Investigadores de la Universidad de Arizona han inventado un dispositivo que, por primera vez, permite que los neurocirujanos, que usan microscopios ampliamente durante la operación, vean la sangre fluir dentro de los vasos y distingan más claramente el tejido canceroso del tejido sano bajo el microscopio.
Llamada microscopía aumentada, la tecnología brinda a los cirujanos una imagen mucho más detallada en tiempo real y los ayuda a mantenerse en curso en cirugías en las que estar fuera de dos milímetros podría causar parálisis, ceguera e incluso la muerte. Y los cirujanos obtienen esta mejor visión sin tener que aprendernuevas habilidades técnicas o adaptarse a los cambios en la sala de operaciones.
"Cuando comenzamos a desarrollar esta tecnología, pensamos en ella como un mapa de Google de una vista quirúrgica, proporcionando capas de información pertinente en tiempo real", dijo Marek Romanowski, profesor asociado de ingeniería biomédica de la UA. "Nuestra tecnología aumentada proporciona diagnósticoinformación bajo el microscopio a pedido y en color, que aparece directamente sobre el tejido en el que está operando un cirujano, como si el tejido estuviera pintado para ayudar a dirigir el trabajo del cirujano ".
Una mejor vista
La nueva tecnología superpone una imagen real o de campo brillante que un cirujano ve bajo un microscopio con una imagen procesada electrónicamente usando fluorescencia de infrarrojo cercano. La fluorescencia NIR es una tecnología de imagen generada por computadora en la que se inyectan agentes de contraste en los pacientes para iluminarlosinformación vital de diagnóstico y ayuda a los cirujanos a evitar cortar el vaso equivocado o eliminar tejido sano.
La mayoría de los neurocirujanos deben mirar hacia arriba desde un microscopio quirúrgico, o estereomicroscopio, para ver la fluorescencia en un monitor de visualización. Si tienen un microscopio adaptado para proyectar fluorescencia, cambia entre las vistas real y electrónica, el campo de los cirujanosvisión momentáneamente desvaneciéndose a negro en el medio.
Además, la fluorescencia muestra solo contraste en blanco y negro, no estructuras anatómicas o sus relaciones espaciales. Por lo tanto, los cirujanos deben visualizar cómo la fluorescencia se alinea con las estructuras anatómicas que ven bajo el microscopio.
El estudiante de doctorado Jeffrey Watson, izquierda, y el profesor asociado Marek Romanowski ensamblan piezas para el dispositivo prototipo de microscopía. El estudiante de doctorado Jeffrey Watson, izquierda, y el profesor asociado Marek Romanowski ensamblan piezas para el dispositivo prototipo de microscopía.
La nueva tecnología complementaria desarrollada en la UA elimina tales interrupciones o conjeturas al mostrar a los cirujanos imágenes reales y de fluorescencia simultáneamente y en un solo lugar.
Romanowski describe la invención con el autor principal Jeffrey Watson, estudiante de doctorado en ingeniería biomédica en el Programa Interdisciplinario de Graduados de la UA en Ingeniería Biomédica; G. Michael Lemole Jr., MD, jefe de la división de neurocirugía en el departamento de cirugía de la UACollege of Medicine-Tucson; y Nikolay Martirosyan, MD, residente de neurocirugía de la UA, en "Microscopía aumentada: superposición en tiempo real de imágenes de fluorescencia de campo brillante e infrarrojo cercano", publicado en la edición de octubre de 2015 del Revista SPIE de Óptica Biomédica .
"Los cirujanos necesitan más información de la que pueden proporcionar los estereomicroscopios solos", dijo Jennifer Barton, profesora de ingeniería biomédica de la UA y directora interina del Instituto UA BIO5, que se especializa en imágenes de cáncer ". La tecnología de microscopía aumentada del Dr. Romanowski proporciona una evaluación críticainformación funcional que puede mejorar la precisión y eficiencia quirúrgica ".
El nuevo dispositivo, una pequeña caja instalada dentro de un microscopio quirúrgico, combina circuitos electrónicos y tecnologías ópticas para superponer la imagen de fluorescencia en la real y enviar la vista aumentada a través del ocular derecho del microscopio al cirujano.
Lemole, un ex cirujano de vuelo en la Reserva de la Fuerza Aérea, compara la tecnología con la pantalla frontal en la cabina de un avión.
"Si puede colocar sus indicadores críticos directamente en la línea de visión del piloto, no necesitan mirar en una dirección diferente mientras realizan maniobras críticas. No cambiará la forma en que vuelan el avión, pero les damás información, sin distracciones "
Promesa para pacientes con cáncer cerebral y aneurisma
Quizás la aplicación más valiosa para la microscopía aumentada es el tratamiento del cáncer de cerebro, dijo Romanowski, quien tiene citas con el Centro de Cáncer de la Universidad de Arizona y el Instituto BIO5.
Cada año se diagnostican más de 20,000 casos nuevos de cáncer cerebral primario en los Estados Unidos, y cada año casi 16,000 pacientes mueren por la enfermedad, dijo Romanowski. Del medio millón de pacientes que mueren de cualquier otro cáncer, hasta unel tercero tiene alguna forma de cáncer que se propaga al cerebro.
"El cáncer de cerebro es especialmente difícil de extirpar", dijo. "Los microscopios quirúrgicos actuales limitan la cantidad de cirujanos de tejido canceroso que pueden ver y con qué precisión pueden determinar sus límites".
Lemole, un neurocirujano con base en el cráneo, opera rutinariamente en pacientes con cáncer de cerebro, manipulando vasos del ancho de un alfiler para eliminar tumores malignos. Camina una línea fina para eliminar todo el cáncer sin eliminar el tejido sano.
"La resección agresiva está asociada con el riesgo de extirpar el tejido cerebral normal y las funciones perjudiciales del paciente", escribieron él y sus coautores en el Journal of Biomedical Optics. "Por otro lado, la resección incompleta del tumor da como resultadorecaída inmediata en el 90 por ciento de los pacientes. Las imágenes NIR intraoperatorias pueden ayudar en la resección de estos tumores desafiantes ".
La microscopía aumentada también es prometedora para un aneurisma, un abultamiento de una arteria causada por paredes arteriales debilitadas. Los neurocirujanos tratan el aneurisma al sellarlo de los vasos de conexión para evitar una ruptura. Casi la mitad de los pacientes con aneurismas rotos mueren, dijo Lemole, y enal menos la mitad de los sobrevivientes tienen movilidad importante y otros problemas.
La tecnología aumentada podría mejorar el pronóstico de los pacientes con aneurisma, al brindar a los cirujanos comentarios en tiempo real sobre cada maniobra quirúrgica delicada y potencialmente mortal que realizan.
"Cuando levanto y recorto un recipiente, me gusta ver las implicaciones de lo que sucede en ese mismo momento", dijo.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Facultad de Ingeniería de la Universidad de Arizona . Original escrito por Jill Goetz. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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