Vista de una fibra después de ser corregida para la dispersión - crédito Physics World
Un
endoscopio hecho de una sola fibra óptica de 200 micrones de espesor, fue realizado por investigadores
de Corea del Sur y los EE.UU. El dispositivo ofrece la posibilidad de
ver imágenes del cuerpo humano donde el
endoscopio no ha llegado antes y, además, sus potentes algoritmos de
procesamiento de imágenes también puede permitir que el dispositivo tome imágenes holográficas.
El
método actual tiene varios inconvenientes, por ejemplo, no funciona si la fibra
se dobla de manera
La
endoscopia es un procedimiento médico ampliamente utilizado que consiste en un
delgado y flexible, a menudo, tubo que se inserta en el cuerpo para obtener
imágenes de tejidos internos mediante la luz que lleva la fibra.
Aunque
hay varios tipos diferentes de endoscopio, todos ellos necesitan tener una
opción de como iluminar el tejido que interesa y al mismo tiempo, poder
transmitir la imagen fuera del cuerpo.
En
situaciones que implican tejidos muy delicados, un endoscopio de fibra extremadamente delgada, puede
ofrecer un mejor beneficio médico.
En
principio, un endoscopio puede estar hecho de sólo una única fibra óptica, de
modo que una fibra con un diámetro de 200 micras, por ejemplo, sería capaz de
recoger y transmitir una imagen que cubra unas 200 micras de diámetro; el problema de utilizar una única fibra, es que algo de la luz que viaja por la fibra
se dispersa por defectos y se distorsionan más allá del reconocimiento.
Wonshik
Choi y sus colegas de la
Universidad de Corea en Seúl, junto con investigadores de la Universidad de
Pennsylvania y el Instituto de Tecnología de Massachusetts, ya lo han hecho, al
encontrar una forma de caracterizar estos procesos de dispersión y usar esta información para reconstruir la imagen.
Hacer un seguimiento de la dispersión
Al
tener una única fibra que se utiliza como endoscopio, este tiene que ser
calibrado fuera del cuerpo por el disparo de un láser en un extremo de la fibra
y la medición del brillo y la fase de la luz que emerge en el otro extremo
utilizando una cámara especial. Este proceso se repite en un intervalo de
ángulos incidentes; los datos resultantes, se utilizan para crear una
"matriz de transmisión" que describe cómo la luz se abre paso a
través de la fibra.
Aunque
esta matriz es suficiente para reconstruir una imagen que emerge de la fibra,
el problema es cuando se utiliza el endoscopio en el interior del cuerpo y el
tejido se ilumina con un haz de láser enviado por la fibra. Esta luz se
dispersa, haciendo que el tejido se ilumine con un "moteado" patrón
de manchas claras y oscuras. Por tanto, para asegurar que el tejido esté
totalmente iluminado, el ángulo incidente de este láser también ha de variar
en forma eficaz, para escanear el patrón moteado a través del tejido.
Bono Holográfico
Una
de las ventajas de obtener datos múltiples sobre un rango de ángulos incidentes
es que la información se puede utilizar para construir una imagen holográfica
del tejido, sin tener que escanear la punta de la fibra. El equipo probó
el método, con el que demuestra que se puede resolver un patrón de prueba
estándar que contiene una serie de formas, algunas tan pequeñas como 2,2 micras de diámetro. Los
investigadores entonces utilizaron la puesta a punto para la imagen del tejido
del intestino de ratas, siendo capaces de utilizar la holografía 3D para
estudiar las estructuras del tejido.
Un
inconveniente importante del endoscopio - de acuerdo con Choi - es que la fibra
no puede ser doblada de manera significativa a partir de la forma en que se
realizó la calibración. Como resultado,
el endoscopio debe ser rígido, forma que es incapaz de aprovechar al máximo la
flexibilidad de la fibra. Choi dijo aphysicsworld.com que el equipo está estudiando varias soluciones.
"El enfoque más prometedor, en mi
opinión, es la calibración in situ de la fibra", dice. Esto implica inyectar la fibra en el tejido permitiendo que
se doble. La matriz de transmisión para
esa curvatura específica entonces se obtendría por el disparo de un rayo láser a
través de la fibra, que permite la medición de la luz reflejada de vuelta hasta
la punta de la fibra de la superficie interior.
Diagnóstico de la enfermedad
El
equipo también está desarrollando un endoscopio rígido y Choi dice que, además
de su extrema delgadez, el dispositivo puede obtener imágenes con una mayor
resolución espacial que los instrumentos existentes. "Podemos
alcanzar una resolución por debajo de 1 micra y con esto se facilitará en vivo el diagnóstico de la enfermedad ", comenta.
Allard
Mosk de la Universidad
de Twente, en los Países Bajos, considera que una ventaja importante del
endoscopio de Choi es que combina un diseño simple con el tratamiento
informático. "Uso
de una computadora para corregir las distorsiones ópticas es mucho más barato
cuando se producen en masa, manteniendo la calidad de los endoscopios ópticos;
un bajo costo de los endoscopios pueden ser un salvavidas para los países en
desarrollo” explica.
Mosk
y sus colegas desarrollaron un método de obtención de imágenes a través de los
materiales biológicos, que son normalmente opacos a la luz. Su técnica también implica motas de exploración de un objeto
y Mosk sugiere que podría ser combinada con el endoscopio para permitir una
visión aún más clara, particularmente, cuando la punta no puede ser llevada
hasta el tejido que interesa y la luz pasa a través de la intervención
material.
El
endoscopio se describe en la revista Physical Review Letters .
Fuente:Physics
World (autor -Hamish Johnston editor)
