Nueva cámara mejora cirugía de cáncer

Una nueva cámara que imita el intrincado sistema visual de una mariposa puede mejorar la sensibilidad en la cirugía guiada por imágenes de fluorescencia en el infrarrojo cercano (IRC), según un nuevo estudio.

Desarrollado en la Universidad de Illinois (UI; Urbana-Champaign, EUA) y la Universidad de Washington en St. Louis (WUSTL; MO, EUA), la nueva cámara se compone de un sensor multiespectral artificial- inspirado en el ojo compuesto de la mariposa Morpho - que entrelaza filtros espectrales de la tapeta a nanoescala, con una matriz de fotodetectores, permitiendo así la recolección de información de fluorescencia en el IRC y de color en un dispositivo de imagenología. El generador de imágenes multiespectrales de un solo chip es 1.000 veces más sensible y ofrece siete veces mejor exactitud para el corregistro espacial que los sistemas actuales de imágenes clínicas.

El diseño único permite que cada píxel tome la cantidad de fotones necesarios para construir una imagen; cambiando el tiempo de exposición para permitir que cada píxel detecte los fotones necesarios, se pueden crear imágenes de fluorescencia brillantes sin sobreexponer la imagen de color del tejido. Las pruebas mostraron que la cámara se integra perfectamente en el flujo de trabajo quirúrgico, proporcionando información en tiempo real sobre el tejido canceroso y los ganglios linfáticos centinela. La integración de la matriz de detectores y la óptica en un solo sensor lo hace pequeño, económico e insensible a los cambios de temperatura. El estudio fue publicado en la edición de abril de 2018 de la revista Optica.

“Nos dimos cuenta de que los problemas de los lectores de imágenes infrarrojos actuales podrían mitigarse mediante el uso de nanoestructuras similares a las de la mariposa Morpho. Sus ojos compuestos contienen fotorreceptores ubicados uno al lado del otro de manera que cada fotorreceptor detecta diferentes longitudes de onda de luz de una manera intrínsecamente coregistrada”, dijo el autor principal, Missael Garcia, PhD, de la UI. “El generador de imágenes bioinspirado sería útil para eliminar varios tipos de cáncer, incluidos los melanomas, el cáncer de próstata y los cánceres de cabeza y cuello”.

“Durante la cirugía, es imperativo que se elimine todo el tejido canceroso, y hemos creado una plataforma de imágenes que podría ayudar a los cirujanos a hacer esto en cualquier hospital del mundo porque es pequeña, compacta y económica”, dijo el autor principal, el profesor Viktor Gruev, PhD. “Bajo luces quirúrgicas brillantes, nuestro instrumento es 1,000 veces más sensible a la fluorescencia que las impresoras actualmente aprobadas. Debido a que el generador de imágenes bioinspirado puede revelar fluorescencia que está en el tejido, aceleró el proceso de identificación de ganglios linfáticos y ayudó a que los cirujanos encontraran ganglios linfáticos que no se podían ver únicamente con la vista”.

La cirugía guiada por imágenes puede mejorar el tratamiento del cáncer disminuyendo, e idealmente eliminando, los márgenes tumorales positivos y el daño iatrogénico al tejido sano. Los sistemas de imagen de fluorescencia en el IRC actuales de vanguardia son voluminosos y costosos, carecen de sensibilidad bajo la iluminación quirúrgica y carecen de exactitud de coregistro entre las imágenes multimodales. Como resultado, una abrumadora mayoría de los médicos aún confía en la visión y la palpación sin ayuda como modalidades de detección primaria para poder diferenciar el tejido canceroso del saludable.