La imagenología fotoacústica mejora los aperos exactos realizados con temperaturas

Según un estudio nuevo, un sistema nuevo de termometría fotoacústica basada en la memoria de energía térmica (TEMPT) puede determinar la temperatura en los tejidos profundos sin un conocimiento previo de los niveles de referencia.

Desarrollado por investigadores de la Universidad de Tsinghua (Beijing, China) y la Universidad de Duke (Durham NC, EUA), la TEMPT ilumina el tejido con un estallido de pulsos láser de nanosegundos, explotando la dependencia a la temperatura de la energía térmica persistente que se analiza mediante las correspondientes señales fotoacústicas (FA) adquiridas dentro del confinamiento térmico. Una medición radiométrica auto-normalizada luego cancela las cantidades irrelevantes de la temperatura con el fin de calcular el parámetro Grüneisen.

Luego se puede evaluar la temperatura absoluta, dado el parámetro Grüneisen dependiente de la temperatura del tejido, la densidad de masa y la capacidad de calor específica. A diferencia de la termometría FA convencional, la TEMPT no requiere conocimiento de la temperatura de referencia del tejido ni de sus propiedades ópticas. El sistema se ha evaluado en fantasmas de tejidos a 1,5 cm de profundidad, así como durante el tratamiento con ultrasonido enfocado en ratones. Los investigadores esperan que la TEMPT pronto encuentre aplicaciones en la termoterapia del cáncer. El estudio fue publicado el 12 de febrero de 2019 en la revista Optica.

“Cuando el láser golpea una célula, la energía hace que se caliente un poco y se expanda instantáneamente, creando una onda ultrasónica. Es similar a golpear una campana para hacer que suene”, dijo el ingeniero biomédico y autor principal, Junjie Yao, PhD, de la Universidad de Duke. “La eficiencia de conversión entre la luz y el sonido depende de la temperatura, por lo que sabemos que es posible medir la temperatura escuchando las ondas de sonido generadas por la luz”.

“La capacidad de medir con mayor precisión la temperatura de los tejidos profundos en el cuerpo tiene implicaciones importantes para tratar el cáncer con ablación térmica, que implica el calentamiento de las células tumorales mediante HIFU u ondas de radio hasta que mueren”, agregó el Dr. Yao. “Si la temperatura es demasiado alta, podemos dañar los tejidos circundantes y, si es demasiado baja, no causamos suficiente daño al tumor. La TEMPT se podría incorporar a los tratamientos para perfeccionar la temperatura perfecta “.

Las imágenes fotoacústicas se basan en pulsos de láser no ionizantes que se activan en los tejidos biológicos; parte de la energía suministrada se convierte en calor, lo que lleva a una expansión termoelástica transitoria y la posterior emisión de ultrasonidos de banda ancha, que se pueden detectar mediante transductores ultrasónicos y analizar para producir imágenes. La magnitud de la señal fotoacústica es proporcional a la deposición de energía local, que se puede demostrar mediante el contraste de absorción óptica en las imágenes de las áreas seleccionadas.

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Universidad de Tsinghua
Universidad de Duke