Los investigadores han integrado con éxito un sistema de tomografía de coherencia óptica de velocidad de megahercios (MHz-OCT) en un microscopio neuroquirúrgico disponible comercialmente y han demostrado su utilidad clínica. Estos avances representan un paso importante hacia el desarrollo de un dispositivo OCT que pueda usarse para identificar los márgenes tumorales durante la cirugía cerebral.
La OCT es una técnica de imágenes no invasiva que proporciona imágenes transversales de tejido de alta resolución que permiten la visualización de estructuras debajo de la superficie. Aunque este método de obtención de imágenes se utiliza ampliamente en oftalmología y cardiología, la mayoría de los sistemas OCT comerciales sólo pueden adquirir 30 imágenes 2D por segundo.
“El sistema MHz-OCT que desarrollamos es muy rápido, aproximadamente 20 veces más rápido que otros sistemas OCT”, afirmó Wolfgang Draxinger de la Universität zu Lübeck. “Esto le permite crear imágenes en 3D que llegan hasta debajo de la superficie del cerebro. Estas pueden procesarse, por ejemplo, con IA, para encontrar y mostrar áreas que no están saludables. Y se necesita más tratamiento, pero permanecerá oculto mediante otros métodos de imágenes. “.
En Revista del Grupo Editorial Óptica Óptica Biomédica Expresslos investigadores dirigidos por Robert Huber describen los resultados de un estudio clínico de un sistema MHz-OCT integrado en un microscopio. Demostraron que el sistema se puede utilizar para adquirir exploraciones transversales volumétricas de OCT de alta calidad en segundos durante procedimientos quirúrgicos, con imágenes disponibles inmediatamente para su posprocesamiento.
“Vemos que nuestro sistema MHz-OCT integrado en el microscopio se utiliza no sólo en cirugías de tumores cerebrales, sino también como una herramienta en cualquier entorno de neurocirugía, porque puede detectar sangre a través de la gruesa membrana que rodea el cerebro. Puede obtener imágenes de anatomía de alto contraste. como los buques”, afirmó Drexinger, primer autor del nuevo artículo. “Esto podría mejorar significativamente los resultados de los procedimientos que requieren información detallada sobre las estructuras anatómicas debajo de la superficie del cerebro, como la estimulación cerebral profunda para la enfermedad de Parkinson”.
Aceleración de la OCT
Los investigadores llevan algún tiempo trabajando para acelerar la tecnología OCT mejorando las fuentes de luz y los sensores utilizados y desarrollando software para procesar grandes cantidades de datos. Esto dio como resultado un sistema MHz-OCT que puede adquirir más de un millón de escaneos de profundidad por segundo.
La velocidad de megahercios permite adquirir más de un millón de exploraciones de profundidad en tan solo un segundo. Esta velocidad de obtención de imágenes es posible porque el sistema incorpora un láser de bloqueo de modo de dominio de Fourier, imaginado por primera vez por Huber en 2005 durante su tesis doctoral en el MIT bajo la dirección de James G. Fujimoto, cuya OCT fue inventada por Eric Swanson y David Huang. Además, el desarrollo de la tecnología de unidad de procesamiento de gráficos (GPU) durante los últimos 15 años ha dado lugar a las capacidades computacionales necesarias para procesar la señal OCT sin procesar en imágenes legibles sin una computadora grande.
Para ver si el dispositivo MHz-OCT que desarrollaron podría usarse para visualizar los márgenes de los tumores cerebrales, los investigadores lo combinaron con un tipo especial de microscopio que los cirujanos usan para obtener una mejor visión del cerebro.
Llevándolo al quirófano.
Después de construir el sistema integrado, lo probaron con objetivos de calibración y fantasmas análogos de tejido. Satisfechos con estos resultados, probaron la seguridad del paciente y luego comenzaron un estudio clínico para investigar su aplicación en neurocirugía de resección de tumores cerebrales en 30 pacientes.
“Descubrimos que nuestro sistema se integraba bien con el flujo de trabajo habitual en el quirófano, sin problemas técnicos importantes”, afirmó Drexinger. “La calidad de las imágenes obtenidas superó nuestras expectativas, que eran bajas debido a la modernización del sistema.”
Durante el estudio clínico, los investigadores obtuvieron aproximadamente 10 TB de información histológica patológica comparada con datos de imágenes OCT. Señalan que todavía se encuentran en las primeras etapas de comprensión de los datos e imágenes que está desarrollando el nuevo sistema y de los métodos de IA para la clasificación de tejidos. Por lo tanto, pasarán años antes de que esta tecnología se utilice ampliamente para ayudar en la neurocirugía de resección de tumores cerebrales.
También están desarrollando un estudio que utilizaría el nuevo sistema para revelar la ubicación exacta de la actividad cerebral en respuesta a un estímulo externo, por ejemplo, durante una neurocirugía. Esto puede prometer aumentar la precisión de la implantación de electrodos neuroprotésicos, permitiendo un control más preciso de los dispositivos protésicos aprovechando las señales eléctricas del cerebro.
