En un estudio de viabilidad financiado por los Institutos Nacionales de Salud (NIH), investigadores de la Keck School of Medicine de la USC y del Instituto de Tecnología de California (Caltech) han demostrado que una técnica innovadora y no invasiva puede crear rápidamente imágenes tridimensionales del cuerpo humano, de la cabeza a los pies. La tecnología combina la ecografía y la imagen fotoacústica, que detecta las ondas sonoras generadas por la luz, para obtener imágenes simultáneas de tejidos y vasos sanguíneos. Los resultados, publicados recientemente en la revista Nature Biomedical Engineering, tienen el potencial de colmar las lagunas existentes en la imagen médica.
Las técnicas de imagen son una parte indispensable de la medicina moderna y contribuyen significativamente al tratamiento de lesiones, infecciones, cáncer, enfermedades crónicas y mucho más. Sin embargo, las técnicas estándar actuales (ecografía, rayos X, tomografía computarizada (TC) y resonancia magnética (RM)) tienen cada una sus limitaciones. Estas incluyen el coste y el tiempo de cada examen, así como la calidad de las imágenes: ¿qué parte del cuerpo se puede visualizar simultáneamente, qué profundidad alcanzan las imágenes y qué nivel de detalle tienen?
«No se puede subestimar la importancia de la imagen médica para la práctica clínica. Nuestro equipo ha identificado limitaciones importantes en las técnicas existentes y ha desarrollado un enfoque novedoso para abordarlas», afirma Charles Liu, MD, PhD , profesor de neurocirugía clínica, urología y cirugía en la Keck School of Medicine, director del USC Neurorestoration Center y coautor del nuevo estudio.
Para demostrar la versatilidad de la tecnología, los investigadores utilizaron el sistema para obtener imágenes de varias partes del cuerpo: cerebro, pecho, mano y pie. Las imágenes cerebrales se obtuvieron en pacientes con traumatismo craneoencefálico que se sometieron a cirugía y a los que se les extirpó temporalmente parte del cráneo. Los resultados demuestran que la tecnología puede capturar estructuras de tejido y vasos sanguíneos en un área de hasta 10 centímetros de ancho en unos 10 segundos.
Por primera vez, el equipo de investigación combinó dos técnicas de imagen en humanos, la tomografía ultrasónica rotatoria (RUST) y la tomografía fotoacústica (PAT), en lo que denominaron RUS-PAT.
De forma similar a un ultrasonido convencional, RUST dirige ondas sonoras al área que se está examinando. Sin embargo, en lugar de usar un solo detector para crear una imagen bidimensional, utiliza un arco de detectores para crear una imagen volumétrica tridimensional del tejido corporal. PAT dirige un haz de láser al mismo área, que es absorbido por las moléculas de hemoglobina en la sangre. Estas moléculas vibran y emiten frecuencias ultrasónicas, que son medidas por los mismos detectores para crear imágenes tridimensionales de los vasos sanguíneos.
El sistema RUS-PAT se basa en trabajos anteriores del equipo de USC-Caltech , que demostraron que PAT también se puede utilizar para capturar imágenes de la actividad cerebral.
RUS-PAT ofrece varias ventajas potenciales sobre las técnicas de imagen existentes. Es menos costoso de fabricar que un escáner de resonancia magnética, evita la radiación necesaria para las radiografías y las tomografías computarizadas, y proporciona imágenes más complejas que los ultrasonidos convencionales.
«Cuando pensamos en las limitaciones críticas de la imagen médica actual, como el costo, el campo de visión, la resolución espacial y el tiempo de escaneo, esta plataforma aborda muchos de esos problemas», dijo Liu.
Amplio potencial clínico
Al obtener imágenes del cerebro, el pecho, la mano y el pie, los investigadores han demostrado el potencial de RUS-PAT para una amplia gama de aplicaciones médicas. La obtención de imágenes del cerebro juega un papel central en el diagnóstico y tratamiento de accidentes cerebrovasculares, traumatismos craneoencefálicos y enfermedades neurológicas, mientras que la obtención de imágenes del pecho apoya el tratamiento de uno de los cánceres más comunes del mundo.
«La fotoacústica está abriendo un nuevo campo de investigación humana y creemos que esta tecnología será fundamental para el desarrollo de nuevos métodos de diagnóstico y terapias personalizadas para el paciente», dijo Jonathan Russin, MD, autor principal del estudio y profesor y jefe de neurocirugía en la Universidad de Vermont.
La obtención de imágenes rápida y económica del pie también podría ayudar a millones de personas que sufren complicaciones del pie diabético y enfermedades venosas.
Nature Biomedical Engineering
DOI
