Nuevo sistema de imágenes 3D soluciona limitaciones de RM, TC y ultrasonido

La ecografía, los rayos X, la tomografía computarizada (TC) y la resonancia magnética (RM) pueden ser costosas, requerir mucho tiempo, tener una resolución o profundidad limitadas, o depender de radiación ionizante o imanes potentes. Estas limitaciones dificultan la captura rápida de imágenes detalladas en grandes áreas del cuerpo.

Para abordar estos desafíos, los investigadores han desarrollado un método de imagenología no invasivo que puede generar rápidamente vistas tridimensionales de la estructura tisular y los vasos sanguíneos en amplias regiones del cuerpo humano, ofreciendo una nueva opción potencial para un diagnóstico rápido e integral.

La tecnología, desarrollada por investigadores de la Escuela de Medicina Keck de la USC (Los Ángeles, CA, EUA), en colaboración con el Instituto Tecnológico de California (Caltech, Pasadena, CA, EUA), supera limitaciones clave de las técnicas de imagen convencionales al combinar métodos complementarios en una sola plataforma.

El sistema integra la tomografía ultrasónica rotacional con la tomografía fotoacústica. El ultrasonido proporciona información estructural sobre los tejidos, mientras que la imagen fotoacústica detecta las ondas sonoras generadas cuando la luz láser es absorbida por la sangre, lo que permite visualizar los vasos sin necesidad de agentes de contraste.

A diferencia de la ecografía estándar, que suele producir imágenes 2D, el nuevo sistema utiliza un arco de detectores para reconstruir volúmenes 3D completos. Simultáneamente, los pulsos láser interactúan con la hemoglobina sanguínea, generando señales ultrasónicas que mapean las redes vasculares utilizando los mismos detectores.

Este enfoque combinado permite obtener imágenes simultáneas de tejidos blandos y vasos sanguíneos a profundidades significativas, sin exponer a los pacientes a radiación ni requerir tiempos de exploración prolongados, y con un coste previsto menor que el de la resonancia magnética.

En un estudio de prueba de concepto financiado por los Institutos Nacionales de la Salud, los investigadores probaron el sistema en humanos mediante imágenes del cerebro, la mama, la mano y el pie. Se realizaron imágenes cerebrales en pacientes sometidos a cirugía por traumatismo craneoencefálico, en los que se habían extirpado temporalmente secciones del cráneo.

El sistema capturó imágenes 3D detalladas de regiones de hasta 10 centímetros de ancho en aproximadamente 10 segundos. Los hallazgos, publicados en Nature Biomedical Engineering, demostraron que la técnica podía visualizar con fiabilidad tanto la arquitectura tisular como los vasos sanguíneos en múltiples zonas anatómicas.

Al demostrar su rendimiento en diferentes partes del cuerpo, el estudio destaca el amplio potencial clínico de la plataforma. Las aplicaciones podrían incluir imágenes cerebrales para accidentes cerebrovasculares o lesiones traumáticas, imágenes mamarias para el tratamiento del cáncer y evaluación vascular rápida en extremidades afectadas por diabetes o enfermedades venosas.

Antes de su uso clínico rutinario se requiere trabajo adicional, en particular para superar la distorsión de la señal causada por el cráneo humano intacto. El equipo está perfeccionando el sistema, incluida la optimización de las frecuencias de ultrasonido y la mejora de la consistencia de las imágenes, a medida que avanza hacia su futura traducción clínica.

Enlaces relacionados:
Escuela de Medicina Keck de la USC
Caltech