Si bien el ultrasonido es una de las herramientas de imágenes médicas más comunes, los dispositivos de ultrasonido electrónicos convencionales tienden a ser voluminosos y no se pueden usar al mismo tiempo que otras tecnologías de imágenes. Un nuevo sistema de ultrasonido que utiliza componentes ópticos en lugar de componentes electrónicosmejorar el rendimiento al tiempo que brinda a los médicos una flexibilidad significativamente mayor en la forma en que usan el ultrasonido para diagnosticar y tratar problemas médicos
En la revista The Optical Society OSA Biomedical Optics Express , los investigadores demuestran por primera vez el uso de un generador de imágenes de ultrasonido totalmente óptico para obtener imágenes 2D en tiempo real de video de tejido biológico. El logro es un paso importante para hacer que el ultrasonido todo óptico sea práctico para el uso clínico de rutina.
Debido a que no requieren componentes electrónicos en la sonda de imagen, los sistemas de ultrasonido totalmente óptico podrían usarse de manera segura al mismo tiempo que los escáneres de resonancia magnética MRI. Esto les daría a los médicos una imagen más completa de los tejidos alrededor de un área deinterés, como un tumor o un vaso sanguíneo.
"Las sondas de imagen de ultrasonido totalmente óptico tienen el potencial de revolucionar las intervenciones guiadas por imágenes", dijo Erwin J. Alles, del University College de Londres, Reino Unido. "La falta de electrónica y la compatibilidad resultante de MRI permitirán una verdadera guía de imagen multimodalidad, con sondas que son potencialmente solo una fracción del costo de las contrapartes electrónicas convencionales "
Los espejos de escaneo Lightbeam integrados en el dispositivo aumentan la calidad de la imagen y permiten adquirir imágenes en diferentes modos. En un entorno clínico, esto permitiría a los médicos alternar rápidamente entre los modos en un solo instrumento para adaptarse a la tarea en cuestión.Los tipos de imágenes que utilizan sistemas de ultrasonido convencionales generalmente requieren sondas especializadas separadas.
"La flexibilidad ofrecida por los espejos de escaneo permitirá un cambio continuo entre imágenes 2D y 3D, así como una compensación dinámica ajustable entre la resolución de la imagen y la profundidad de penetración, sin la necesidad de cambiar la sonda de imágenes", dijo Alles ".Especialmente en un entorno de intervención mínimamente invasivo, el intercambio de sondas de imágenes es altamente perjudicial, extiende los tiempos de procedimiento e introduce riesgos para el paciente ".
Eliminando la electrónica
Los generadores de imágenes de ultrasonido convencionales usan conjuntos de transductores electrónicos para transmitir ondas de sonido de alta frecuencia al tejido y recibir los reflejos. Luego, una computadora construye imágenes del tejido.
Por el contrario, las cámaras de ultrasonido totalmente ópticas usan la luz para transmitir y recibir ondas de ultrasonido. La luz láser pulsada se usa para generar ondas de ultrasonido, y los espejos de exploración controlan dónde se transmiten las ondas al tejido. Un sensor de fibra óptica recibe el reflejoolas.
Los componentes electrónicos de los dispositivos de ultrasonido convencionales dificultan su miniaturización para uso interno, por lo que la mayoría de los dispositivos de ultrasonido existentes son sondas portátiles grandes que se colocan contra la piel. Si bien se han desarrollado algunas sondas de ultrasonido mínimamente invasivas de alta resolución, sondemasiado costoso para el uso clínico de rutina. Los componentes ópticos se miniaturizan fácilmente y las pequeñas sondas de ultrasonido totalmente ópticas probablemente serían mucho menos costosas de fabricar que los sistemas de ultrasonido electrónicos compactos, dicen los investigadores.
Acelerando el procesamiento de imágenes
Para generar imágenes, un sistema de ultrasonido totalmente óptico debe adquirir datos de múltiples ubicaciones de fuentes ópticas, combinarlas y luego crear una visualización que reconstruya el área que se está fotografiando.
Los investigadores han demostrado previamente el uso de ultrasonido totalmente óptico para generar imágenes 2D y 3D de alta calidad, pero la adquisición de las imágenes tomó horas, haciendo que estos dispositivos sean demasiado lentos para ser utilizados en un entorno clínico. La nueva demostración es la primera en adquirir ymostrar imágenes con ultrasonido totalmente óptico a velocidades de video.
"Mediante la combinación de un nuevo paradigma de imagen, nuevos materiales generadores de ultrasonido óptico, geometrías de fuente de ultrasonido optimizadas y un detector de ultrasonido de fibra óptica altamente sensible, logramos tasas de cuadros de imagen que fueron hasta tres órdenes de magnitud más rápido que el estado actual"del arte", dijo Alles.
Una herramienta médica múltiple
Los sistemas de ultrasonido óptico son inherentemente más versátiles que sus contrapartes electrónicas porque pueden producir sonido a un ancho de banda mucho mayor. Alles y sus colegas demostraron cómo se puede manipular la fuente de luz para generar ultrasonido de baja frecuencia, lo que resulta en una mayor penetración en el tejido, o ultrasonido de alta frecuencia, que ofrece imágenes de mayor resolución a una profundidad menor.
El equipo probó su sistema prototipo mediante la imagen de un pez cebra fallecido, así como una arteria de cerdo que manipularon para emular la dinámica de la sangre pulsante. La demostración mostró capacidades de imagen comparables a un sistema de ultrasonido electrónico de alta frecuencia, con un marco sostenidotasa de 15 hercios, un rango dinámico de 30 decibelios, una profundidad de penetración de 6 milímetros y una resolución de 75 por 100 micrómetros.
Para adaptar la tecnología para uso clínico, los investigadores están trabajando para desarrollar una sonda de imagen larga y flexible para la operación a mano libre, así como versiones en miniatura para aplicaciones endoscópicas.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por La sociedad óptica . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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