temperatura en el rango más eficiente", dijo Yao. "Si la temperatura es demasiado alta, podemos dañar los tejidos circundantes, y si es demasiado baja,no están causando suficiente daño al tumor. La tecnología TEMPT podría incorporarse a los tratamientos para obtener la temperatura perfecta "
Yao dijo que los investigadores están ansiosos por explorar el rango de temperatura más preciso para matar de manera eficiente las células tumorales. Más allá del potencial terapéutico, Yao y sus colaboradores también están examinando cómo su trabajo se puede aplicar a otras preguntas fundamentales de investigación.
"Ya estamos formando nuevas colaboraciones, tanto con médicos como con ingenieros, para continuar avanzando en esta nueva tecnología en el laboratorio y más allá", dijo Yao. "Esto es muy emocionante porque potencialmente puede traducirse en impactos y beneficios clínicospacientes con cáncer."
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Duke . Original escrito por Michaela Kane. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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