Los investigadores han demostrado un nuevo endoscopio que combina de manera única imágenes fotoacústicas y fluorescentes en un dispositivo del grosor de un cabello humano. El dispositivo podría algún día proporcionar nuevos conocimientos sobre el cerebro al permitir que se mida la dinámica de la sangre al mismo tiempo que la actividad neuronal.

"La combinación de estas modalidades de imágenes podría mejorar nuestra comprensión de la estructura y el comportamiento del cerebro en condiciones específicas, como después del tratamiento con un fármaco dirigido, ", dijo el líder del equipo de investigación Emmanuel Bossy del CNRS / Université Grenobe Alpes Laboratoire Interdisciplinaire de Physique." El pequeño tamaño del endoscopio ayuda a minimizar el daño al tejido cuando se inserta en el cerebro de animales pequeños para obtener imágenes ".

En la revista The Optical Society (OSA) Óptica Biomédica Express , El equipo de investigación de Bossy, en colaboración con el equipo de Paul C. Beard del University College London, describen su nuevo endoscopio multimodal y muestran que puede adquirir imágenes fotoacústicas y fluorescentes de glóbulos rojos y perlas fluorescentes.

Dos imágenes son mejores que una

La adquisición de imágenes de fluorescencia y fotoacústicas con el mismo dispositivo proporciona automáticamente imágenes coregistradas con información complementaria. Señales fluorescentes, que se crean cuando un marcador fluorescente absorbe luz y la reemite con una longitud de onda diferente, son más útiles para marcar regiones específicas de tejido. Por otra parte, imágenes fotoacústicas, que capturan una onda acústica generada tras la absorción de luz, no requieren etiquetas y, por lo tanto, se pueden utilizar para obtener imágenes de la dinámica de la sangre, por ejemplo.

El nuevo endoscopio utiliza una técnica llamada conformación de frente de onda óptica para crear un punto de luz enfocado en la punta de imagen de una fibra óptica multimodo muy pequeña. "La luz que se propaga a una fibra multimodo se codifica, haciendo imposible ver a través de la fibra, "dijo Bossy." Sin embargo, este tipo de fibra es ventajoso para la endoscopia porque es extremadamente pequeño en comparación con los haces de fibras de formación de imágenes que se utilizan para muchos dispositivos endoscópicos médicos ".

Para ver a través de la fibra óptica multimodo, los investigadores utilizaron el modulador de luz espacial para enviar patrones de luz específicos a través de la fibra y crear un punto de enfoque en el extremo de la imagen. Cuando el punto de enfoque golpea la muestra, crea una señal que se puede utilizar para construir una imagen punto por punto mediante el barrido de trama del punto sobre la muestra. Aunque otros investigadores han utilizado fibras multimodo para la endoscopia de fluorescencia, El nuevo trabajo representa la primera vez que la imagen fotoacústica se incorpora a este tipo de diseño de endoscopio.

Añadiendo sensibilidad al sonido

Los investigadores agregaron imágenes fotoacústicas incorporando un adicional, Fibra óptica muy fina con una punta de sensor especial que es sensible al sonido. Debido a que los sensores acústicos de fibra óptica disponibles comercialmente no son sensibles o lo suficientemente pequeños para esta aplicación, los investigadores utilizaron un sensor de fibra óptica muy sensible desarrollado recientemente por el equipo de investigación de Beard.

"El punto de luz enfocado nos permite construir la imagen píxel a píxel al mismo tiempo que aumenta la intensidad de las señales de fluorescencia y fotoacústicas porque concentra la luz en el punto focal, "Explicó Bossy." Esta luz concentrada combinada con un detector sensible hizo posible obtener imágenes usando solo un pulso láser por píxel, mientras que los sensores acústicos de fibra óptica comerciales habrían requerido muchos pulsos de láser ".

Los investigadores fabricaron un microendoscopio prototipo que medía solo 250 por 125 micrones cuadrados y lo usaron para obtener imágenes de perlas fluorescentes y células sanguíneas utilizando ambas modalidades de imagen. Detectaron con éxito múltiples perlas fluorescentes de 1 micrón y glóbulos rojos individuales de 6 micrones.

Debido a que otros científicos han realizado la endoscopia de fluorescencia en el cerebro de los roedores, los investigadores confían en que su dispositivo de modalidad dual funcionará en condiciones similares. Ahora continúan trabajando para aumentar la velocidad de adquisición del dispositivo, con el objetivo de adquirir algunas imágenes por segundo.