La aguja interior afilada (foto esquemática e insertada) que se utiliza para perforar el tabique cardíaco para acceder a la aurícula izquierda se puede empotrar de forma segura dentro de una cánula de aguja exterior roma. Después de pinchar, Se hace avanzar la vaina del dilatador sobre la aguja hasta la aurícula izquierda. La sonda incluye dos fibras ópticas colocadas dentro de la aguja interna para imágenes de ultrasonido de pulso-eco:una para transmisión (Tx) con la entrega de luz de excitación pulsada a un recubrimiento de absorción óptica y otra para recepción (Rx) con la entrega de onda continua ( CW) luz a Fabry-Pérotcavity. El aislamiento acústico entre las fibras Tx y Rx es proporcionado por un tabique de metal delgado. Barra de escala, 500 μm. Crédito:Finlay et al.
Se pueden obtener imágenes del tejido cardíaco en tiempo real durante los procedimientos de ojo de cerradura utilizando una nueva aguja de ultrasonido óptico desarrollada por investigadores de la UCL y la Universidad Queen Mary de Londres (QMUL).
La revolucionaria tecnología se ha utilizado con éxito para la cirugía cardíaca mínimamente invasiva en cerdos, dando un sin precedentes, vista de alta resolución de tejidos blandos hasta 2,5 cm delante del instrumento, dentro del cuerpo.
Los médicos actualmente confían en sondas de ultrasonido externas combinadas con exploraciones de imágenes preoperatorias para visualizar los tejidos blandos y los órganos durante los procedimientos de ojo de cerradura, ya que los instrumentos quirúrgicos en miniatura utilizados no son compatibles con las imágenes de ultrasonido interno.
Para el estudio, publicado hoy en Luz:ciencia y aplicaciones , el equipo de cirujanos, ingenieros Físicos y químicos de materiales diseñaron y construyeron la tecnología de ultrasonido óptico para adaptarse a los dispositivos médicos de un solo uso existentes. como una aguja.
"La aguja de ultrasonido óptico es perfecta para procedimientos en los que hay un pequeño tejido objetivo que es difícil de ver durante la cirugía de ojo de cerradura con los métodos actuales y perderlo podría tener consecuencias desastrosas". "dijo el Dr. Malcolm Finlay, estudio cardiólogo co-líder y consultor en QMUL y Barts Heart Center.
"Ahora tenemos imágenes en tiempo real que nos permiten diferenciar entre tejidos a una profundidad notable, ayudando a orientar los momentos de mayor riesgo de estos procedimientos. Esto reducirá las posibilidades de que se produzcan complicaciones durante los procedimientos de rutina pero especializados, como los procedimientos de ablación en el corazón. La tecnología ha sido diseñada para ser completamente compatible con la resonancia magnética y otros métodos actuales, por lo que también podría usarse durante cirugía cerebral o fetal, o con agujas epidurales de guía ".
Imágenes de ultrasonido totalmente ópticas bidimensionales (modo B) adquiridas durante la traslación manual de la punta de la aguja a una distancia de 4 cm. A medida que la punta de la aguja avanzaba desde la aurícula derecha superior a la vena cava inferior, el delgado foramen oval se manifiesta como una región hipoecoica entre el thicklimbus fossae ovalis y el tendón de Todaro (con un artefacto diagonal del catéter ICE y la vaina). Al mismo tiempo, se adquirieron imágenes fluoroscópicas de rayos X (recuadro). Crédito:Finlay et al.
El equipo desarrolló la tecnología de imágenes de ultrasonido totalmente óptico para su uso en un entorno clínico durante cuatro años. Se aseguraron de que fuera lo suficientemente sensible como para obtener imágenes de la profundidad de los tejidos a una escala de centímetros cuando se movía; encajaba en el flujo de trabajo clínico existente y funcionaba dentro del cuerpo.
"Esta es la primera demostración de imágenes de ultrasonido totalmente ópticas en un entorno clínicamente realista. Usando fibras ópticas de bajo costo, hemos podido obtener imágenes de alta resolución utilizando puntas de aguja de menos de 1 mm. Ahora esperamos replicar este éxito en otras aplicaciones clínicas en las que se utilizan técnicas quirúrgicas mínimamente invasivas. "explicó el codirector del estudio, Dr. Adrien Desjardins (Centro Wellcome EPSRC de Ciencias Intervencionistas y Quirúrgicas de la UCL).
La tecnología utiliza una fibra óptica en miniatura encerrada dentro de una aguja clínica personalizada para entregar un breve pulso de luz que genera pulsos ultrasónicos. Los reflejos de estos pulsos ultrasónicos del tejido son detectados por un sensor en una segunda fibra óptica, proporcionando imágenes de ultrasonido en tiempo real para guiar la cirugía.
Una de las innovaciones clave fue el desarrollo de un material flexible de color negro que incluía una malla de nanotubos de carbono encerrados en silicona de grado clínico aplicada con precisión a una fibra óptica. Los nanotubos de carbono absorben la luz láser pulsada, y esta absorción conduce a una onda de ultrasonido a través del efecto fotoacústico.
Una segunda innovación fue el desarrollo de sensores de fibra óptica de alta sensibilidad basados en microrresonadores ópticos de polímero para la detección de ondas ultrasónicas. Este trabajo se llevó a cabo en un estudio de UCL relacionado dirigido por el Dr. James Guggenheim (UCL Medical Physics &Biomedical Engineering) y publicado recientemente en Fotónica de la naturaleza .
"Todo el proceso ocurre muy rápido, dando una vista en tiempo real sin precedentes de los tejidos blandos. Proporciona a los médicos una imagen en vivo con una resolución de 64 micrones, que es el equivalente a solo nueve glóbulos rojos, y su fantástica sensibilidad nos permite diferenciar fácilmente los tejidos blandos, "dijo el coautor del estudio, Dr. Richard Colchester (Física Médica e Ingeniería Biomédica de la UCL).
