Técnica de imagen fotoacústica mejorada perfecciona la visualización de dispositivos médicos de inmersión

Las imágenes por ultrasonido (US) se usan ampliamente para guiar procedimientos percutáneos mínimamente invasivos, como bloqueos de nervios periféricos, biopsias de tumores y muestras de sangre fetal. Durante estos procedimientos, un aguja metálica se inserta de forma percutánea en el cuerpo hacia el objetivo, bajo la guía de ultrasonido en tiempo real. La identificación precisa y eficiente del objetivo y la aguja son de suma importancia para garantizar la eficacia y seguridad del procedimiento. Ahora, los investigadores han desarrollado un marco de aprendizaje profundo para mejorar una nueva técnica de imagen fotoacústica basada en diodos emisores de luz (LED) para perfeccionar la visualización de dispositivos médicos de inmersión durante procedimientos mínimamente invasivos.

Investigadores de la Escuela de Ingeniería Biomédica y Ciencias de la Imagen del King's College de Londres (Londres, Reino Unido) han demostrado que el marco basado en el aprendizaje mejoró sustancialmente la visibilidad de la aguja en imágenes fotoacústicas in vivo, en comparación con la reconstrucción convencional, al suprimir el ruido de fondo y los artefactos de la imagen, lo que significa que las imágenes eran mucho más claras y proporcionaban una mejor visualización de la aguja. El marco propuesto podría ser útil para reducir las complicaciones durante las inserciones percutáneas de agujas (procedimiento o método en el que el acceso a los órganos internos u otros tejidos se realiza a través de la punción de la piel con una aguja, en lugar de utilizar un enfoque "abierto" en el que los órganos o tejidos internos estan expuestos) mediante la identificación precisa de agujas clínicas en imágenes fotoacústicas.

La imagen fotoacústica es una modalidad híbrida que se basa en la detección de señales de ultrasonido generadas desde el tejido en respuesta a la absorción de luz por parte del tejido. Puesto que cada tipo de tejido tiene preferencia de absorción para ciertos colores de luz, las imágenes fotoacústicas pueden diferenciar varios tipos de tejido a alta resolución espacial, lo que podría ayudar al cirujano a identificar mejor los objetivos del procedimiento y evitar dañar las estructuras críticas del tejido. Los investigadores han validado el marco en voluntarios humanos sanos y se puede integrar en aplicaciones en tiempo real. Esto puede brindar a los médicos información en tiempo real sobre la posición de la aguja para que puedan acercar la aguja al objetivo del procedimiento con gran confianza a medida que reciben información de las imágenes fotoacústicas y las imágenes de ultrasonido para realizar mejores procedimientos.

El marco propuesto también podría funcionar bien en un entorno clínico, ya que el LED es más seguro y rentable en comparación con los sistemas láser voluminosos y caros de uso común. Los LED son una de las alternativas de bajo costo a los láseres de estado sólido. PA podría usar diferentes fuentes de luz para la excitación de la luz, como láseres de estado sólido, diodos láser y LED. Aquí, los LED son alternativas prometedoras por su tamaño compacto, bajo costo y seguridad de operación. Esto significa que los cirujanos y los médicos pudieran no necesitar usar gafas para proteger sus ojos de la radiación del láser. Para los sistemas de imágenes fotoacústicas basados en LED, solo se necesitan dos piezas de matriz LED y cables. Esta investigación se suma a su trabajo y muestra cómo las imágenes fotoacústicas optimizan y fusionan modalidades de imágenes híbridas que podrían usarse para guiar procedimientos mínimamente invasivos.

"Si pudiéramos lograr una alta calidad de imagen que pudiera suministrarse a la cirugía, se reducirían complicaciones como el daño a los nervios", dijo Mengjie Shi, estudiante de doctorado de la Escuela de Ingeniería Biomédica y Ciencias de la Imagen, quien fue la primera autora del estudio.

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King´s College de Londres