La estructura modal en haces de fibra óptica captura la información del campo de luz. Crédito:Marco Capelli, Universidad RMIT
Los investigadores han demostrado que la tecnología de fibra óptica existente podría usarse para producir imágenes microscópicas en 3-D de tejido dentro del cuerpo. allanando el camino hacia las biopsias ópticas tridimensionales.
A diferencia de las biopsias normales en las que se extrae tejido y se envía a un laboratorio para su análisis, Las biopsias ópticas permiten a los médicos examinar el tejido vivo del cuerpo en tiempo real.
Este enfoque mínimamente invasivo utiliza microendoscopios ultradelgados para mirar dentro del cuerpo para el diagnóstico o durante la cirugía. pero normalmente produce solo imágenes bidimensionales.
Investigación dirigida por la Universidad RMIT en Melbourne, Australia, ahora ha revelado el potencial tridimensional de la tecnología de microendoscopios existente.
Publicado en Avances de la ciencia , el desarrollo es un primer paso crucial hacia las biopsias ópticas tridimensionales, para mejorar el diagnóstico y la cirugía de precisión.
El autor principal, el Dr. Antony Orth, dijo que la nueva técnica utiliza un enfoque de imágenes de campo de luz para producir imágenes microscópicas en visión estéreo. similar a las películas en 3-D que ves con gafas 3-D.
"La visión estéreo es el formato natural de la visión humana, donde miramos un objeto desde dos puntos de vista diferentes y los procesamos en nuestro cerebro para percibir la profundidad, "dijo Orth, becario de investigación en el nodo RMIT del ARC Center of Excellence for Nanoscale BioPhotonics (CNBP).
"Hemos demostrado que es posible hacer algo similar con miles de diminutas fibras ópticas en un microendoscopio.
"Resulta que estas fibras ópticas capturan imágenes de forma natural desde múltiples perspectivas, dándonos una percepción de profundidad a microescala.
"Nuestro enfoque puede procesar todas esas imágenes microscópicas y combinar los puntos de vista para ofrecer una visualización en profundidad del tejido que se examina, una imagen en tres dimensiones".
Cómo funciona
La investigación reveló que los haces de fibra óptica transmiten información tridimensional en forma de campo de luz.
El desafío para los investigadores fue aprovechar la información registrada, descifrarlo y producir una imagen que tenga sentido.
El Dr. Antony Orth sosteniendo un microendoscopio ultrafino utilizado en el estudio, que reveló el potencial de imágenes en 3D de la tecnología existente. Crédito:Universidad RMIT
Su nueva técnica no solo supera esos desafíos, Funciona incluso cuando la fibra óptica se dobla y flexiona, algo esencial para el uso clínico en el cuerpo humano.
El enfoque se basa en principios de imágenes de campo de luz, donde tradicionalmente, Varias cámaras miran la misma escena desde perspectivas ligeramente diferentes.
Los sistemas de imágenes de campo de luz miden el ángulo de los rayos que inciden en cada cámara, registrar información sobre la distribución angular de la luz para crear una "imagen de múltiples puntos de vista".
Pero, ¿cómo se registra esta información angular a través de una fibra óptica?
"La observación clave que hicimos es que la distribución angular de la luz está sutilmente oculta en los detalles de cómo estos haces de fibra óptica transmiten la luz, "Dijo Orth.
"Las fibras esencialmente 'recuerdan' cómo se envió la luz inicialmente; el patrón de luz en el otro lado depende del ángulo en el que la luz entró en la fibra".
La estructura modal en los haces de fibra óptica captura la información del campo de luz, permitiendo la visualización en 3D. Crédito:Anthony Orth, Universidad RMIT
Teniendo esto en cuenta, Los investigadores y colegas de RMIT desarrollaron un marco matemático para relacionar los patrones de salida con el ángulo del rayo de luz.
"Al medir el ángulo de los rayos que ingresan al sistema, podemos averiguar la estructura tridimensional de una muestra microscópica fluorescente usando solo la información en una sola imagen, "Profesor Brant Gibson, Investigador Jefe y Subdirector de la CNBP, dijo.
"De modo que ese haz de fibra óptica actúa como una versión miniaturizada de una cámara de campo de luz.
"Lo interesante es que nuestro enfoque es totalmente compatible con los haces de fibra óptica que ya están en uso clínico, por lo que es posible que las biopsias ópticas tridimensionales sean una realidad más temprano que tarde ".
Además de las aplicaciones médicas, El dispositivo de formación de imágenes de campo de luz ultradelgado podría utilizarse potencialmente para microscopía de fluorescencia tridimensional in vivo en la investigación biológica.
