Os pesquisadores demonstraram um novo endoscópio que combina exclusivamente imagens fotoacústicas e fluorescentes em um dispositivo da espessura de um cabelo humano. O dispositivo pode um dia fornecer novos insights sobre o cérebro, permitindo que a dinâmica do sangue seja medida ao mesmo tempo que a atividade neuronal.

"A combinação dessas modalidades de imagem pode melhorar nossa compreensão da estrutura e do comportamento do cérebro em condições específicas, como após o tratamento com um medicamento direcionado, "disse o líder da equipe de pesquisa Emmanuel Bossy do CNRS / Université Grenobe Alpes Laboratoire Interdisciplinaire de Physique." O tamanho pequeno do endoscópio ajuda a minimizar os danos ao tecido ao inseri-lo no cérebro de pequenos animais para imagens. "

No jornal The Optical Society (OSA) Biomedical Optics Express , Equipe de pesquisa de Bossy, em colaboração com a equipe de Paul C. Beard da University College London, descrever seu novo endoscópio multimodal e mostrar que ele pode adquirir imagens fotoacústicas e fluorescentes de glóbulos vermelhos e esferas fluorescentes.

Duas imagens são melhores do que uma

A aquisição de imagens fluorescentes e fotoacústicas com o mesmo dispositivo fornece imagens co-registradas automaticamente com informações complementares. Sinais fluorescentes, que são criados quando um marcador fluorescente absorve luz e a reemite com um comprimento de onda diferente, são mais úteis para rotular regiões específicas do tecido. Por outro lado, imagens fotoacústicas, que capturam uma onda acústica gerada após a absorção da luz, não requerem rótulos e, portanto, podem ser usados ​​para obter imagens da dinâmica do sangue, por exemplo.

O novo endoscópio usa uma técnica chamada modelagem ótica da frente de onda para criar um ponto de luz focalizado na ponta da imagem de uma fibra ótica multimodo muito pequena. "A luz que se propaga em uma fibra multimodo é embaralhada, tornando impossível ver através da fibra, "disse Bossy." No entanto, este tipo de fibra é vantajoso para endoscopia porque é extremamente pequeno em comparação com os feixes de fibras de imagem usados ​​para muitos dispositivos médicos endoscópicos. "

Para ver através da fibra óptica multimodo, os pesquisadores usaram o modulador de luz espacial para enviar padrões de luz específicos através da fibra e criar um ponto de foco na extremidade da imagem. Quando o ponto de foco atinge a amostra, ele cria um sinal que pode ser usado para construir uma imagem ponto a ponto por varredura raster do ponto sobre a amostra. Embora outros pesquisadores tenham usado fibras multimodo para endoscopia de fluorescência, o novo trabalho representa a primeira vez que a imagem fotoacústica foi incorporada a este tipo de design de endoscópio.

Adicionando sensibilidade ao som

Os pesquisadores adicionaram imagens fotoacústicas, incorporando um adicional, fibra óptica muito fina com uma ponta de sensor especial que é sensível ao som. Como os sensores acústicos de fibra óptica disponíveis comercialmente não são sensíveis ou pequenos o suficiente para esta aplicação, os pesquisadores usaram um sensor de fibra ótica muito sensível recentemente desenvolvido pela equipe de pesquisa de Beard.

"O ponto de luz focado nos permite construir a imagem pixel por pixel e, ao mesmo tempo, aumentar a força da fluorescência e dos sinais fotoacústicos porque concentra a luz no ponto focal, "explicou Bossy." Esta luz concentrada combinada com um detector sensível tornou possível obter imagens usando apenas um pulso de laser por pixel, enquanto os sensores acústicos de fibra óptica comerciais teriam exigido muitos pulsos de laser. "

Os pesquisadores fabricaram um protótipo de microendoscópio que media apenas 250 por 125 mícrons ao quadrado e o usaram para criar imagens de esferas fluorescentes e células sanguíneas usando ambas as modalidades de imagem. Eles detectaram com sucesso várias esferas fluorescentes de 1 mícron e glóbulos vermelhos de 6 mícrons individuais.

Como a endoscopia de fluorescência no cérebro de roedores foi realizada por outros cientistas, os pesquisadores estão confiantes de que seu dispositivo de modalidade dupla funcionará em condições semelhantes. Eles agora estão trabalhando para aumentar a velocidade de aquisição do dispositivo, com o objetivo de adquirir algumas imagens por segundo.