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Navegación de precisión para la localización no invasiva de objetivos en el cerebro profundo

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La cámara estereoscópica de Ruitong abre nuevas posibilidades para el ultrasonido focalizado

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Las técnicas tradicionales de estimulación cerebral no invasiva se han visto limitadas durante mucho tiempo por dos retos principales: la baja resolución espacial y la profundidad de penetración insuficiente. El ultrasonido focalizado transcraneal (tFUS) ofrece una nueva solución prometedora.

Al aplicar ultrasonidos focalizados de baja intensidad a través del cráneo, el tFUS permite actuar de forma no invasiva sobre estructuras cerebrales profundas, superando la penetración limitada y la escasa precisión focal de los métodos de estimulación convencionales. Es capaz tanto de excitar como de inhibir la actividad neuronal y de alcanzar regiones profundas como el hipocampo y el tálamo. Se cree que sus efectos neuromoduladores implican la activación de canales iónicos mecanosensibles en las membranas neuronales, lo que permite una focalización específica en un punto concreto con una precisión milimétrica.

Un sistema de estimulación por ultrasonidos transcraneales con navegación consta de dos módulos principales: un módulo de estimulación por ultrasonidos y un módulo de navegación. Dentro del módulo de navegación, la cámara de seguimiento óptico estereoscópico actúa como el «centro de percepción espacial» del sistema. Mediante un seguimiento óptico de alta frecuencia de fotogramas y alta precisión, proporciona el posicionamiento espacial exacto necesario para una focalización a nivel milimétrico.

01 Ver claramente el objetivo: navegación para el ultrasonido focalizado no invasivo

La mejora de la precisión de un sistema de ultrasonido focalizado transcraneal guiado depende de la capacidad del sistema para capturar en tiempo real la posición espacial y la orientación tanto del transductor de ultrasonidos como de la cabeza del paciente, y para compensar dinámicamente los movimientos.

La cámara de seguimiento óptico Ruitong PRO, desarrollada de forma independiente por ARIEMEDI, ofrece una precisión de posicionamiento RMS de 0,12 mm, junto con un amplio campo de visión y una alta frecuencia de fotogramas. Combina posicionamiento de precisión, seguimiento en tiempo real, reconstrucción 3D y compensación dinámica del movimiento en un único sistema.

La cámara realiza un seguimiento continuo de los marcadores ópticos fijados al transductor de ultrasonidos y calcula su posición y orientación en seis grados de libertad en tiempo real. Con un escaneo de un solo clic, puede adquirir millones de puntos de datos de nube de puntos para registrar el modelo anatómico derivado de la resonancia magnética con la posición física del paciente.

También es capaz de detectar el movimiento de la cabeza y los movimientos respiratorios casi al instante, proporcionando información posicional en tiempo real a un sistema de compensación mecánica y ayudando a reducir el riesgo de que el foco del ultrasonido se desvíe del objetivo previsto.

02 Precisión, tiempo real y eficiencia: ventajas clave del seguimiento óptico de Ruitong para la navegación por ultrasonidos focalizados
Localización precisa y no invasiva

Un sistema de navegación por ultrasonidos focalizados puede integrar datos de resonancia magnética para crear un modelo 3D del cerebro específico para cada paciente. El sistema de seguimiento óptico de Ruitong supervisa las coordenadas 3D del transductor de ultrasonidos con una precisión submilimétrica y determina con exactitud su posición y orientación respecto a la cabeza del paciente.

Esto ayuda a garantizar que el foco del ultrasonido alcance la región cerebral prevista, al tiempo que reduce la exposición de las áreas no objetivo. Dicha precisión es especialmente importante a la hora de dirigirse a núcleos cerebrales profundos o a lesiones anatómicamente variables asociadas a afecciones como la epilepsia y los trastornos de la conciencia.

Localización en tiempo real

El sistema de navegación óptica Ruitong permite visualizar la trayectoria del haz de ultrasonidos y la ubicación del objetivo, lo que ayuda a los operadores a alinear el punto focal con la región cerebral deseada y a minimizar los efectos de los lóbulos laterales y la exposición no deseada.

Incluso cuando el transductor de ultrasonidos se desplaza por un área relativamente amplia, el sistema realiza un seguimiento continuo de sus marcadores ópticos y compensa las desviaciones posicionales en tiempo real, lo que ayuda a mantener una estimulación estable y continua.

Mayor eficiencia en el flujo de trabajo

El registro manual tradicional de puntos de referencia y la comparación con modelos estandarizados de la cabeza pueden llevar mucho tiempo y es posible que no tengan debidamente en cuenta las diferencias anatómicas entre pacientes.

Al integrar el seguimiento óptico con la reconstrucción 3D, la cámara estereoscópica de Ruitong puede registrar rápidamente el transductor de ultrasonidos, la cabeza del paciente y el modelo de imagen médica en cuestión de segundos. En comparación con los flujos de trabajo convencionales, esto puede reducir sustancialmente el tiempo de preparación, minimizar los intentos repetidos de posicionamiento y mejorar la comodidad del paciente, especialmente en el caso de niños, personas mayores y pacientes con trastornos del movimiento.

03 Del posicionamiento de precisión a la intervención de precisión: aplicaciones y potencial futuro

Gracias a la referencia espacial estable que proporciona la cámara Ruitong, los sistemas de ecografía transcraneal navegada se están mostrando prometedores en una gama cada vez más amplia de áreas de investigación clínica:

Enfermedad de Alzheimer: focalización en el hipocampo y la red por defecto para investigar posibles mejoras en la función cognitiva.
Epilepsia: centrarse en el tálamo o en las regiones que rodean un foco epiléptico para explorar la posible reducción de la frecuencia de las crisis.
Trastornos de la conciencia: estimular el tálamo o el sistema reticular activador del tronco encefálico para apoyar la investigación sobre la recuperación de la conciencia.
Trastornos psiquiátricos: modulación de la corteza prefrontal o del sistema límbico; los primeros estudios apuntan a resultados alentadores en casos de depresión y ansiedad.

La precisión de posicionamiento y la fluidez del flujo de trabajo que permite la visión estereoscópica pueden mejorar más allá de una sola sesión de tratamiento. Además, proporcionan una referencia espacial reproducible para tratamientos repetidos, la adquisición de datos multimodales y el desarrollo de protocolos de tratamiento individualizados.

La estimulación transcraneal por ultrasonidos guiada combina las ventajas no invasivas de los ultrasonidos focalizados de baja intensidad con la precisión milimétrica de la navegación guiada por imágenes.

En el corazón de esta integración se encuentra la cámara óptica de seguimiento estereoscópico de Ruitong, el «ojo de precisión» del sistema. Al proporcionar datos espaciales 3D precisos, fiables y en tiempo real, facilita la transición de la navegación por ultrasonidos focalizados en el cerebro profundo, pasando de un posicionamiento aproximado a una intervención precisa y específica para cada objetivo.