Una sonda fotoacústica combina tecnología óptica y de ultrasonido

Un estudio nuevo describe cómo un sistema nuevo de imágenes biomédicas convierte la energía óptica absorbida en una señal acústica que se puede detectar mediante un transductor de ultrasonido.

Investigadores de la Universidad de Purdue (Lafayette, IN, EUA) han creado un soporte de tomografía fotoacústica motorizada (PAT) que permite a los usuarios maniobrar y apuntar fácilmente el dispositivo para sintonizar la profundidad donde se enfoca la luz, mejorando la profundidad de penetración de la luz y la relación señal/ruido (SNR) al reducir los artefactos de reflexión de la piel de la sonda y mejorar la distribución de la luz en el plano de adquisición de imágenes. Esto se logra ajustando la orientación de la fibra, reduciendo así la atenuación de la luz incidente por los tejidos blandos.

Luego, los investigadores validaron la sonda PAT motorizada a través de simulaciones Monte Carlo ex-vivo (laboratorio) y la obtención de imágenes de un fantasma que imita un tejido, y la obtención de imágenes in vivo de la grasa periaórtica murina. En general, los resultados ex vivo mostraron una mejora de varios milímetros en la profundidad de penetración, con los resultados in vivo que muestran un aumento del 62% en la SNR de los lípidos. La sonda PAT también utilizó un filtro de aluminio de 7 μm para bloquear los artefactos de reflexión de la piel de la sonda. El estudio fue publicado el 28 de agosto de 2018 en la revista Photoacoustics.

“Lo bueno de la tomografía fotoacústica es la información de la composición. El uso de tomografía fotoacústica para biopsias intraoperatorias de tumores podría ayudar a los cirujanos a asegurarse de eliminar todo el cáncer de un paciente”, dijo el autor principal, Craig Goergen, PhD, de la Escuela Weldon de Ingeniería Biomédica en Purdue. “Entre otros usos potenciales para la tomografía fotoacústica está el mapeo de la deposición de lípidos dentro de una pared arterial que puede causar otros problemas de salud, medir el daño al tejido cardíaco y las biopsias de tumores”.

La PAT usa pulsos de láser no ionizantes aplicados a los tejidos biológicos. Parte de la energía entregada se absorbe y se convierte en calor, lo que produce una expansión termoelástica transitoria y, por lo tanto, una emisión ultrasónica de banda ancha, que se puede detectar y analizar mediante transductores para producir imágenes. La magnitud de la señal fotoacústica es proporcional a la deposición de energía local, que se puede demostrar mediante el contraste de absorción óptica en las imágenes de las áreas objetivo.

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Universidad de Purdue