Anales de la RANM

152 A N A L E S R A N M R E V I S T A F U N D A D A E N 1 8 7 9 EL FOTÓN EN LA REVOLUCIÓN DE LA MEDICINA DEL SIGLO XXI José Miguel López-Higuera An RANM · Año 2019 · número 136 (02) · páginas 145 a 157 En base a los citados principios de interacción luz- partículas, se puede: i) estudiar movimientos mecá- nicos controlables de las mismas incluida la rotación, la traslación y su acoplamiento mutuo bajo las fuerzas fotònica así como los pares creados por las pinzas óp- ticas que operan sobre diferentes tipos de partículas; ii) atrapar, analizar y/o tratar las partículas tales como proteínas individualizadamente, moléculas sencillas de ADN o ARN o estudiar las interacciones de proteí- nas con drogas de pocas moléculas con ADN, ARN; se estudian las interacciones ADN- proteína o ADN-pép- tido [20]. Asimismo, se están desarrollando micromá- quinas inspiradas en rotores moleculares, entre otras [21]. Todo ello, facilita y sobre todo facilitará, avances sustanciales del conocimiento y de la tecnología que contribuirán al logro de avances relevantes en las cien- cias de la vida y de la salud. Investigando mediante Imágenes Fotónicas En la búsqueda de información relevante del estado de “partes” del cuerpo humano se han desarrollado y se desarrollan técnicas mediante luz, no invasivas, de imagen médica. Entre ellas, por su extensivo uso y continua innovación mejorando sus prestaciones in- trínsecas e incorporación multimodal, se mencionará la Tomografía de Coherencia Óptica (OCT), así como la Tomografía Difusa de Alta Densidad (HD-DOT). La primera para analizar las estructuras de tejidos y la se- gunda para el estudio dinámico del cerebro, así como sus correspondientes variantes respectivas. Tomografía de Coherencia Óptica (OCT) La OCT es una de las modalidades de imágenes ópti- cas más innovadoras y emergentes debido a que per- mite explotar de manera no invasiva la riqueza de la información morfológica y funcional de los tejidos de órganos en los primeros milímetros [22]. Desde el co- mienzo de OCT se han publicado más de diez mil ar- tículos de investigación, principalmente en oftalmolo- gía, seguidos de revistas relacionadas con la tecnología y publicaciones cardiovasculares [23] habiéndose rea- lizado más de 35 millones de escaneados OCT del ojo humano [24]. La OCT utiliza técnicas de interferometría de baja co- herencia para producir una imagen bidimensional de dispersión óptica a partir de microestructuras tisula- res internas, de forma similar a como resultan las imá- genes mediante ultrasonidos pulsados y sus corres- pondientes ecos (figura 6b). OCT ofrece resoluciones espaciales longitudinales y laterales de unos pocos mi- crómetros y puede detectar señales reflejadas tan pe- queñas como aproximadamente 10 -10 de la potencia óptica incidente. La evolución de la OCT ha sido continua y especta- cular mejorando sus prestaciones y posibilidades. A modo de ejemplo, una de las últimas aportaciones, pendiente de incorporación a clínica, se ha efectuado incluyendo una lente de enfoque sintonizable (cambia la posición del foco en función de una señal eléctrica) lo que facilita la obtención imágenes 3D in vivo versá- tiles tanto del segmento anterior del ojo como de la re- tina. Gracias al control dinámico del foco del haz ópti- co se obtienen visualización de los detalles vítreos, por ejemplo, en la unión vítreo- lenticular y vítreo-retinia- na con una calidad y definición sin precedentes [25]. En la actualidad, además de los progresos continuos en la OCT para mejora la calidad, precisión y resolu- ción de su información estructural (morfológica), se están proponiendo y desarrollando soluciones multi- modales (añadiendo a la OCT otras técnicas ópticas complementarias) para ofrecer imágenes que a la in- formación morfológica le añadan otras informaciones relevantes para el diagnóstico médico. Surge la Tomo- grafía de Coherencia Óptica Multimodal y para ilus- trar el concepto sirvan dos ejemplos. Añadiendo la espectrocopía Raman (RS) o la espec- trocopía coherente anti-stokes Raman (CARS), se aporta en la misma imagen información morfología e información molecular sin necesidad de dopar (“ label free” ) con sustancia alguna la muestra objeto. Surgen las soluciones multimodales OCT/RS y OCT/CARS respectivamente [22]. Añadiendo el efecto Doppler, a la información morfo- lógica aportada por la OCT, se le ofrece información de flujos de fluidos habidos en la parte medida de la muestra sin contacto ni dopado alguno. Un ejemplo muy ilustrativo y significado por su transcendencia social es la obtención de imágenes OCT/Doppler del cerebro de un ratón sano y, tras un tiempo después de haber sido drogado con cocaína (figura 6c). La ima- gen superior muestra los vasos sanguíneos del cere- bro del ratón antes de la cocaína. La imagen inferior A B C D E F F Figura 6. A) Ilustración del atrapamiento de una partícula di- minuta mediante dos haces láser, focalizados por dos lentes, en contrapropagación. B) ilustración del retorno de luz dis- persadas en cada inhomogeneidad de un tejido; luz incidente en rojo. C) imágenes OCT/Doppler en las que se aprecian los vasos sanguíneos de un cerebro de ratón y el flujo sanguíneo a través de ellos antes y después de ser dopado con cocaína [26]. D) contrastación de los resultados obtenidos mediante FMRI y HD-DOT entre las que se observa una excelente correlación [27]. E) visión natural del órgano enfermo (imagen superior) y del resultado (imagen inferior) tras haber sido analizado con la técnica basada en “scattering” lineal [30]. F) Ilustración de un sistema basado en fluorescencia para actuaciones médicas intraoperatorias propuesto por el Grupo de Ingeniería Fotónica de la Universidad de Cantabria.