Microscopio quirúrgico especial ve a través de la sangre para distinguir tejidos, huesos, nervios y tejidos blandos infestados de bacterias

Un nuevo proyecto colaborativo, 'BetterView', está trabajando en un microscopio quirúrgico especial para detectar colesteatomas, una forma agresiva de otitis media crónica que desencadena la inflamación del oído medio, y biopelículas bacterianas y eliminarlas de forma segura. El microscopio quirúrgico especial utiliza luz infrarroja de onda corta para iluminar sangre, biopelículas bacterianas, cartílagos y tejidos blandos; mostrarlos espacialmente; y hacerlos distinguibles entre sí.

El llamado sistema de microscopio SWIR está siendo desarrollado bajo el proyecto colaborativo de una red de investigación que incluye la Universidad de Bielefeld (Bielefeld, Alemania) y está coordinado por Munich Surgical Imaging (MSI, Munich, Alemania) con el objetivo de combatir la contaminación bacteriana. SWIR significa Infrarrojo de onda corta (por sus siglas en inglés). La cirugía mínimamente invasiva funciona con las incisiones cutáneas más pequeñas, de modo que apenas se lesiona el tejido durante las operaciones. Los microscopios ópticos ayudan a los cirujanos a examinar el área que operarán. Iluminan el campo quirúrgico y transfieren una imagen de alta resolución a una pantalla. Sin embargo, hasta ahora, la microscopía quirúrgica ha trabajado casi exclusivamente con luz del rango espectral visible. Los microscopios disponibles actualmente alcanzan sus límites cuando una superficie está cubierta por sangrado o contaminada por bacterias. Para brindar a los cirujanos una visión clara en tales situaciones, el proyecto 'BetterView' está desarrollando el nuevo microscopio quirúrgico SWIR.

El equipo está construyendo y utilizando microscopios de alta resolución mientras también desarrolla el software para el procesamiento de imágenes. Los microscopios con sensores como el microscopio quirúrgico SWIR primero deben analizar y procesar automáticamente la señal de la imagen registrada. Para que el microscopio quirúrgico pueda mostrar las señales infrarrojas de onda corta, el equipo está desarrollando su propio software que filtra la luz fuera del espectro infrarrojo de onda corta y calcula una vista tridimensional de la imagen. El software tiene que mostrar la imagen de video en tiempo real para que los cirujanos en el quirófano puedan trabajar con precisión y ver sin demora lo que su intervención está haciendo en el campo quirúrgico.

Para probar el microscopio quirúrgico SWIR en la práctica, el proyecto lo utilizará inicialmente para tratar el colesteatoma, una inflamación crónica del oído medio que produce pus. En etapas posteriores, la inflamación también puede provocar parálisis facial, meningitis y abscesos intracraneales. El colesteatoma, generalmente acompañado de destrucción ósea severa, puede ser causado por una infección del oído medio o por las retracciones de la membrana timpánica que se extienden hacia el oído medio. Los microscopios quirúrgicos, que funcionan solo con el rango de luz visible para los humanos, normalmente se usan para diagnóstico, cirugía y seguimiento de atención. Si un colesteatoma se inflama por bacterias, crecerá más rápido y dañará los huesos adyacentes con mayor severidad. Sin embargo, el grado en que se ha propagado la colonización bacteriana a menudo no es visible con microscopios estándar debido, por ejemplo, al sangrado que oscurece la biopelícula.

Además de la microscopía, los especialistas también utilizan la tomografía computarizada (TC) e imágenes de resonancia magnética (RM) para diagnosticar el colesteatoma. Sin embargo, esto no puede distinguir un posible líquido en el oído medio de un colesteatoma. La resonancia magnética también se usa para prepararse para la cirugía. Aunque proporciona una resolución más alta que la TC, la desventaja es que no puede mostrar los detalles de los huesecillos con suficiente precisión. El equipo del proyecto espera una serie de ventajas del nuevo microscopio SWIR. Su capacidad para ver a través de la sangre y distinguir tejidos, huesos, nervios y tejidos blandos infestados de bacterias es particularmente importante.

MSI provee un microscopio quirúrgico que ya se usa en cirugía y proporciona imágenes de alta resolución. El nuevo proyecto se basa en este desarrollo. En comparación con los microscopios convencionales, el futuro microscopio SWIR también podrá ver a través de los tejidos blandos. Esto hará posible examinar también áreas ópticamente ocultas. Luego, los cirujanos podrán ver si el material óseo en el oído interno ha sido colonizado o dañado por bacterias. Además, el microscopio debe aumentar la seguridad del paciente. Si los cirujanos pueden ver y distinguir el oído interno con precisión, hay menos riesgo de dañar estructuras sensibles como el nervio facial o los laberintos del oído interno.

“Una generación avanzada de sensores de imagen ahora hace posible equipar los microscopios quirúrgicos con una nueva función: procesar y mostrar imágenes en el espectro de luz infrarroja de onda corta en tiempo real”, dijo el profesor Dr. Thomas Huser de la Facultad de Física de la Universidad de Bielefeld.

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Munich Surgical Imaging