Una nuova telecamera capace di guardare attraverso il corpo umano

Il campo del bio-imaging è alla continua ricerca di soluzioni che riducano al minimo l’invasività delle metodiche d’indagine. Tra i vari obiettivi c’è quello, ad esempio, di minimizzare o addirittura sostituire l’utilizzo di radiazioni ionizzanti, come i raggi X. Attualmente, non è possibile stabilire l’esatta posizione di un endoscopio all’interno del corpo umano senza ricorrere proprio ai raggi X, o ad altre costose scansioni, ma, grazie alla nuova telecamera realizzata alla University of Edinburgh, le cose potrebbero cambiare.

“La capacità di vedere la posizione di un dispositivo è fondamentale per molte applicazioni in ambito sanitario, mentre progrediamo con approcci minimamente invasivi per il trattamento delle malattie”, afferma Kev Dhaliwal, professore dell’University of Edinburgh e direttore del progetto.

Niente raggi X grazie a questa nuova telecamera

I ricercatori hanno sviluppato questa telecamera con lo scopo di individuare la posizione e seguire lo spostamento di strumenti medici all’interno del corpo, come gli endoscopi. Questi sono dispositivi ottici costituiti da un tubo rigido o flessibile con i quali osservare canali o cavità all’interno dell’organismo, sia a scopo diagnostico che chirurgico. Il funzionamento della telecamera si basa sulla capacità di rilevare fonti luminose all’interno del corpo, come può essere la punta illuminata di un endoscopio. Quando un fascio luminoso attraversa i tessuti, subisce il fenomeno di scattering, ovvero una sorta di sparpagliamento dei fasci che vengono deviati dalla loro traiettoria, e questo rende impossibile individuare la posizione precisa della sorgente. Questo fino ad oggi.

Grazie a migliaia di rivelatori di singoli fotoni integrati in un unico chip di silicio, la telecamera è capace di rilevare le singole particelle luminose e quindi di differenziare i fotoni che arrivano direttamente dalla sorgente, senza deviazioni, da quelli che subiscono scattering. La rilevazione della luce deviata è resa possibile dalla registrazione del tempo necessario alla luce per passare attraverso il corpo. Tenendo in considerazione sia i fotoni diretti che quelli deviati, che impiegheranno più tempo ad arrivare alla telecamera, si ottiene un’immagine che mostra con precisione la posizione della punta dell’endoscopio.

Nell’immagine sovrastante viene mostrata la luce emessa da un endomicroscopio ottico utilizzato nei polmoni di una pecora. A sinistra è possibile osservare la posizione precisa della sorgente luminosa, ottenuta grazie alla nuova telecamera, mentre a destra, il troppo rumore, rilevato da una telecamera convenzionale, rende impossibile individuare l’origine dei fotoni.

L’attuale prototipo riesce a rilevare fonti di luce fino ad una profondità di 20 cm attraverso i tessuti. I risultati della ricerca sono stati pubblicati su Biomedical Optics Express.

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