Nueva técnica de imagen produce imágenes 3D en color de tejidos blandos y vasos sanguíneos

Las herramientas de imagen médica a menudo obligan a los profesionales clínicos a elegir entre velocidad, detalle estructural y conocimiento funcional. La ecografía es rápida y asequible, pero suele limitarse a la anatomía bidimensional, mientras que la fotoacústica revela la función de los vasos sanguíneos y la actividad molecular, pero carece de un contexto estructural preciso.

Otras modalidades, como la tomografía computarizada (TC) y la resonancia magnética (RM), aumentan el coste, la exposición a la radiación, los agentes de contraste o los tiempos de exploración prolongados, lo que hace impráctico su uso frecuente. Ahora, investigadores han desarrollado una técnica que supera estas limitaciones al generar rápidamente imágenes tridimensionales en color que muestran simultáneamente la estructura del tejido blando y la función vascular en humanos.

En una investigación dirigida por el Instituto Tecnológico de California (CALTECH, Pasadena, California, EUA), en colaboración con la Universidad del Sur de California (Los Ángeles, California, EUA), el equipo combinó la tomografía ultrasónica rotacional y la tomografía fotoacústica en una única plataforma conocida como RUS-PAT.

En este sistema, pulsos láser generan señales fotoacústicas a partir de la sangre y otras moléculas que absorben luz, mientras que una excitación ultrasónica de campo amplio proporciona información estructural complementaria. Un número reducido de detectores con forma de arco gira alrededor del área de imagen, actuando de manera efectiva como un detector hemisférico completo, pero manteniendo el sistema más sencillo y asequible que las configuraciones convencionales.

Utilizando la plataforma híbrida, los investigadores obtuvieron imágenes de múltiples regiones del cuerpo humano, demostrando que el método puede capturar tanto la morfología tisular como la función vascular en tres dimensiones. El sistema alcanzó profundidades de imagen de hasta cuatro centímetros y completó los escaneos en menos de un minuto. Los hallazgos, publicados en Nature Biomedical Engineering, demostraron que RUS-PAT aborda muchas limitaciones de las herramientas de imagen clínica existentes, a la vez que sigue siendo viable para el uso en humanos.

RUS-PAT está diseñado para escenarios clínicos en los que es fundamental comprender tanto la estructura como la fisiología. Entre sus posibles aplicaciones se incluyen la mejora de la imagen de tumores mamarios, donde los médicos podrían evaluar los límites del tumor junto con el flujo sanguíneo y la patología, así como la monitorización del daño nervioso en la neuropatía diabética mediante la visualización simultánea del suministro de oxígeno y los cambios tisulares.

El enfoque también podría respaldar la imagen cerebral al permitir la observación simultánea de la estructura del cerebro y la hemodinámica. Con opciones como la administración endoscópica de luz, podrían hacerse accesibles tejidos más profundos, y los trabajos de traslación en curso buscan perfeccionar el sistema para una implementación clínica más amplia.

"La novedosa combinación de técnicas acústicas y fotoacústicas aborda muchas de las limitaciones clave de las técnicas de imágenes médicas ampliamente utilizadas en la práctica clínica actual y, lo que es más importante, se ha demostrado su viabilidad para su aplicación en humanos en múltiples contextos", afirmó el Dr. Charles Y. Liu, autor del artículo.

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CALTECH
Universidad del Sur de California