{{{sourceTextContent.title}}}

El sistema láser puede capturar remotamente imágenes dentro de su cuerpo

{{{sourceTextContent.subTitle}}}

Los investigadores del MIT dicen que la técnica podría ayudar a visualizar y evaluar de forma remota la salud de los bebés, las víctimas de quemaduras y los sobrevivientes de accidentes en lugares de difícil acceso.

{{{sourceTextContent.description}}}

Investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) han producido las primeras imágenes de ultrasonido láser de humanos, según un informe de MIT News. El avance es importante porque la técnica que utilizan puede ayudar a visualizar y evaluar remotamente la salud de los bebés, las víctimas de quemaduras y los sobrevivientes de accidentes en lugares de difícil acceso.

El ultrasonido convencional requiere el contacto con el cuerpo del paciente, y aunque generalmente se considera no invasivo, puede no ser ideal en situaciones donde la sonda tendría que tocar víctimas de quemaduras, bebés, u otros pacientes con piel sensible. El reporte también anotó que el contacto de la sonda de ultrasonido induce una variabilidad significativa de la imagen, lo cual es un reto importante en la imagenología de ultrasonido moderna.

Los ingenieros del MIT han ideado un método alternativo que no requiere contacto con el cuerpo para ver el interior de un paciente. La nueva técnica de ultrasonido láser aprovecha un sistema de láser seguro para los ojos y la piel para obtener una imagen remota del interior del cuerpo humano. Cuando se entrena en la piel de un paciente, un láser genera de forma remota ondas de sonido que rebotan en el cuerpo. Un segundo láser detecta remotamente las ondas reflejadas, que los investigadores luego traducen en una imagen similar al ultrasonido convencional.

En un artículo publicado por Nature en la revista Light: Ciencia y Aplicaciones, el equipo del MIT dijo que escanearon los antebrazos de varios voluntarios y observaron características comunes de los tejidos como músculo, grasa y hueso, hasta unos 6 centímetros por debajo de la piel. Esas imágenes, comparables al ultrasonido convencional, fueron producidas usando láseres remotos enfocados en un voluntario desde medio metro de distancia.

"Estamos al principio de lo que podríamos hacer con el ultrasonido láser", dijo Brian W. Anthony, científico investigador principal del Departamento de Ingeniería Mecánica del MIT y del Instituto de Ingeniería y Ciencia Médica (IMES), y autor principal del trabajo. "Imagina que llegamos a un punto en el que podemos hacer todo lo que el ultrasonido puede hacer ahora, pero a distancia. Esto te da una forma totalmente nueva de ver los órganos dentro del cuerpo y determinar las propiedades del tejido profundo, sin hacer contacto con el paciente"

Los primeros conceptos para el ultrasonido láser sin contacto para la imagenología médica se originaron en un programa del Laboratorio Lincoln establecido por Rob Haupt del Grupo de Sistemas Ópticos Activos y Chuck Wynn del Grupo de Capacidades y Tecnologías Avanzadas, quienes son coautores del nuevo documento junto con Matthew Johnson. A partir de ahí, la investigación creció a través de la colaboración con Anthony y sus estudiantes, Xiang (Shawn) Zhang, que ahora es un postdoctorado del MIT y es el primer autor del artículo, y el reciente doctorado Jonathan Fincke, que también es co-autor. El proyecto combinó la experiencia de los investigadores del Laboratorio Lincoln en sistemas láser y ópticos con la experiencia del grupo Anthony en sistemas avanzados de ultrasonido y reconstrucción de imágenes médicas.

El concepto de utilizar métodos basados en el láser en la excitación por ultrasonido no es nuevo. Los investigadores han explorado la idea en un campo conocido como fotoacústica. Sólo que, en lugar de enviar ondas sonoras al cuerpo, otros investigadores han intentado enviar luz, en forma de láser pulsado, a una longitud de onda particular que penetra en la piel y es absorbida por los vasos sanguíneos. El problema es que esta técnica todavía requiere un detector en contacto directo con el cuerpo y la luz sólo puede viajar una corta distancia dentro de la piel antes de desvanecerse.

Dado que las ondas de sonido viajan más lejos en el cuerpo que la luz, Zhang, Anthony y sus colegas buscaron una manera de convertir la luz de un rayo láser en ondas de sonido en la superficie de la piel, con el fin de obtener una imagen más profunda del cuerpo

Basándose en su investigación, el equipo seleccionó 1.550 láseres de nanómetro, una longitud de onda que es altamente absorbida por el agua (y es segura para los ojos y la piel con un gran margen de seguridad). Como la piel está compuesta esencialmente de agua, el equipo razonó que debería absorber eficientemente esta luz, y calentarse y expandirse en respuesta. A medida que oscila de vuelta a su estado normal, la piel misma debe producir ondas de sonido que se propagan por el cuerpo.

Los investigadores probaron esta idea con una configuración de láser, usando un láser pulsado ajustado a 1.550 nanómetros para generar ondas de sonido, y un segundo láser continuo, sintonizado a la misma longitud de onda, para detectar remotamente las ondas de sonido reflejadas. Este segundo láser es un detector de movimiento sensible que mide las vibraciones en la superficie de la piel causadas por las ondas de sonido que rebotan en el músculo, la grasa y otros tejidos. El movimiento de la superficie de la piel, generado por las ondas de sonido reflejadas, causa un cambio en la frecuencia del láser, que puede ser medido. Al escanear mecánicamente los láseres sobre el cuerpo, los científicos pueden adquirir datos en diferentes lugares y generar una imagen de la región.

"Es como si estuviéramos constantemente gritando en el Gran Cañón mientras caminamos a lo largo del muro y escuchamos en diferentes lugares", dijo Anthony. "Eso entonces te da suficientes datos para averiguar la geometría de todas las cosas dentro que las ondas rebotan contra - y el grito se hace con una linterna"