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La mesoscopía optoacústica, lista para revolucionar la medicina

La piel es un órgano de gran importancia que puede verse afectado por una amplia variedad de enfermedades. Sin embargo, el actual conjunto de técnicas de imagen empleadas en dermatología carece de profundidad de penetración (técnicas ópticas) o bien de contraste suficiente (ecografía). Para solventar estas deficiencias, los investigadores participantes en el proyecto HIFI han desarrollado un dispositivo clínico de mesoscopía optoacústica de banda ancha que supone la única técnica capaz de obtener imágenes de todo el espesor de la piel con una gran resolución y contraste. Así, esta técnica podría cambiar drásticamente lo que se sabe acerca de muchas afecciones dermatológicas destacadas y sobre el modo de tratarlas.
La mesoscopía optoacústica, lista para revolucionar la medicina
Las enfermedades cutáneas causan importantes estragos en la sociedad tanto en el plano socioeconómico como en el sanitario. Las técnicas ópticas de imagen más modernas en la actualidad (como la dermoscopia y la microscopia confocal) apenas ofrecen una visión parcial de la piel. Además, están gravemente lastradas por la difracción de la luz, que limita la profundidad de la penetración a poco más que la superficie; apenas unos pocos centenares de micrómetros. Estas técnicas ópticas no pueden proporcionar una imagen completa del espesor total de la piel, que es de aproximadamente 1,5 milímetros.

Dado que la estructura de la vasculatura cutánea refleja síntomas de una gran variedad de enfermedades que son objeto de atención de diferentes especialidades de la medicina, sería de gran interés e importancia contar con una técnica de imagen que permitiera la visualización de la vasculatura cutánea. Aunque la tomografía de coherencia óptica (TCO) puede proporcionar imágenes con una profundidad de algo más que unos pocos cientos de micrómetros (empleando la monitorización de coherencia), la propia naturaleza del mecanismo de contraste no permite solucionar los problemas relacionados con ciertos compuestos biológicamente relevantes como la hemoglobina. De forma parecida, los ultrasonidos presentan una mayor capacidad de penetración en el tejido, pero requieren de la administración de agentes externos para visualizar características relacionadas con la hemoglobina con gran resolución.

Gracias a la financiación de la Unión Europea, el equipo del proyecto HIFI (Hybrid fluorescence optoacoustic imaging) evaluó las capacidades de un novedoso sistema de mesoscopía optoacústica para la obtención de imágenes de la piel. El rasgo más sobresaliente de esta tecnología es que cuenta con detectores optoacústicos capaces de captar señales de banda ancha con un contenido de frecuencias que va de unas pocas docenas de MHz hasta casi 180 MHz. Tales capacidades de banda ancha permiten la obtención de imágenes de objetos a diferentes escalas, que van desde aproximadamente 5 micrómetros (μm) hasta casi 100 μm de profundidad en el tejido (aproximadamente 4 mm). Conviene resaltar que el sistema fue miniaturizado para permitir un manejo manual fácil y cómodo.

Empleando materiales parecidos a tejidos, los investigadores confirmaron la capacidad del sistema para visualizar pequeñas estructuras identificadas como los capilares cutáneos más pequeños así como los grandes vasos de la dermis profunda. Además, las imágenes reconstruidas a partir de experimentos in vivo posteriores revelaron la estructura vascular cutánea al completo y también elementos epidérmicos adicionales como el estrato germinativo y el estrato córneo. La vasculatura se derivó a partir de las señales optoacústicas intensas generadas por la hemoglobina. Esta fue la primera demostración in vivo de la viabilidad de emplear estructuras vasculares cutáneas con fines diagnósticos.

Estudios piloto sobre trastornos cutáneos, como la psoriasis, el eczema, la vasculitis y el angioma, sugirieron que el sistema tiene un potencial enorme para mejorar, a largo plazo, la diagnosis y las estrategias de tratamiento de enfermedades cutáneas. Dado que el sistema vascular cutáneo no solo refleja síntomas de enfermedades asociadas con la piel, sino también de otras dolencias (por ejemplo, la diabetes o la hipertensión), se espera que la mesoscopía optoacústica tenga una gran repercusión más allá del campo de la dermatología.

Como un paso necesario hacia la aplicación clínica de esta tecnología, el equipo de HIFI ya ha iniciado los preparativos para pasar del prototipo de la prueba de concepto a la construcción de un sistema estable, evaluando los límites de sus capacidades de imagen, identificando necesidades clínicas específicas más allá de las enfermedades de la piel y cuantificando el verdadero impacto del sistema en el entorno clínico específico.

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Palabras clave

Tomografía optoacústica, tejido humano, ondas de ultrasonido, enfermedades cutáneas, imagen
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