sábado, 24 de noviembre de 2012

ENDOSCOPIO DE UNA FIBRA ÓPTICA QUE VA DONDE NINGÚN ENDOSCOPIO HA IDO ANTES



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)