Los cirujanos que extirpan un tumor cerebral maligno no quieren dejar atrás el material canceroso. Pero también están tratando de proteger la materia sana del cerebro y minimizar el daño neurológico.
Una vez que abren el cráneo de un paciente, no hay tiempo para enviar muestras de tejido a un laboratorio de patología, donde generalmente se congelan, se cortan, se tiñen, se montan en portaobjetos y se investigan bajo un microscopio voluminoso, para distinguir definitivamente entre canceroso ycélulas cerebrales normales.
Pero un microscopio miniatura portátil desarrollado por ingenieros mecánicos de la Universidad de Washington podría permitir a los cirujanos "ver" a nivel celular en la sala de operaciones y determinar dónde dejar de cortar.
La nueva tecnología, desarrollada en colaboración con el Centro de Cáncer Memorial Sloan Kettering, la Universidad de Stanford y el Instituto Neurológico de Barrow, se describe en un artículo publicado en enero en la revista Biomedical Optics Express .
"Los cirujanos no tienen una muy buena manera de saber cuándo terminaron de extirpar un tumor", dijo el autor principal Jonathan Liu, profesor asistente de ingeniería mecánica de la UW. "Están usando su sentido de la vista, su sentidode tacto, imágenes preoperatorias del cerebro, y muchas veces es bastante subjetivo ".
"Ser capaz de hacer zoom y ver a nivel celular durante la cirugía realmente los ayudaría a diferenciar con precisión entre el tumor y los tejidos normales y mejorar los resultados de los pacientes", dijo Liu.
El microscopio portátil, aproximadamente del tamaño de un bolígrafo, combina tecnologías de una manera novedosa para entregar imágenes de alta calidad a velocidades más rápidas que los dispositivos existentes. Los investigadores esperan comenzar a probarlo como una herramienta de detección de cáncer en entornos clínicos el próximo año.
Por ejemplo, los dentistas que encuentran una lesión de aspecto sospechoso en la boca de un paciente a menudo terminan cortándola y enviándola a un laboratorio para una biopsia de cáncer oral. La mayoría regresa benigna.
Ese proceso somete a los pacientes a un procedimiento invasivo y sobrecarga los laboratorios de patología. Un microscopio en miniatura con una resolución lo suficientemente alta como para detectar cambios a nivel celular podría usarse en clínicas dentales o dermatológicas para evaluar mejor qué lesiones o lunares son normales y cuáles necesitanser biopsiado
"Las tecnologías de microscopio que se han desarrollado en las últimas décadas son caras y todavía bastante grandes, aproximadamente del tamaño de un secador de pelo o una pequeña máquina de rayos X dental", dijo el coautor Milind Rajadhyaksha, miembro asociado de la facultaden el servicio de dermatología en el Centro de Cáncer Memorial Sloan Kettering en la ciudad de Nueva York. "Por lo tanto, existe la necesidad de crear microscopios mucho más miniaturizados". Sin embargo, hacer microscopios más pequeños, generalmente requiere sacrificar algún aspecto de la calidad o el rendimiento de la imagen, como la resolución, el campode vista, profundidad, contraste de imágenes o velocidad de procesamiento.
"Creemos que este dispositivo hace uno de los mejores trabajos de la historia, en comparación con los dispositivos comerciales existentes y los dispositivos de investigación anteriores, de equilibrar todas esas compensaciones", dijo Liu.
El microscopio en miniatura utiliza un enfoque innovador llamado "microscopía confocal de doble eje" para iluminar y ver más claramente a través del tejido opaco. Puede capturar detalles de hasta medio milímetro debajo de la superficie del tejido, donde se originan algunos tipos de células cancerosas.
"Intentar ver debajo de la superficie del tejido es como tratar de conducir en una espesa niebla con las luces altas encendidas, realmente no se puede ver mucho frente a ti", dijo Liu. "Pero hay trucos que podemosjugar para ver más profundamente en la niebla, como una luz de niebla que se ilumina desde un ángulo diferente y reduce el resplandor ".
El microscopio también emplea una técnica llamada exploración de línea para acelerar el proceso de recolección de imágenes. Utiliza espejos microelectromecánicos, también conocidos como MEMS, para dirigir un haz óptico que escanea el tejido, línea por línea,y construye rápidamente una imagen.
La velocidad de imagen es particularmente importante para un dispositivo portátil, que tiene que lidiar con la fluctuación de movimiento del ser humano que lo usa. Si la velocidad de imagen es demasiado lenta, las imágenes serán borrosas.
En el documento, los investigadores demuestran que el microscopio en miniatura tiene una resolución suficiente para ver los detalles subcelulares. Las imágenes tomadas de los tejidos del ratón se comparan bien con las producidas por un proceso de varios días en un laboratorio de patología clínica: el estándar de oro para identificar el cáncercélulas en tejidos.
Los investigadores esperan que después de probar el rendimiento del microscopio como herramienta de detección del cáncer, se pueda introducir en cirugías u otros procedimientos clínicos en los próximos 2 a 4 años.
"Para la cirugía de tumor cerebral, a menudo quedan células que son invisibles para el neurocirujano. Este dispositivo realmente será el primero en permitirle identificar estas células durante la operación y determinar exactamente cuánto más puede reducir este residuo".dijo el colaborador del proyecto Nader Sanai, profesor de neurocirugía en el Instituto Neurológico Barrow en Phoenix: "Eso no es posible hacerlo hoy".
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Materiales proporcionado por Universidad de Washington . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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