Medir la fiebre suele ser bastante simple:coloque un termómetro debajo de la lengua del paciente y obtenga una lectura precisa de la temperatura en 30 segundos. Pero esa simplicidad no se traduce cuando se trata de medir las temperaturas de tejidos específicos en el interior del cuerpo.

Los ingenieros biomédicos de la Universidad de Duke han demostrado cómo las imágenes fotoacústicas pueden medir la temperatura del tejido profundo con mayor rapidez y precisión que las técnicas actuales. Se espera que este descubrimiento juegue un papel importante en el avance de las terapias térmicas para tratar el cáncer. La investigación aparece el 12 de febrero en la revista Optica .

El seguimiento de la temperatura de los tejidos internos es esencial para muchos estudios biomédicos y terapias térmicas de cánceres. a menudo afecta la eficacia de un tratamiento o los efectos secundarios.

"Si usamos resonancia magnética o ultrasonido, estamos mirando la temperatura relativa y operando bajo el supuesto de que el paciente tiene una temperatura de referencia de 98 grados Fahrenheit, que no siempre es el caso, "dijo Junjie Yao, profesor asistente de ingeniería biomédica en Duke. "Encontramos una manera de medir la temperatura absoluta mediante el uso de imágenes fotoacústicas para sondear la memoria térmica del tejido".

Como su nombre indica, Las imágenes fotoacústicas permiten a los investigadores combinar las propiedades de la luz y el sonido. Esta técnica permite a los investigadores convertir la luz transmitida a través del tejido en ondas de ultrasonido que luego pueden analizarse para crear imágenes de alta resolución.

"Básicamente está comprimiendo el valor de un segundo de luz solar al mediodía de verano sobre el área de una uña en un solo nanosegundo, "dijo Yao, que ha estado trabajando con la tecnología durante casi una década. "Cuando el láser golpea una celda, la energía hace que se caliente un poquito y se expanda instantáneamente, creando una onda ultrasónica. Es análogo a tocar una campana para hacerla sonar ".

Según Yao, Los investigadores han querido utilizar imágenes fotoacústicas para medir la temperatura durante mucho tiempo, pero siempre han experimentado obstáculos técnicos.

"La eficiencia de conversión entre luz y sonido depende de la temperatura, para que sepamos que es posible medir la temperatura escuchando ondas sonoras generadas por la luz, "Yao dijo." Sin embargo, anteriormente no hemos podido medir la temperatura absoluta porque el proceso en sí necesita saber cuántos fotones están llegando al tejido, que es técnicamente desafiante ".

Para sortear esta información faltante, Yao está trabajando con Pei Zhong, profesor del departamento de ingeniería mecánica y ciencia de los materiales que ha generado calentamiento de tejido profundo mediante ultrasonido focalizado de alta intensidad (HIFU). Su equipo ideó un nuevo enfoque llamado termometría fotoacústica basada en memoria de energía térmica, o TEMPT, que utiliza imágenes fotoacústicas para medir la "memoria térmica" del tejido.

Con TEMPT, los investigadores toman una lectura de temperatura de referencia antes de bombardear el tejido con una ráfaga de pulsos láser de nanosegundos de duración. Los pulsos aumentan temporalmente la temperatura del tejido, que luego se mide usando otro pulso fotoacústico.

El equipo de investigación pudo utilizar estas medidas y un modelo matemático para estimar la temperatura absoluta sin saber cuántos fotones se entregaron.

La capacidad de medir con mayor precisión la temperatura de los tejidos profundos del cuerpo tiene implicaciones importantes para el tratamiento del cáncer con ablación térmica. que implica calentar las células tumorales usando HIFU u ondas de radio hasta que mueren. Aunque la termoterapia es un recién llegado en la batalla de la lucha contra el cáncer, Los investigadores están muy entusiasmados con este tratamiento porque no causa los efectos secundarios graves asociados con la radioterapia y la quimioterapia.

"Uno de los desafíos de la termoterapia es que necesitamos mantener la temperatura en el rango más eficiente, "Dijo Yao." Si la temperatura es demasiado alta, podemos dañar los tejidos circundantes, y si es demasiado bajo no estamos causando suficiente daño al tumor. La tecnología TEMPT podría incorporarse a los tratamientos para conseguir la temperatura perfecta ".

Yao dijo que los investigadores están ansiosos por explorar el rango de temperatura más preciso para matar de manera eficiente las células tumorales. Más allá del potencial terapéutico, Yao y sus colaboradores también están examinando cómo se puede aplicar su trabajo a otras preguntas fundamentales de investigación.

"Ya estamos formando nuevas colaboraciones, tanto con médicos como con ingenieros, para seguir avanzando en esta nueva tecnología en el laboratorio y más allá, ", Dijo Yao." Esto es muy emocionante porque potencialmente puede traducirse en impactos clínicos y beneficiar a los pacientes con cáncer ".