Resultados representativos del enfoque propuesto en una muestra de cerebro porcino. una imagen de campo claro de la muestra, donde las flechas indican \u00e1reas con un compuesto farmac\u00e9utico rico en l\u00edpidos. En la imagen de campo claro, no solo es un desaf\u00edo localizar las regiones, sino que no brinda ninguna posibilidad de diferenciar entre regiones. b La imagen Raman reconstruida proporciona la distribuci\u00f3n molecular en la muestra. c La imagen de realidad aumentada combina directamente la informaci\u00f3n molecular con la escena de campo claro, proporcionando f\u00e1cilmente una diferenciaci\u00f3n entre las regiones. d La imagen de escena 3D de altura sin textura reconstruida de la muestra empleando est\u00e9reo fotom\u00e9trico y e como imagen 3D texturada con la imagen de campo claro original. f La imagen de la escena 3D de altura texturizada con la imagen Raman reconstruida, que ahora no solo permite la visualizaci\u00f3n bidimensional, sino tridimensional de la informaci\u00f3n molecular aumentada. g Imagen Raman despu\u00e9s de la cuadr\u00edcula de datos de los datos moleculares, formando una imagen molecular aumentada en 3D completamente llena. h La visualizaci\u00f3n mejorada y directa de la imagen de realidad Raman mixta se retroproyecta en la muestra, de modo que los l\u00edmites moleculares son visibles para el usuario. i Presenta los resultados como en h, pero con datos cuadriculados, lo que permite visualizar mejor los l\u00edmites moleculares. La informaci\u00f3n de color en todas las figuras representa los diferentes componentes qu\u00edmicos, es decir, rojo para el compuesto rico en l\u00edpidos, verde para la materia gris del cerebro y azul para el compuesto farmac\u00e9utico. Cr\u00e9dito: Luz: ciencia y aplicaciones (2022). DOI: 10.1038\/s41377-022-00773-0 <\/p>\n
Las modernas modalidades de im\u00e1genes han facilitado un progreso constante en la medicina y el tratamiento de enfermedades. Entre ellos, la espectroscopia Raman ha llamado la atenci\u00f3n por sus aplicaciones cl\u00ednicas como un m\u00e9todo no invasivo y sin etiquetas para obtener una huella molecular de una muestra. Los investigadores pueden combinar dichos m\u00e9todos con sondas de fibra \u00f3ptica para permitir un f\u00e1cil acceso al cuerpo de un paciente. Sin embargo, todav\u00eda es un desaf\u00edo adquirir im\u00e1genes con sondas de fibra \u00f3ptica. En un nuevo informe publicado en Nature Light: Science & Applications, Wei Yang y un equipo de cient\u00edficos, en el Instituto Leibniz de Tecnolog\u00eda Fot\u00f3nica en Alemania, desarrollaron un sistema de im\u00e1genes Raman basado en sonda de fibra \u00f3ptica para visualizar en tiempo real, molecular, virtual datos de la realidad y detectar l\u00edmites qu\u00edmicos. <\/p>\n
Los investigadores desarrollaron el proceso en torno a un sistema de seguimiento posicional basado en visi\u00f3n artificial con est\u00e9reo fotom\u00e9trico y productos qu\u00edmicos combinados y aumentados para la obtenci\u00f3n de im\u00e1genes moleculares y la visualizaci\u00f3n directa de los l\u00edmites moleculares de superficies tridimensionales. El m\u00e9todo proporcion\u00f3 un enfoque para obtener im\u00e1genes de grandes \u00e1reas de tejido en unos pocos minutos, para distinguir los l\u00edmites cl\u00ednicos del tejido en una variedad de muestras biol\u00f3gicas. <\/p>\n
Modalidades de obtenci\u00f3n de im\u00e1genes y dise\u00f1o de im\u00e1genes moleculares de realidad virtual en biomedicina<\/p>\n
