Tomografía de coherencia óptica (OCT)
La tomografía de coherencia óptica (OCT) es una técnica de imagen óptica no invasiva que utiliza la propagación de luz difusa para facilitar información de alta resolución de profundidad sobre distintos materiales, como los tejidos humanos. Esta técnica ha experimentado un rápido desarrollo desde su aparición en 1991 de la mano de Huang, Fujimoto y otros investigadores del laboratorio del MIT (Massachusetts Institute of Technology). 1
En la actualidad, la OCT se utiliza en el diagnóstico y supervisión de enfermedades oculares, para evitar cegueras o, por ejemplo, para determinar la autenticidad de las perlas. Además, esta tecnología también se puede aplicar para reducir la necesidad de realizar biopsias que pueden resultar dolorosas, para guiar a los cirujanos a la hora de mejorar la precisión de sus intervenciones y, por consiguiente, reducir el tratamiento postoperatorio y para obtener imágenes dentales de gran resolución sin sufrir los efectos secundarios de las radiografías. La OCT constituye un método inocuo. 1
Interferómetro de Twyman-Green
La tomografía de coherencia óptica se basa en un principio interferométrico, el interferómetro de Twyman-Green, que se utiliza para seleccionar luz reflejada a una determinada profundidad en el tejido de entre los datos obtenidos. La profundidad seleccionada es variable y la posición examinada puede moverse a lo largo del rango de profundidad de interés, mientras que el haz de luz se desplaza lateralmente. 1
Los ultrasonidos y la OCT son métodos análogos ya que ambas modalidades de imagen obtienen información sobre el interior de tejidos enviando ondas a los mismos y analizando el tiempo de vuelo y la intensidad de las resonancias que se retrodispersan en el sistema. De este modo, se pueden generar imágenes transversales y reconstrucciones 3D de la anatomía del tejido microscópico utilizando los datos adquiridos y las técnicas de reconstrucción de imágenes. La OCT ofrece imágenes en tiempo real con una resolución normalmente superior a los 10-20 µm, si bien se han conseguido imágenes con una profundidad de resolución de 1 µm o inferior. La profundidad de penetración está muy relacionada con el tejido y normalmente está limitada a unos pocos milímetros. 2
La resolución de la OCT está directamente relacionada con el tipo de fuente de luz utilizada en el sistema y puede variar entre fuentes estándar de 15 µm y fuentes con un espectro de emisiones de gran ancho de banda de 1 µm. Normalmente, este tipo de resolución es suficiente para facilitar información detallada sobre las características histológicas de los tejidos humanos y para realizar un diagnóstico de su estado. Se puede alcanzar un límite físico en la profundidad de penetración que viene motivado por la atenuación exponencial de la luz en este tipo de medios. En la mayoría de tejidos, este valor se establece en el rango de los 0,7-2,0 mm y varía dependiendo de las características del tejido, de la intensidad y de la gama de longitud de onda de la fuente, de la velocidad de obtención de la imagen y del modo en el que se implementa la OCT. 3, 4
El origen de esta técnica está directamente relacionado con la tecnología de comunicación óptica, y más concretamente, con el verdadero predecesor de la OCT, la reflectometría óptica en dominio de tiempo, que se utiliza para analizar canales de fibra óptica. La evolución de una a dos dimensiones fue el concepto fundamental que permitió la aparición del término tomografía de coherencia óptica como nombre estándar de la técnica. 3, 4
Los sistemas OCT se dividen fundamentalmente en tres categorías: de dominio del tiempo (TD OCT), de dominio de Fourier (FD OCT) y de fuente de barrido (SS OCT). El primer tipo, el de dominio de tiempo, es el más intuitivo y es el que se corresponde más literalmente con la descripción facilitada anteriormente. Se utiliza un elemento de retardo variable del sistema interferométrico para seleccionar señales ópticas con un determinado camino óptico. Tradicionalmente, la construcción de este tipo de elemento de retardo variable se realizaba básicamente de forma mecánica y se utilizaban espejos en movimiento. Las velocidades de adquisición de datos son de unos pocos de cientos de líneas por segundo, lo que se corresponde con una o dos imágenes por segundo. Esta frecuencia de fotogramas no es suficiente para evitar artefactos de movimiento en muchas aplicaciones. 5
OCT system
