Nueva tecnología muestra imágenes del flujo sanguíneo en tiempo real

Comprender la dinámica del flujo sanguíneo, o hemodinámica, proporciona información fundamental sobre diversas enfermedades vasculares. La información sobre factores como la velocidad del flujo sanguíneo y la oxigenación son indicadores clave en la detección temprana y el seguimiento de afecciones como la aterosclerosis, los aneurismas, la trombosis y más. Si bien algunos métodos de imágenes clínicas existentes pueden detectar estas propiedades hemodinámicas, a menudo requieren el uso de agentes de contraste o la exposición a radiación ionizante, lo que plantea riesgos potenciales para la salud. A pesar de su importancia, la medición clínica rutinaria de estas propiedades hemodinámicas ha sido limitada debido a limitaciones tecnológicas. Ahora, puede haber un gran avance en el horizonte tras un nuevo desarrollo.

Un equipo de investigadores del Instituto de Tecnología de California (Caltech, Pasadena, CA, EUA) y la Universidad del Sur de California (Los Ángeles, CA, EUA) ha desarrollado un método de obtención de imágenes 3D no invasivo y de bajo costo llamado Tomografía Computarizada Fotoacústica a través de un Relé Ergódico (PACTER). Se ha demostrado que este método genera de forma efectiva imágenes del flujo de sangre en tiempo real en estudios tanto en animales como en humanos. El equipo se centró en explorar alternativas basadas en el efecto fotoacústico, un fenómeno que describe la transmisión de ondas sonoras tras la absorción de luz. Este efecto se utiliza en imágenes fotoacústicas para visualizar los tejidos internos del cuerpo: las biomoléculas absorben la luz del pulso del láser y reemiten energía en forma de ondas ultrasónicas, que luego se utilizan para crear imágenes.

Imagen: La imagen fotoacústica del PACTER produce imágenes 3D de la sangre fluyendo (Fotografía cortesía de Yide Zhang)

En este estudio, se utilizaron imágenes fotoacústicas para detectar señales de la hemoglobina en los glóbulos rojos, lo que permitió la visualización en tiempo real del flujo sanguíneo. Si bien la tecnología fotoacústica normalmente requiere múltiples sensores de ultrasonido costosos, el sistema anterior del equipo usaba solo un sensor para crear imágenes 2D. Para avanzar hacia las imágenes en 3D manteniendo un diseño rentable de un solo sensor, los investigadores precalibraron su sistema PACTER con rayos láser estrechos dirigidos a 6.400 puntos distintos en una muestra de sangre bovina. Esta calibración intensiva permitió que el sistema diferenciara posteriormente 6.400 señales de un único rayo láser más amplio durante la toma de imágenes, lo que permitió obtener imágenes rápidas mientras se capturaban una gran cantidad de datos.

La eficacia de PACTER se demostró en experimentos con ratones, en los que el sistema mapeó la vasculatura abdominal en 3D y detectó la frecuencia respiratoria mediante cambios periódicos en el tamaño de los vasos. El sistema también se aplicó a sujetos humanos, visualizando vasos en manos y pies, áreas de evaluación comunes para enfermedades vasculares periféricas y diabetes. El equipo pudo calcular las velocidades del flujo sanguíneo y observar los cambios esperados en la velocidad de la sangre y la forma de los vasos al alterar la hemodinámica con manguitos de presión arterial. En el futuro, los investigadores pretenden mejorar la sensibilidad de PACTER y desarrollar una versión más portátil. Algunas otras aplicaciones potenciales de PACTER incluyen la medición de la oxigenación de la sangre en las arterias y venas del cuello y monitorear el metabolismo cerebral.

“Esta tecnología toma varios conceptos innovadores y los agrupa en una unidad compacta. Podría ver que este tipo de herramienta encontrando aplicaciones amplias, incluida la monitorización continua en hospitales y en el hogar”, dijo Randy King, Ph.D. del Instituto Nacional de Imagenología Biomédica y Bioingeniería.

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Caltech
Universidad del Sur de California