Os pesquisadores demonstraram que a tecnologia de fibra óptica existente pode ser usada para produzir imagens microscópicas em 3-D de tecido dentro do corpo, pavimentando o caminho para biópsias ópticas 3-D.

Ao contrário das biópsias normais, onde o tecido é coletado e enviado para um laboratório para análise, As biópsias ópticas permitem que os médicos examinem os tecidos vivos do corpo em tempo real.

Esta abordagem minimamente invasiva usa microendoscópios ultrafinos para examinar o interior do corpo para diagnóstico ou durante a cirurgia, mas normalmente produz apenas imagens bidimensionais.

Pesquisa liderada pela RMIT University em Melbourne, Austrália, agora revelou o potencial 3-D da tecnologia de microendoscópio existente.

Publicado em Avanços da Ciência , o desenvolvimento é um primeiro passo crucial para biópsias ópticas 3-D, para melhorar o diagnóstico e a cirurgia de precisão.

O autor principal, Dr. Antony Orth, disse que a nova técnica usa uma abordagem de imagem de campo de luz para produzir imagens microscópicas em visão estereoscópica, semelhante aos filmes 3-D que você assiste usando óculos 3-D.

"A visão estéreo é o formato natural da visão humana, onde olhamos para um objeto de dois pontos de vista diferentes e os processamos em nossos cérebros para perceber a profundidade, "disse Orth, um pesquisador no nó RMIT do ARC Centro de Excelência para BioFotônica em Nanoescala (CNBP).

"Mostramos que é possível fazer algo semelhante com as milhares de minúsculas fibras ópticas de um microendoscópio.

"Acontece que essas fibras ópticas capturam imagens naturalmente de várias perspectivas, dando-nos percepção de profundidade em microescala.

"Nossa abordagem pode processar todas essas imagens microscópicas e combinar os pontos de vista para fornecer uma visualização renderizada em profundidade do tecido que está sendo examinado - uma imagem em três dimensões."

Como funciona

A pesquisa revelou que os feixes de fibra óptica transmitem informações 3-D na forma de um campo de luz.

O desafio para os pesquisadores era então aproveitar as informações registradas, desembaralhe-o e produza uma imagem que faça sentido.

Sua nova técnica não só supera esses desafios, ele funciona mesmo quando a fibra óptica se curva e flexiona - essencial para uso clínico no corpo humano.

A abordagem baseia-se em princípios de imagem de campo de luz, onde tradicionalmente, várias câmeras olham para a mesma cena de perspectivas ligeiramente diferentes.

Os sistemas de imagem de campo de luz medem o ângulo dos raios que atingem cada câmera, registrar informações sobre a distribuição angular da luz para criar uma "imagem de múltiplos pontos de vista".

Mas como você registra essas informações angulares por meio de uma fibra óptica?

"A principal observação que fizemos é que a distribuição angular da luz está sutilmente escondida nos detalhes de como esses feixes de fibra óptica transmitem luz, "Orth disse.

"As fibras basicamente 'lembram' como a luz foi enviada inicialmente - o padrão da luz do outro lado depende do ângulo em que a luz entrou na fibra."

Com isso em mente, Os pesquisadores e colegas do RMIT desenvolveram uma estrutura matemática para relacionar os padrões de saída ao ângulo do raio de luz.

"Medindo o ângulo dos raios que entram no sistema, podemos descobrir a estrutura 3-D de uma amostra fluorescente microscópica usando apenas as informações em uma única imagem, "Professor Brant Gibson, Pesquisador Chefe e Diretor Adjunto do CNBP, disse.

"Portanto, esse feixe de fibra óptica atua como uma versão miniaturizada de uma câmera de campo de luz.

"O interessante é que nossa abordagem é totalmente compatível com os feixes de fibra óptica que já estão em uso clínico, portanto, é possível que as biópsias ópticas 3-D possam ser uma realidade mais cedo ou mais tarde. "

Além de aplicações médicas, o dispositivo de imagem de campo de luz ultrafino pode ser potencialmente usado para microscopia de fluorescência 3-D in vivo em pesquisas biológicas.