Sistema OCT rápido integrado en microscopio neuroquirúrgico identifica márgenes tumorales durante cirugía cerebral

La tomografía de coherencia óptica (OCT, por sus siglas en inglés) es un método de obtención de imágenes no invasivo que genera imágenes transversales de alta resolución del tejido, lo que permite visualizar las estructuras que se encuentran debajo de la superficie. Si bien esta tecnología se utiliza ampliamente en campos como la oftalmología y la cardiología, la mayoría de los sistemas de OCT disponibles comercialmente solo pueden capturar alrededor de 30 imágenes bidimensionales (2D) por segundo. Los investigadores han logrado un avance significativo al integrar un sistema de OCT de velocidad de megahercios (MHz-OCT) en un microscopio neuroquirúrgico estándar, demostrando su valor clínico. Este avance marca un paso importante hacia la creación de un dispositivo OCT capaz de identificar los márgenes de los tumores durante la cirugía cerebral.

Los investigadores de la Universidad de Lübeck (Lübeck, Alemania) han estado trabajando para mejorar la velocidad de la tecnología OCT mediante la mejora de sus fuentes de luz, sensores y el desarrollo de software para gestionar las grandes cantidades de datos generados. Sus esfuerzos llevaron a la creación de un sistema integrado de MHz-OCT que puede utilizarse durante la cirugía para producir imágenes transversales OCT volumétricas de alta calidad en segundos, con los escaneos disponibles de inmediato para el posprocesamiento. Como se detalla en la revista Biomedical Optics Express, el sistema MHz-OCT puede lograr más de un millón de escaneos de profundidad por segundo. Esta increíble velocidad de obtención de imágenes se logra gracias a la incorporación de un láser de bloqueo de modo de dominio de Fourier, un concepto desarrollado originalmente por los investigadores en 2005. Además, los avances en la tecnología de la unidad de procesamiento gráfico (GPU) en los últimos 15 años han proporcionado la potencia computacional necesaria para procesar señales OCT en imágenes legibles sin necesidad de una configuración informática voluminosa.

Para evaluar si su sistema MHz-OCT podría ayudar a identificar los márgenes de los tumores cerebrales, los investigadores lo integraron con un microscopio especializado que los cirujanos utilizan para mejorar la visualización durante la cirugía cerebral. Después de construir con éxito el sistema, lo probaron en objetivos de calibración y fantasmas de tejido análogo. Una vez que estas pruebas demostraron ser exitosas, pasaron a realizar pruebas de seguridad en pacientes y, finalmente, lanzaron un estudio clínico que involucró a 30 pacientes sometidos a resección de tumores cerebrales. Durante el estudio, los investigadores recolectaron alrededor de 10 terabytes de datos de imágenes OCT, que se correlacionaron con la información patológica histológica correspondiente. Descubrieron que el sistema se adaptó perfectamente al flujo de trabajo habitual del quirófano y superó sus expectativas en términos de calidad de imagen.

A pesar de estos resultados prometedores, los investigadores reconocen que aún están en las primeras etapas de comprensión de los datos y las imágenes producidas por el nuevo sistema. Actualmente están desarrollando métodos de IA para clasificar el tejido, lo cual llevará tiempo perfeccionar. Como resultado, todavía pueden pasar varios años antes de que esta tecnología sea ampliamente adoptada para las cirugías de resección de tumores cerebrales. Además, el equipo de investigación está preparando un nuevo estudio para utilizar el sistema en la demostración de la ubicación precisa de la actividad cerebral en respuesta a estímulos externos durante la neurocirugía. Esto podría mejorar la precisión de la implantación de electrodos neuroprotésicos, lo que permitiría un mejor control de los dispositivos protésicos al conectarlos a las señales eléctricas del cerebro.

“Creemos que nuestro sistema MHz-OCT integrado en microscopio no solo se utilizará en cirugías de tumores cerebrales, sino como una herramienta en cualquier ámbito de neurocirugía, ya que puede obtener imágenes de alto contraste de la anatomía, como los vasos sanguíneos, a través de la gruesa membrana que rodea el cerebro”, dijo Wolfgang Draxinger, de la Universidad de Lübeck. “Esto podría mejorar significativamente los resultados de los procedimientos que requieren información detallada sobre las estructuras anatómicas debajo de la superficie del cerebro, como la estimulación cerebral profunda para la enfermedad de Parkinson”.