Transductor de ultrasonido transparente para endoscopia fotoacústica y ultrasónica mejora la precisión diagnóstica

La ecografía endoscópica es una herramienta de uso común en gastroenterología para el diagnóstico del cáncer; sin embargo, ofrece un contraste limitado en tejidos blandos y únicamente proporciona información estructural, lo que reduce su sensibilidad diagnóstica. Para mejorar esto, numerosos estudios han intentado integrar la tecnología fotoacústica con la ecografía endoscópica para optimizar la visualización de la vascularización tisular, impulsando así la detección temprana del cáncer.

Sin embargo, el desafío radica en lograr imágenes fotoacústicas y ultrasónicas de alta calidad dentro de una sonda ultracompacta. Para obtener imágenes de alta resolución, tanto la luz como el ultrasonido deben estar alineados en la misma dirección. Los intentos anteriores de esta alineación han enfrentado dificultades, ya que algunas estrategias requerían perforar un agujero en el transductor ultrasónico para asegurar el paso de la luz, o inclinar el sistema óptico para alinear ambos caminos de imagen. Aunque estos métodos fueron efectivos hasta cierto punto, resultaron en compromisos que podían degradar la calidad de las imágenes de ultrasonido o fotoacústicas.

Un equipo de investigadores de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Pohang (POSTECH, Gyeongbuk, Corea) ha desarrollado la primera endoscopia fotoacústica de alto rendimiento del mundo que utiliza un transductor ultrasónico transparente. En su estudio, publicado en la revista internacional Science Advances, el equipo ha presentado un transductor ultrasónico transparente ultracompacto (1 mm²) que permite la obtención simultánea de imágenes fotoacústicas y ultrasónicas de alta resolución.

El transductor está construido con material piezoeléctrico (PMN-PT), conocido por su alta permitividad y potencial de miniaturización. En el diseño se utilizaron materiales transparentes como electrodos de óxido de indio y estaño y capas de uretano que absorben el sonido, lo que permite mantener la estructura del transductor al tiempo que permite el paso de la luz. Este diseño innovador facilita las capacidades de obtención de imágenes de alta calidad de las técnicas de ultrasonidos y fotoacústicas.

El equipo integró con éxito los sistemas ópticos y acústicos en esta sonda compacta y alineó las trayectorias de obtención de imágenes. Para probar la tecnología, insertaron el dispositivo en el canal de un endoscopio comercial y capturaron imágenes de un esófago porcino. Las imágenes revelaron una visualización clara de todas las capas, desde la mucosa esofágica hasta la capa muscular, con un rendimiento de ultrasonidos que igualaba al de los endoscopios comerciales. Además, obtuvieron imágenes fotoacústicas de alta resolución desde largas distancias, lo que demuestra el gran potencial clínico de esta tecnología de endoscopia fotoacústica-ultrasónica.

“Se espera que este avance supere las limitaciones de los sistemas de ultrasonido fotoacústico existentes y mejore drásticamente la precisión del diagnóstico”, afirmó el profesor Chulhong Kim de POSTECH.

“Estos resultados experimentales exitosos con un sistema de endoscopia fotoacústica-ultrasonido basado en un transductor de ultrasonido transparente marcan un primer paso importante hacia el desarrollo y la localización de dispositivos médicos de diagnóstico innovadores”, agregó el profesor Hee Man Kim del Hospital Oncológico de Yonsei.

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