La nueva técnica de imagen se aplicó para crear un microscópico fotoacústico in vivo con imágenes asombrosas.
Investigadores de la Universidad de Jinan en China se han dedicado al diseño de fibras ópticas para crear un nuevo y novedoso tipo de sensor para imágenes fotoacústicas. Debido a que la tecnología utiliza fibras flexibles, puede tener aplicaciones para dispositivos médicos implantables, portátiles y de diagnóstico.
Photoacoustics implica el uso de luz láser para crear ondas
de ultrasonido dentro del tejido. Esto es posible porque la luz calentará el
tejido y la expansión térmica que se produce genera ondas a través de los
tejidos cercanos. La nueva técnica de imagen se aplicó para crear un
microscopio fotoacústico in vivo, cuyas imágenes ya revelan detalles asombrosos
que de otro modo solo serían posibles con un bisturí involucrado en el proceso.
Algunos detalles sobre la tecnología de acuerdo con The
Optical Society, que aloja a los investigadores en su evento OSA Frontiers in
Optics + Laser Science APS / DLS:
"Los sensores de fibra óptica convencionales detectan
señales extremadamente débiles al aprovechar su alta sensibilidad a través de
la medición de fase", dijo [Long] Jin [del Instituto de Tecnología
Fotónica de la Universidad de Jinan]. Estos mismos tipos de sensores se
utilizan en aplicaciones militares para detectar ondas acústicas de baja
frecuencia (kilohertz). Pero resulta que no funcionan tan bien para las ondas
de ultrasonido en las frecuencias de megahercios usadas para fines médicos
porque las ondas de ultrasonido típicamente se propagan como ondas esféricas y
tienen una longitud de interacción muy limitada con las fibras ópticas. Los
nuevos sensores fueron desarrollados específicamente para imágenes médicas,
dijo Jin, y pueden proporcionar una mejor sensibilidad que los transductores
piezoeléctricos actualmente en uso.
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| Imagen de microscopio fotoacústico de vasos sanguíneos y capilares en la oreja de un ratón (tamaño: 2,7 × 2,7 mm2). Crédito: Long Jin. |
El grupo diseñó un sensor de ultrasonido especial que es
esencialmente un láser compacto construido dentro del núcleo de 8 micras de
diámetro de una fibra óptica monomodo. "Tiene una longitud típica de solo
8 milímetros", dijo Jin. "Para construir el láser, dos espejos de
rejilla altamente reflectantes están escritos en UV en el núcleo de la fibra
para proporcionar retroalimentación óptica".
Esta fibra luego se dopa con iterbio y erbio para
proporcionar suficiente ganancia óptica a 1.530 nanómetros. Usan un láser
semiconductor de 980 nanómetros como el láser de la bomba.
La detección de ultrasonido se beneficia de la técnica
combinada porque las ondas de ultrasonido de incidencia lateral deforman la
fibra, modulando la frecuencia de láser.
"Al detectar el cambio de frecuencia, podemos
reconstruir la forma de onda acústica", dijo Yizhi Liang, profesor
asistente del Instituto de Tecnología Fotónica.
El equipo no demodula la señal de ultrasonido, extrayendo la
información original, utilizando métodos convencionales basados en interferometría
o cualquier bloqueo aditivo de frecuencia. Por el contrario, usan otro método,
llamado "autoheterizoreo", donde se detecta el resultado de mezclar
dos frecuencias. Aquí, miden la nota de ritmo del dominio de la frecuencia de
radio dada por dos modos de polarización ortogonal de la cavidad de la fibra.
Esta demodulación también garantiza intrínsecamente una salida de señal
estable.
Los sensores de ultrasonido basados en láser de fibra
ofrecen oportunidades para su uso en microscopía fotoacústica. Los
investigadores usaron un láser de pulso de nanosegundos enfocado de 532
nanómetros para iluminar una muestra y excitar las señales de ultrasonido.
Colocan un sensor en una posición estacionaria cerca de la muestra biológica
para detectar ondas de ultrasonido ópticamente inducidas.
