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Biopsias ópticas 3D, el avance que mejorará los diagnósticos y la cirugía de precisión

Investigadores australianos demostraron que la tecnología de fibra óptica existente podría usarse para producir imágenes microscópicas tridimensionales de tejido interno del cuerpo, allanando el camino hacia las biopsias ópticas en 3D.

A diferencia de las biopsias normales en las que el tejido se extrae y se envía a un laboratorio para su análisis, las biopsias ópticas permiten a los médicos examinar el tejido vivo dentro del cuerpo en tiempo real.

Este enfoque mínimamente invasivo utiliza microendoscopios ultradelgados que permiten observar dentro del cuerpo ya sea para diagnóstico o durante la cirugía, pero normalmente solo produce imágenes bidimensionales.

Ahora, una investigación dirigida por la Universidad del Instituto Real de Tecnología de Melbourne (RMIT), en Australia, reveló el potencial 3D de la tecnología de microendoscopio existente.

Publicado en Science Advances, el avance es un primer paso crucial hacia las biopsias ópticas 3D, para mejorar el diagnóstico y la cirugía de precisión.

El doctor Antony Orth, autor principal del trabajo, dijo que la nueva técnica utiliza un enfoque de imágenes de campo de luz para producir imágenes microscópicas en visión estéreo, similares a las películas en 3D que se ven con gafas 3D.

«La visión estéreo es el formato natural para la visión humana, donde observamos un objeto desde dos puntos de vista distintos y los procesamos en nuestros cerebros para percibir la profundidad«, explicó Orth, investigador en la rama RMIT del Centro ARC de Excelencia para Biofotónica a Nanoescala (CNBP).

«Hemos demostrado que es posible hacer algo similar con los miles de diminutas fibras ópticas en un microendoscopio.

«Resulta que estas fibras ópticas capturan imágenes de forma natural desde múltiples perspectivas, lo que nos proporciona una percepción profunda de la microescala.

«Nuestro enfoque puede procesar todas esas imágenes microscópicas y combinar los puntos de vista para ofrecer una visualización en profundidad del tejido que se está examinando, una imagen en tres dimensiones«, detalló el experto.

Cómo funciona

La investigación mostró que los paquetes de fibra óptica transmiten información 3D en forma de un campo de luz.

El desafío para los investigadores fue entonces aprovechar la información registrada, descifrarla y producir una imagen que tuviera sentido.

Su nueva técnica no solo supera esos desafíos, funciona incluso cuando la fibra óptica se dobla y flexiona, lo que es esencial para el uso clínico en el cuerpo humano.

El enfoque se basa en los principios de la imagen de campo de luz, donde tradicionalmente, varias cámaras miran la misma escena desde perspectivas ligeramente diferentes.

Los sistemas de imágenes de campo de luz miden el ángulo de los rayos que golpean cada cámara, registrando información sobre la distribución angular de la luz para crear una «imagen de punto de vista múltiple».

Pero, ¿cómo se graba esta información angular a través de una fibra óptica?

«La observación clave que hicimos es que la distribución angular de la luz se oculta sutilmente en los detalles de cómo estos haces de fibra óptica transmiten luz«, destacó Orth.

«En esencia, las fibras ‘recuerdan’ cómo se envió la luz inicialmente: el patrón de luz en el otro lado depende del ángulo en el que la luz entró en la fibra«.

Con esto en mente, los investigadores y colegas del RMIT desarrollaron un marco matemático para relacionar los patrones de salida con el ángulo del rayo de luz.

«Al medir el ángulo de los rayos que entran en el sistema, podemos averiguar la estructura 3D de una muestra microscópica fluorescente usando solo la información en una sola imagen«, dijo el profesor Brant Gibson, investigador en jefe y director adjunto del CNBP.

«De modo que el paquete de fibra óptica actúa como una versión miniaturizada de una cámara de campo de luz.

«Lo emocionante es que nuestro enfoque es totalmente compatible con los paquetes de fibra óptica que ya están en uso clínico, por lo que es posible que las biopsias ópticas en 3D se vuelvan una realidad más temprano que tarde«, agregó

Además de las aplicaciones médicas, el dispositivo de imágenes de campo de luz ultra delgado podría usarse para microscopía de fluorescencia 3D in vivo en investigación biológica.

Vía: RMIT University

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