Los sistemas de dominio de Fourier utilizan la relación entre el espectro de frecuencia de la luz recogida y la distribución espacial de la intensidad retrodispersada para eliminar el elemento de retardo variable. Esto se puede obtener utilizando un espectrógrafo óptico de gran resolución y aplicando la transformada de Fourier a los datos adquiridos. Esta modalidad permite obtener velocidades de imagen superiores a los sistemas mecánicos de dominio de tiempo y la teoría demuestra una mayor sensibilidad que ofrece un ligero aumento de la profundidad de penetración debido a un aumento intrínseco en la relación señal-ruido. Sin embargo, para conseguir esto se necesita un mayor esfuerzo en la implementación debido a la incertidumbre proveniente de la transformación inversa del espectro, lo que conlleva a necesitar una resolución mucho mayor en el espectrógrafo. Los sistemas de fuente de barrido utilizan láseres con una longitud de onda variable que pueden barrerse en un campo espectral de interés. Como concepto, son muy parecidos a los de dominio de Fourier con la particularidad de que la selección de la longitud de onda se realiza en la fuente en lugar de en el detector. 5
DermaLumics logra innovaciones técnicas sin precedentes al combinar las técnicas de dominio de Fourier y dominio de tiempo, alcanzando así un gran impacto en los costes de fabricación, así como en la fiabilidad y tamaño de los sistemas finales. DermaLumics ha desarrollado una plataforma única de tecnología fotónica que permite una importante miniaturización de los componentes ópticos y del sistema para la OCT sin que se ponga en peligro el rendimiento. Esto se consigue utilizando la óptica integrada con el apoyo de un proceso de micro-fabricación. Se puede montar un sistema completo incluyendo óptica enfocable en un empaquetado de tipo mariposa del tamaño de una caja de cerillas. Los componentes, subsistemas y productos que constituyen estos avances tecnológicos están protegidos por una serie de patentes en las diferentes fases del proceso de aplicación. Estos activos tecnológicos permiten también la creación de nuevos productos y mercados con gran potencial de crecimiento. 5
En términos generales, los sistemas de tomografía de coherencia óptica utilizan señales intensas y procesamiento de imágenes, mientras que la electrónica necesaria es apropiada para la implementación utilizando procesadores de señales y conceptos de sistema en chip. 5
La tomografía de coherencia óptica se puede utilizar para obtener información sobre una gran variedad de características del tejido humano, sobre todo la información histológica estructural, la velocidad de circulación en fluidos corporales (en particular, la sangre), los efectos de polarización (birrefringencia), la elastografía y la espectroscopia. En comparación con los sistemas de tomografía por ordenador basada en rayos X, la OCT es un sistema más económico, preciso y rápido en términos de adquisición de imágenes, así como totalmente inocuo para el paciente. Comparada con la tomografía de difusión óptica, la resolución es muy superior y los volúmenes estudiados son más reducidos y definidos con mayor precisión. En contraste con los ultrasonidos, la OCT ofrece importantes ventajas en términos de resolución. Otros de los puntos fuertes de la OCT son la capacidad para generar imágenes sin necesidad de que exista contacto físico entre la sonda y el tejido (al contrario que con los ultrasonidos), así como la naturaleza altamente intuitiva de las imágenes que se obtienen. Los médicos y pacientes pueden entenderlas inmediatamente y ahí es donde la técnica proporciona un importante valor didáctico. 5
Si bien la OCT es una técnica relativamente nueva que comenzó a desarrollarse en el sector médico en 1991, se ha convertido en una herramienta de imagen con un gran futuro. Las aplicaciones clínicas de mayor éxito se centran en el estudio de la retina en el campo de la oftalmología y en las recientes imágenes intravasculares utilizadas en cardiología o dermatología, algo que ha supuesto un rápido crecimiento del mercado. Después de las experiencias iniciales con distintas enfermedades inflamatorias en el campo de la dermatología, como la psoriasis y la dermatitis, ha comenzado a aplicarse la OCT en la investigación del cáncer de piel. 5
DermaLumics se centra en la dermatología y, más concretamente, en el diagnóstico del cáncer de piel no melanoma y en la definición de los bordes de los tumores. 5