Con yogur y cristal triturado, Los investigadores de la Universidad de Michigan han dado un paso hacia el uso de la luz visible para obtener imágenes del interior del cuerpo. Su método para enfocar la luz a través de estos materiales es mucho más rápido y simple que el enfoque dominante en la actualidad.

Las estructuras densas como el hueso se muestran claramente en las radiografías, pero los tejidos más blandos, como los órganos y los tumores, son difíciles de distinguir. Eso se debe a que los huesos desvían fuertemente los rayos X, mientras cortan directamente a través del tejido blando.

Luz visible, por otra parte, es desviado por los tejidos blandos. Hasta hace poco, esto ha hecho que ver a través de la piel con luz visible sea algo imposible, mientras que la luz puede pasar, está esparcido por todas partes. Al mismo tiempo, la luz visible sería más segura para la obtención de imágenes de diagnóstico que los rayos X de mayor energía.

"La luz entra, golpea una molécula, golpea a otro, golpea a otro, hace algo realmente loco, y sale de esta manera, "dijo Moussa N'Gom, científico asistente de investigación en ingeniería eléctrica e informática y primer autor de un estudio en Informes científicos eso explica el desafío de predecir las trayectorias de los rayos de luz individuales.

Al comprender exactamente cómo un parche de piel dispersa la luz, Los investigadores esperan modelar cuidadosamente los haces de luz para que se enfoquen dentro del cuerpo, un primer paso para ver dentro de él.

En sus experimentos, los investigadores deletrearon "MICHIGAN" con un rayo de luz que atravesaba el yogur y el vidrio triturado. Eligieron esos materiales porque dispersan fuertemente la luz y sirven como buenos modelos para la piel. Su demostración, recuerda a escribir un nombre con una linterna, muestra que pueden tomar una sola, escanee rápidamente el material y enfoque a través de él en muchos puntos, como deberían hacer si se tomaran imágenes de tejido dentro del cuerpo.

Una mejora en el enfoque actual

El campo de la obtención de imágenes de objetos a través de materiales, desde capas de pintura hasta cáscaras de huevo e incluso cráneos de ratón, ha logrado grandes avances en la última década. El método "holográfico" típico desenreda el patrón de dispersión al observar cómo las ondas de luz interfieren entre sí; esto brinda información sobre cómo los diferentes rayos se retrasaron en su camino a través del material.

Este método es muy preciso, dijo N'Gom, pero es lento. Para acelerar las cosas los investigadores suelen averiguar lo suficiente del patrón de dispersión para centrarse en un punto en particular. Para enfocarse en un punto diferente, el material debe escanearse de nuevo. Esto ralentizaría el proceso de medir el tamaño o la textura de un tumor, por ejemplo.

"Nuestro método es significativamente más rápido y más conveniente porque utilizamos un único conjunto de medidas para generar todos estos puntos, y no tenemos que volver a escanear "Dijo N'Gom.

Como es típico en los experimentos de enfoque a través de materiales, los investigadores utilizaron un modulador de luz espacial para producir patrones de luz. Si haces brillar un láser a través de un vidrio esmerilado, entraría por un punto de un lado, en un ángulo particular, y luego dejar el otro lado por muchos puntos, en diferentes direcciones. Al combinar una pantalla con una serie de espejos, un modulador de luz espacial puede hacer lo contrario, enviar luz a una superficie en muchos puntos, en muchos ángulos, de modo que estos rayos converjan en un punto del otro lado del material.

Instalaron el modulador de luz espacial para que brille en cientos de patrones diferentes (461 en total). Pero en lugar de analizar las trayectorias de los rayos de luz individuales que emergen del otro lado, El equipo de N'Gom midió el brillo:cuánta luz salía.

Desarrollaron un algoritmo para rastrear los patrones de luz entrante y las mediciones de brillo saliente. usar la información para construir una representación matemática del patrón de dispersión del material, llamada matriz de transmisión.

"Técnicas anteriores, en lugar de, utilizó complejas configuraciones holográficas para extraer la información necesaria, "dijo Raj Rao Nadakuditi, profesor asociado de ingeniería eléctrica e informática y autor principal del estudio. "Pudimos lograr lo mismo mediante simples mediciones de brillo y, como resultado, operar mucho más rápido".

Usando la matriz de transmisión, El equipo de N'Gom pudo descubrir exactamente cómo configurar el modulador de luz espacial para obtener un punto brillante en cualquier punto del otro lado del vidrio esmerilado o del yogur.

En el yogur, había un límite de tiempo para la duración del mapa:solo unos minutos. Fue tiempo suficiente para que N'Gom y sus colegas deletrearan "MICHIGAN" en 157 tomas.

Primeras imágenes posibles en cinco años

En la piel las limitaciones de tiempo son mucho más estrictas:necesitarían un nuevo mapa cada milisegundo. Aún así, con electrónica de última generación, N'Gom cree que su algoritmo podría funcionar tan rápido.

Otro desafío al ver a través de la piel es que no podrían colocar un detector debajo para medir el brillo de la luz. Para esto, N'Gom dijo que los investigadores están usando ultrasonido para detectar el calentamiento en el tejido objetivo, una medida de cuánta luz pasa.

Finalmente, con la luz enfocada en el interior, un dispositivo de imágenes todavía necesitaría enfocar la luz que sale de la piel. Para esto, Básicamente, podían ejecutar el patrón de luz a través de la matriz de transmisión para deducir de dónde venía el reflejo.

Considerando el progreso reciente y los estudios en curso para enfocar la luz a través de materiales translúcidos, N'Gom anticipa que es posible que veamos las primeras imágenes de luz visible tomadas a través de la piel en los próximos cinco años.