Recientemente, un equipo de investigación formado por el Profesor Chulhong Kim del Departamento de Ingeniería Eléctrica, el Departamento de Ingeniería de TI de Convergencia, el Departamento de Ingeniería Mecánica y la Escuela de Ciencia y Tecnología de Convergencia, el Profesor Hyung Ham Kim del Departamento de Ingeniería Eléctrica, Departamento de Convergencia Ingeniería de TI y Escuela de Ciencia y Tecnología de Convergencia, Dr. Jao Kim del Departamento de Ingeniería de TI de Convergence y Dasom Heo, candidato a doctorado del Departamento de Ingeniería Mecánica de POSTECH, Severance de la Universidad de Yonsei Junto con el profesor Hee Man Kim del Yonsei Cancer Hospital, desarrolló la primera endoscopia fotoacústica de alto rendimiento del mundo basada en un transductor ultrasónico transparente. Sus hallazgos fueron publicados recientemente en la revista Avances en la ciencia.
La ecografía endoscópica se utiliza ampliamente en el tracto gastrointestinal para el diagnóstico del cáncer, pero ofrece un contraste limitado en los tejidos blandos y proporciona sólo información estructural, lo que en última instancia reduce la sensibilidad diagnóstica. Para abordar esto, varios estudios han intentado integrar la tecnología fotoacústica con la ecografía endoscópica para proporcionar información más detallada sobre la vasculatura de los tejidos, mejorando así la detección temprana del cáncer. Sin embargo, lograr imágenes fotoacústicas y de ultrasonido de alta calidad simultáneamente dentro de una sonda ultracompacta ha resultado ser un desafío.
Para obtener imágenes de alta resolución, la luz y el ultrasonido deben estar alineados en la misma dirección. Sin embargo, los esfuerzos anteriores para lograr esta alineación han enfrentado limitaciones. En última instancia, la alineación se puede lograr perforando agujeros en el transductor ultrasónico para asegurar el camino de la luz o inclinando el sistema óptico para alinear los dos caminos. Sin embargo, ambos enfoques conllevan compensaciones, que a menudo comprometen la calidad de la imagen ecográfica o fotoacústica.
En este estudio, el equipo de investigación desarrolló un transductor ultrasónico transparente ultracompacto (1 mm 2 ) capaz de proporcionar simultáneamente ultrasonido de alta resolución e imágenes fotoacústicas. Para conseguirlo utilizaron material piezoeléctrico (PMN-PT) adecuado por su alta permitividad y miniaturización. El transductor se construyó utilizando materiales transparentes, incluidos electrodos de óxido de indio y estaño y capas absorbentes de sonido de uretano, que preservan la estructura del transductor y permiten el paso de la luz. Este diseño permite obtener imágenes fotoacústicas y ecográficas de alta resolución. Los investigadores integraron con éxito sistemas ópticos y acústicos dentro de esta sonda ultracompacta y combinaron las dos vías de obtención de imágenes.
Para evaluar la tecnología, el equipo insertó el dispositivo en el canal de un endoscopio comercial y tomó imágenes del esófago porcino. Como resultado, pudieron visualizar claramente todas las capas, desde la mucosa esofágica hasta la capa muscular, con un rendimiento de ultrasonido comparable al de los endoscopios comerciales. Además, obtuvieron imágenes fotoacústicas de alta resolución incluso a largas distancias, lo que demuestra el gran potencial clínico de la endoscopia por ultrasonido fotoacústico.
“Se espera que este avance supere las limitaciones de los sistemas fotoacústicos de ultrasonido actuales y mejore drásticamente la precisión del diagnóstico”, comentó el profesor Chulhong Kim de POSTECH. “Estos resultados experimentales exitosos con un sistema de endoscopia por ultrasonido fotoacústico basado en un transductor de ultrasonido transparente son un primer paso importante hacia el desarrollo y la localización de dispositivos médicos de diagnóstico innovadores”, añadió el profesor Hae Min Kim del Hospital Oncológico de Yonsei.
Esta investigación fue apoyada por el Programa de Investigación Básica de la Fundación Nacional de Investigación de Corea, financiado por el Ministerio de Educación, el Proyecto Puente de la Fundación Nacional de Investigación de Corea, financiado por el Ministerio de Ciencia y TIC, el Programa de Investigación y Desarrollo de Dispositivos Médicos del Gobierno y BK21. Cuatro están financiados por el Ministerio de Ciencia y TIC, el Ministerio de Comercio, Industria y Energía, el Ministerio de Salud y Bienestar y el Ministerio de Seguridad de Alimentos y Medicamentos. También el Programa de Apoyo al Emprendimiento en Ciencia Profunda proporcionado por el Ministerio de Ciencia y TIC.
