Prometedora tecnología de imaginología para diagnóstico de enfermedad cardiovascular y la diabetes

Los investigadores han desarrollado un nuevo tipo de tecnología de imaginología para diagnosticar la enfermedad cardiovascular y otras enfermedades midiendo las señales de ultrasonido de moléculas expuestas a un láser de pulsaciones rápidas.

El nuevo método puede ser usado para tomar imágenes tridimensionales (3D) precisas de las placas del lecho de las arterias, según el Dr. Ji-Xin Cheng, un profesor asociado de ingeniería biomédica y química de la Universidad Purdue (West Lafayette, IN, EUA). Otras modalidades de imaginología, que proporcionan datos moleculares, son incapaces de penetrar la profundidad del tejido lo suficiente para revelar la estructura tridimensional de las placas, pero poderlo hacer mejoraría el posible diagnóstico. “Tendría que cortarse una sección transversal de una arteria para ver realmente la estructura tridimensional de la placa”, dijo el Dr. Cheng. “Obviamente, que no puede ser usada en pacientes vivos”.

La imaginología revela la presencia de enlaces carbono-hidrógeno en las moléculas de lípidos en las placas arteriales que causan enfermedad cardiaca. El método también debe ser usado para detectar moléculas grasas en los músculos para diagnosticar diabetes y para otras enfermedades relacionadas con los lípidos, incluyendo enfermedades neurológicas y trauma cerebral. La técnica también revela enlaces nitrógeno-hidrógeno que componen las proteínas, significando que la herramienta de imaginología también debe ser útil para diagnosticar otras enfermedades y estudiar el papel del colágeno en la formación de la cicatriz. “Podernos centrar en enlaces químicos específicos nos abrirá una dirección completamente nueva para el campo”, dijo el Dr. Cheng.

Los hallazgos son detallados en un artículo publicado el 17 de Junio de 2011, en la revista Physical Review Letters. Los hallazgos representan la culminación de cuatro años de investigación liderada por el Dr. Cheng y el estudiante de doctorado, Han-Wei Wang.

La técnica usa pulsaciones láser de nanosegundos en el rango cercano al infrarrojo del espectro. El láser genera vibraciones moleculares o longitudes de onda que no son absorbidas por la sangre. El láser pulsado hace que el tejido se caliente y se expanda localmente, generando ondas de presión en la frecuencia del ultrasonido que pueden ser captadas con un dispositivo llamado transductor. “Estamos trabajando para miniaturizar el sistema de modo que podamos construir un endoscopio para poner en los vasos sanguíneos usando un catéter”, dijo el Dr. Cheng. “Esto nos permitiría ver la naturaleza exacta de la formación de la placa en las paredes de las arterias para cuantificar mejor y diagnosticar la enfermedad cardiovascular”.

El Dr. Lihong Wang, un profesor de ingeniería biomédica de la Universidad de Washington en St. Louis (MO, EUA), es un pionero del uso de la imaginología fotoacústica de los vasos sanguíneos basada en la absorción de la luz por los electrones en la hemoglobina.

Los investigadores de Purdue son los primeros en mostrar que una señal fotoacústica fuerte puede aumentar la absorción de la luz por los enlaces químicos en las moléculas. El láser cercano al infrarrojo causa suficiente calor para generar ultrasonido pero no el suficiente para dañar el tejido. “Puede medir el tiempo de retraso entre el láser y las ondas de ultrasonido, y esto le da una distancia precisa, la que le permite visualizar las capas de los tejidos para imágenes tridimensionales”, dijo el Dr. Cheng. “Se hace un examen y se obtienen todas las secciones transversas. Nuestro blanco inicial es la enfermedad cardiovascular, pero hay otras aplicaciones potenciales, incluyendo diabetes y condiciones neurológicas”.

El método representa una mejora importante con respecto a otra técnica de imaginología, llamada dispersión coherente anti-Stokes Raman (CARS), que ha sido usada por el laboratorio establecido en Purdue para estudiar la formación de placa, en las arterias, en 3D.

Los hallazgos del estudio están basados en investigación con tejidos de cerdos en muestras de laboratorio y también con moscas de la fruta vivas. “Se puede ver grasa dentro de la larva de la mosca, representando el potencial para estudiar cómo la obesidad afecta la fisiología en los humanos”, anotó el Dr. Cheng.

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Purdue University