Tecnología de imagenología sísmica detalla el cerebro humano

Un estudio nuevo detalla cómo se pueden utilizar la tecnología sísmica y la inversión computacional de forma de onda completa (FWI) para producir imágenes de alta resolución del cerebro.

Desarrollado en el Colegio Imperial de Londres (Imperial; Reino Unid) y en el Colegio Universitario de Londres (UCL, Reino Unido), el nuevo sistema de imagenología se basa en un casco forrado con una hilera de transductores acústicos, cada una enviando ondas de sonido a través del cráneo. La energía de ultrasonido que se propaga a través del cráneo se registra y se retroalimenta a través del casco en una computadora. Luego, se usa la FWI para analizar las reverberaciones del sonido en todo el cráneo, construyendo una imagen tridimensional (3D) del interior.


Los investigadores probaron el casco en un voluntario sano y descubrieron que la calidad de las señales registradas era suficiente para que el algoritmo generara una imagen detallada a una resolución submilimétrica. Al usar el modelado por computadora, también descubrieron que podían obtener imágenes de alta resolución con frecuencias de sonido lo suficientemente bajas como para penetrar el cráneo a intensidades seguras. Al utilizar la inversión de forma de onda adaptativa, también pudieron crear un modelo preciso del cráneo que compensaba adecuadamente la distorsión del frente de onda. El estudio fue publicado el 6 de marzo de 2020 en la revista npj Digital Medicine.

“La FWI se usa normalmente en geofísica para mapear la estructura de la Tierra, pero nuestro equipo colaborativo y multidisciplinario de científicos de la tierra, bioingenieros y neurólogos lo usan para crear un método seguro, barato y portátil para generar imágenes de ultrasonido en 3D del cerebro humano”, dijo el autor principal, Lluís Guasch, PhD, del departamento de ciencias de la tierra e ingeniería del Imperial. “Una técnica de imagenología que ya ha revolucionado un campo, la imagenología sísmica, ahora tiene el potencial de revolucionar otro, la imagenología cerebral”.

“Esta es una vívida ilustración del notable poder de la computación avanzada en medicina. La combinación de la innovación algorítmica con la supercomputación podría permitirnos recuperar imágenes del cerebro de alta resolución a través de una física segura, relativamente simple y bien establecida: la transmisión de ondas sonoras a través del tejido humano”, dijo el autor principal, Profesor Parashkev Nachev, PhD, del UCL. “La neurología ha esperado una nueva modalidad de imagenología universalmente aplicable durante décadas: la inversión de forma de onda completa podría ser la respuesta”.

A pesar de ser la modalidad con la mejor resolución espacial y contraste tisular, la resonancia magnética (RM), está contraindicada cuando no se puede excluir la presencia de cuerpos extraños magnéticos, y no es práctica con pacientes claustrofóbicos, no cooperantes o con obesidad severa. La tomografía computarizada (TC), por otro lado, implica la exposición a radiaciones ionizantes dañinas. Ambas tecnologías requieren instrumentos grandes, caros, inmóviles y de alta potencia que son casi imposibles de implementar por fuera de entornos especializados.

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Colegio Imperial de Londres
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