La nueva tecnología podría revolucionar los procedimientos de imágenes médicas

Un grupo de físicos encabezado por el Dr. David Phillips de La Universidad de Exeter, ha introducido un nuevo método para regular la luz dispersa pasando a través de una sola hebra de fibras ópticas delgadas como un cabello.

La tecnología basada en la luz podría revolucionar los procedimientos de imágenes médicas.
Seis patrones representan cómo se mezcla la luz que pasa a través de una fibra óptica. El brillo es proporcional a la intensidad de los campos de luz y el color es proporcional a la fase óptica de los campos de luz. Crédito de la imagen: Universidad de Exeter.

Estas fibras ultrafinas ofrecen un enorme potencial para la endoscopia médica avanzada, lo que permite obtener imágenes de alta resolución en las profundidades del cuerpo en la punta de la aguja.

Los endoscopios convencionales miden en milímetros de ancho y tienen una precisión limitada, por lo que no pueden usarse para examinar células individuales. Por otro lado, las fibras ópticas individuales son aproximadamente 10 veces más estrechas y pueden permitir imágenes de resolución relativamente alta, lo suficiente para analizar las características de las células individuales directamente dentro del tejido vivo. En general, las células se pueden ver una vez que se extraen del cuerpo y se colocan bajo un microscopio.

El problema es que no se puede mirar directamente a través de una fibra óptica porque dispersa la luz que la atraviesa. Este problema se puede resolver calibrando inicialmente las fibras ópticas para ver cómo se difuminan las imágenes, y luego utilizando estos datos de calibración como clave para decodificar las imágenes obtenidas de la luz codificada.

A principios de 2021, el equipo del Dr. Phillips desarrolló una forma de medir este cambio muy rápidamente, en colaboración con científicos de la Universidad de Boston en los EE. UU. Y el Instituto Leibniz de Tecnologías Ópticas en Alemania.

El interruptor cuántico es muy sensible y puede cambiar fácilmente si las fibras están torcidas o curvadas, lo que dificulta la implementación de esta técnica en entornos clínicos reales. Para abordar este problema, los investigadores de Exeter idearon un nuevo método para observar cómo cambia el interruptor del decodificador de esta imagen mientras se usa la fibra.

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Esto proporciona una nueva forma de mantener imágenes de alta resolución incluso cuando el endoscopio basado en microfibras está doblado. El equipo logró esto tomando prestada una idea que se usa a menudo en astronomía para ver la turbulencia atmosférica y usarla para buscar a través de fibras ópticas.

Esta tecnología se basa en una “estrella guía”, que, en este ejemplo, es una partícula compacta y luminosa ubicada en la punta de la fibra. La luz obtenida de la estrella guía decodifica cómo cambia el interruptor cuando las fibras se doblan, evitando así la interrupción del proceso de obtención de imágenes.

Este es un gran avance en el desarrollo de endoscopios ultrafinos y flexibles. Estos dispositivos de imágenes se pueden usar para guiar las agujas de biopsia a la ubicación correcta y ayudar a detectar células enfermas dentro del cuerpo.

Esperamos que nuestro trabajo lleve la visualización de los procesos subcelulares en las profundidades del cuerpo un paso más cerca de la realidad y ayude a trasladar esta tecnología del laboratorio a la clínica..

Dr. David Phillips, profesor asociado del Departamento de Física y Astronomía de la Universidad de Exeter

El nuevo estudio fue realizado conjuntamente por científicos del Instituto Leibniz de Tecnologías Ópticas en Alemania y el Instituto Brno de Instrumentos Científicos en la República Checa. La investigación se realizó con el apoyo financiero de la Real Academia de Ingeniería y la Real Sociedad del Reino Unido, el Consejo Europeo de Investigación y el Consejo de Becas de China.

Referencia de la revista:

No. y otros. (2021) El efecto de las imágenes asistidas por memoria a través de fibras ópticas multimodo. Conexiones con la naturaleza. doi.org/10.1038/s41467-021-23729-1.

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Fuente: https://www.exeter.ac.uk/

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