Imagenología terahertz acelera detección del cáncer de piel

Un nuevo método de imagenología terahertz (THz) combina imágenes de resolución a escala micrométrica y enfoques computacionales diseñados para acelerar la captación de las imágenes.

Desarrollado por investigadores de la Universidad de Exeter (Reino Unido), QinetiQ (Farnborough, Reino Unido) y la Universidad de Glasgow (Reino Unido), el enfoque de imagenología THz, de campo cercano, modula espacialmente los pulsos THz con un conjunto de patrones ópticos binarios conformados. Utilizando un microespejo digital (DMD), los investigadores proyectaron un patrón de luz de 800 nm sobre una oblea de silicio de 6 μm de espesor, lo que hizo que la oblea se volviese opaca a la luz THz en áreas donde la luz de 800 nm golpea el silicio. Debido a que el patrón creado por la DMD es conocido, una computadora puede reconstruir una imagen del objeto con base en la luz detectada.

Los objetos colocados en la interfaz de salida de la oblea podrían ser reconstruidos usando un detector de un solo elemento que mide la amplitud del campo eléctrico de la radiación transmitida. Los campos cercanos a THz, de corta duración, permitieron una resolución espacial de aproximadamente nueve micras (μm). Utilizando algoritmos de detección comprimida y de imágenes adaptativas que sub-muestrearon los objetos, los investigadores pudieron lograr una captación de imagen tres veces más rápida que la disponible con tecnologías convencionales. Según los investigadores, la combinación podría detectar el cáncer de piel en etapa temprana sin necesidad de una biopsia de tejido. El estudio se publicó el 17 de agosto de 2017 en la revista Optica.

“Usamos estos algoritmos para determinar qué regiones de la oblea son transparentes y qué regiones no lo son, esencialmente creando píxeles”, dijo el autor experimentado, Rayko Stantchev, PhD, de la Universidad de Exeter. “Como usamos un detector de terahercios de un solo píxel, normalmente cada píxel captaría una medida. Sin embargo, al crear muchos píxeles transparentes en una medición, se puede adquirir una imagen más rápidamente tomando menos mediciones que el número de píxeles”.

“El cáncer de piel ya se puede detectar usando luz de terahercios, pero debido a la baja resolución de los métodos actuales de imagenología, el cáncer sólo se puede ver después de que ha logrado un tamaño bastante grande. Idealmente, queremos detectar el cáncer temprano, cuando todavía es pequeño”, concluyó el Dr. Stantchev. “Esperamos que las imágenes de terahercios de alta resolución, combinadas con la capacidad de adquirir una imagen rápidamente, puedan conducir a un dispositivo que detecte el cáncer en el consultorio del médico”.

En la imagenología convencional, la resolución espacial está limitada por el límite de difracción, que está determinado por la longitud de onda de la luz. Dado que la mayoría de las técnicas de captación de imágenes detectan la luz dispersada a una distancia del objeto del que se forma una imagen, el límite de difracción es mayor. Mediante el uso de ondas THz de campo cercano, se puede conseguir una resolución de aproximadamente 1/45 de la longitud de onda de la luz blanca. Y puesto que las longitudes de onda de THz caen entre las microondas y la luz infrarroja (IR) en el espectro electromagnético, no tienen suficiente energía como para dañar el tejido.