Desarrollan un dispositivo ligero y portátil capaz de capturar imágenes de los fotorreceptores

Dispositivo portátil para capturar imágenes de los fotorreceptores
THEODORE DUBOSE, DUKE UNIVERSITY
Publicado 23/08/2018 17:24:38CET

MADRID, 23 Ago. (EUROPA PRESS) -

Investigadores del departamento de Ingeniería Biomédica y Oftalmología de la Universidad de Duke (Estados Unidos) han desarrollado y probado con éxito el primer instrumento de oftalmología portátil con tecnología de óptica adaptativa que mejora la resolución y permite obtener imágenes de los fotorreceptores individuales en el ojo.

Según apuntan los responsables del estudio en un artículo en la revista 'Optica', editada por la Sociedad Óptica Estadounidense, el nuevo instrumento portátil permitirá "un mejor diagnóstico de enfermedades oculares y podría permitir la detección temprana de enfermedades y traumas relacionados con el cerebro".

El nuevo instrumento es liviano y mide solo 10 por 5 por 14 centímetros. Probaron el dispositivo en niños y adultos, demostrando su capacidad para capturar imágenes de incluso los fotorreceptores muy pequeños cerca del centro de la retina, que desempeñan un papel clave en la visión.

Los fotorreceptores, neuronas especializadas que convierten la luz que ingresa al ojo en señales enviadas al cerebro, son las únicas neuronas en el cuerpo de las que se pueden obtener imágenes de forma no invasiva. Los fotorreceptores de imágenes no solo son importantes para el diagnóstico de enfermedades oculares, sino que también pueden proporcionar información sobre los procesos que ocurren en el cerebro.

Los estudios preliminares han demostrado que se pueden observar cambios en la retina durante las primeras etapas de enfermedades como el Alzheimer y después de lesiones cerebrales traumáticas, como las conmociones cerebrales. "Hasta ahora, los sistemas de imágenes requeridos para imágenes de fotorreceptores de alta resolución consistían en componentes grandes y pesados sobre una mesa óptica que solo podían usarse con adultos cooperativos sentados en posición vertical. Nuestro sistema portátil podría expandir esta importante técnica de imágenes a niños y bebés, así como a adultos que quizás no puedan sentarse en posición vertical y mirar al frente", asegura el líder del equipo de investigación, Sina Farsiu.

El sistema podría usarse en personas que están recostadas mientras se someten a cirugía, por ejemplo. También podría ayudar a los médicos a evaluar rápidamente posibles traumas cerebrales, como los jugadores de fútbol que salen del campo con lesiones en la cabeza.

"Debido a la resolución limitada de la resonancia magnética, el método estándar para obtener imágenes del cerebro en personas vivas, la evaluación de la enfermedad o el trauma en el cerebro no se puede hacer a nivel de las células individuales. Sin embargo, en la retina, los fotorreceptores individuales se pueden obtener imágenes a una resolución 100 veces mayor que el uso de imágenes del cerebro, lo que permite ver cambios muy sutiles", detalla Farsiu.

REDUCIENDO LA ÓPTICA

Para obtener imágenes de los fotorreceptores hoy en día, los médicos usan comúnmente un dispositivo conocido como óptica de escaneo adaptativo láser oftalmoscopio (AOSLO). Aunque la óptica adaptativa mejora en gran medida la resolución en comparación con un oftalmoscopio láser de barrido estándar, "los componentes ópticos necesarios también aumentan el tamaño, el peso y el costo del sistema en general", señalan los investigadores.

La tecnología de óptica adaptativa aumenta la calidad de la imagen mediante el uso de un componente óptico llamado sensor de frente de onda para detectar la distorsión de la luz causada por el ojo. A continuación, se utiliza un espejo deformable que cambia rápidamente de forma para compensar la distorsión de la luz detectada, lo que genera imágenes más nítidas.

Para reducir los componentes dentro de un AOSLO, los investigadores desarrollaron un nuevo algoritmo que realiza la detección de frente de onda. "Otros investigadores han demostrado que el sensor de frente de onda puede ser reemplazado por un algoritmo, pero estos algoritmos no han sido lo suficientemente rápidos como para ser utilizados en un dispositivo de mano. El nuestro es mucho más rápido que las técnicas utilizadas anteriormente e igual de preciso", indica Farsiu.

Los investigadores también incorporaron un espejo deformable basado en sistemas microelectromecánicos (MEMS) que mide solo 10,5 milímetros de diámetro. "El diseño óptico y mecánico combinado con nuestro nuevo algoritmo hizo posible crear este dispositivo. Los sistemas ópticos adaptativos son muy sensibles a las vibraciones o movimientos leves, pero diseñamos nuestro sistema para que sea muy estable. La óptica permanece alineada cuando se transporta el sistema, y también puede compensar los movimientos de las manos durante el uso", exponne el experto en óptica de Duke y miembro del equipo Joseph Izatt.

IMÁGENES EN PERSONAS

Usaron su nuevo sistema, llamado HAOSLO, para obtener imágenes de las retinas de 12 voluntarios adultos sanos y dos niños bajo anestesia. La aplicación del sistema en un niño de 31 meses representa el primer uso de la óptica adaptativa para los fotorreceptores de imágenes en niños.

Los fotorreceptores en los ojos de adultos gradualmente se vuelven más pequeños hacia un área en el centro de la retina conocida como fóvea. El sistema HAOSLO fue capaz de obtener imágenes de fotorreceptores tan cerca como 1,4 grados excéntricos de la fóvea, donde los fotorreceptores tienen un espaciamiento promedio de solo 4,5 micrones. Lo más cercano que se había logrado sin una óptica adaptativa era 3,9 grados.

Antes de comenzar ensayos clínicos a gran escala con este instrumento, los investigadores planean incorporar modalidades de imagen adicionales útiles para detectar enfermedades.