Los sistemas de imágenes fotoacústicas brindan una visión de alta resolución del cuerpo, pero son voluminosos. Ahora, los investigadores han desarrollado una versión miniaturizada que cabe en un reloj, con hardware contenido en una mochila que pesa el mismo peso que un bebé promedio de cinco meses. El dispositivo es una forma no invasiva de medir qué tan bien está funcionando el corazón.
En pocas palabras, las imágenes fotoacústicas funcionan así. En primer lugar, un objeto absorbe luz, en este caso pulsos láser. La energía óptica absorbida se convierte en calor generando un aumento de temperatura. Entonces, la expansión termoelástica da como resultado la emisión de ondas sonoras detectables. La diferencia entre ultrasonido y imágenes fotoacústicas es que el primero identifica la anatomía, mientras que el segundo permite imágenes funcionales y estructurales de mayor resolución.
Debido a que las imágenes fotoacústicas pueden penetrar los tejidos a una profundidad de 2 a 3 cm (0,8 a 1,2 pulgadas), se han utilizado para escanear vasos sanguíneos y estimar los niveles de oxigenación de la sangre (saturación de oxígeno), así como para diagnosticar afecciones de la piel y cáncer. Investigadores de la Universidad de Ciencia y Tecnología del Sur (SUSTech) en China han desarrollado un dispositivo de imagen fotoacústica lo suficientemente pequeño como para caber dentro de un reloj.
«Aunque las imágenes fotoacústicas son extremadamente sensibles a las variaciones en la hemodinámica, las dificultades para miniaturizar y optimizar la interfaz de imágenes han limitado el desarrollo de dispositivos fotoacústicos portátiles», dijo Lei Xi, autor correspondiente del estudio que describe el nuevo sistema de los investigadores. «Hasta donde sabemos, este es el primer dispositivo portátil fotoacústico adecuado para aplicaciones sanitarias».
Lei Xi/SUSTech
La hemodinámica es la dinámica del flujo sanguíneo. El registro de parámetros hemodinámicos como la frecuencia cardíaca, la presión arterial y la saturación de oxígeno proporciona una medida de qué tan bien está funcionando el corazón.
El dispositivo de los investigadores consta de un reloj con una interfaz de imágenes, una computadora de mano y una mochila que alberga el láser y la fuente de alimentación (el peso de la mochila es de 7 kg/15 lb). Está diseñado para permitir al usuario moverse libremente. El enfoque láser adaptable del dispositivo significa que es capaz de obtener imágenes de estructuras multicapa como la piel y su resolución de 8,7 µm es suficiente para obtener imágenes de los vasos sanguíneos más pequeños de la piel dentro de un campo de visión máximo de alrededor de 3 mm de diámetro.
Los voluntarios usaron el dispositivo fotoacústico para probarlo en diferentes condiciones, como mientras caminaban o cuando un brazalete bloqueaba temporalmente el flujo sanguíneo al brazo. Las pruebas demostraron que el sistema era utilizable, compacto y lo suficientemente estable como para permitir el libre movimiento.
Lei Xi, SUSTech
«Los sistemas de imágenes portátiles miniaturizados como el que desarrollamos podrían usarse en centros de salud comunitarios para el diagnóstico preliminar de enfermedades o para el monitoreo a largo plazo de parámetros relacionados con la circulación sanguínea dentro de un entorno hospitalario, ofreciendo información valiosa para informar los tratamientos para diversas enfermedades». Dijo Xi. «Con un mayor desarrollo, este tipo de sistema también podría ser útil para la detección temprana de enfermedades de la piel como la psoriasis y el melanoma, o para el análisis de quemaduras».
Los investigadores están trabajando para crear un sistema con una fuente láser aún más pequeña y una mayor tasa de repetición de pulsos, lo que haría que el sistema sea más compacto y liviano y al mismo tiempo mejoraría la seguridad y la resolución. Con el tiempo, eso incluye deshacerse de la mochila.
«Dado el rápido desarrollo de la tecnología moderna de diodos láser y de la tecnología de la información electrónica, debería ser totalmente factible desarrollar un reloj fotoacústico más avanzado e inteligente que no requiera una mochila», dijo Xi.
También buscan mejorar su dispositivo para que pueda soportar actividades físicas más extenuantes como correr y saltar. E incorporando más parámetros hemodinámicos, incluida una evaluación cualitativa del número y volumen de los vasos sanguíneos, lo que respaldaría el uso del sistema en el diagnóstico temprano de cáncer y enfermedades cardiovasculares.
El estudio fue publicado en la revista Letras de Óptica.
Fuente: ÓPTICO