Los m\u00e9dicos suelen utilizar im\u00e1genes por resonancia magn\u00e9tica, tomograf\u00eda computarizada, tomograf\u00eda por emisi\u00f3n de posici\u00f3n y ultrasonido para examinar a los pacientes con el fin de diagnosticar y evaluar enfermedades. El m\u00e9todo se puede mejorar para una cirug\u00eda guiada precisa para facilitar la monitorizaci\u00f3n continua y no invasiva de los pacientes. Las t\u00e9cnicas de imagen actuales se basan principalmente en la anatom\u00eda y la morfolog\u00eda del tejido, sin tener en cuenta la composici\u00f3n del tejido subyacente. Los investigadores han hecho hincapi\u00e9 en los m\u00e9todos basados en Raman para aplicaciones cl\u00ednicas in vivo; un m\u00e9todo basado en la dispersi\u00f3n inel\u00e1stica entre un fot\u00f3n y una mol\u00e9cula para proporcionar una huella molecular intr\u00ednseca de una muestra. La informaci\u00f3n se recopila a trav\u00e9s de m\u00e9todos sin etiquetas, sin contacto y no destructivos para detectar y delinear el c\u00e1ncer de tejidos sanos y los cient\u00edficos han explorado el potencial del m\u00e9todo para la visualizaci\u00f3n y comprensi\u00f3n de datos. <\/p>\n
En este trabajo, Yang et al propusieron y desarrollaron un m\u00e9todo de im\u00e1genes Raman basado en fibra con an\u00e1lisis de datos en tiempo real, en combinaci\u00f3n con realidad aumentada y realidad mixta, en superficies de muestras tridimensionales (3D) como un m\u00e9todo potencial para realizar una visualizaci\u00f3n optomolecular en tiempo real de los l\u00edmites de los tejidos para el diagn\u00f3stico de enfermedades y la cirug\u00eda. En este m\u00e9todo, el equipo combin\u00f3 mediciones de espectros Raman con seguimiento posicional basado en visi\u00f3n artificial y procesamiento de datos en tiempo real para desarrollar im\u00e1genes moleculares de realidad virtual. El trabajo proporciona un resumen para la futura traducci\u00f3n cl\u00ednica de im\u00e1genes moleculares basadas en Raman en tiempo real para proporcionar un f\u00e1cil acceso a los pacientes. <\/p>\n
Una imagen de campo claro de la muestra no permite diferenciar entre diferentes regiones moleculares. b Las im\u00e1genes Raman con el enfoque presentado permiten f\u00e1cilmente la visualizaci\u00f3n de distintas ubicaciones moleculares. c El aumento de la informaci\u00f3n molecular con la imagen de campo claro proporciona una clara diferenciaci\u00f3n de la informaci\u00f3n de la muestra. d Cuadr\u00edcula de datos de informaci\u00f3n molecular y superposici\u00f3n aumentada con imagen de campo claro. La imagen de realidad Raman mixta permiti\u00f3 a trav\u00e9s de la proyecci\u00f3n la visualizaci\u00f3n directa de la informaci\u00f3n molecular en el plano de la muestra; y, en combinaci\u00f3n con la cuadr\u00edcula de datos (f), proporciona una imagen rica con l\u00edmites moleculares distintos. La informaci\u00f3n de color representa los diferentes componentes qu\u00edmicos, es decir, rojo para el col\u00e1geno, verde para el tejido epitelial y azul para el portamuestras de pl\u00e1stico. Cr\u00e9dito: Luz: ciencia y aplicaciones (2022). DOI: 10.1038\/s41377-022-00773-0 Obtenci\u00f3n de im\u00e1genes de una superficie de muestra biol\u00f3gica estructurada en 3D y tejido tumoral ex vivo<\/p>\n
Yang et al utilizaron el enfoque propuesto en tejido de sarcoma y cerebro porcino para diferenciar mol\u00e9culas distintas regiones. Recubrieron el cerebro con un compuesto farmac\u00e9utico rico en l\u00edpidos y escanearon la superficie del cerebro para visualizar la topolog\u00eda y la informaci\u00f3n molecular, que mapearon en el modo 3D reconstruido con datos moleculares. Los datos combinados proporcionaron una visi\u00f3n realista de la distribuci\u00f3n qu\u00edmica en la superficie. De manera similar, con muestras de tumores, Yang et al. extirp\u00f3 un tama\u00f1o de muestra y realiz\u00f3 una adquisici\u00f3n con l\u00e1ser para mostrar los l\u00edmites moleculares dentro del tejido patol\u00f3gico para el diagn\u00f3stico de enfermedades in vivo guiado por im\u00e1genes y la resecci\u00f3n quir\u00fargica. <\/p>\n
Flujo de datos<\/p>\n
El equipo visualiz\u00f3 las mol\u00e9culas usando realidad aumentada (AR) y realidad mixta (MR), junto con reconstrucci\u00f3n topogr\u00e1fica y an\u00e1lisis de datos en tiempo real. Durante AR, los cient\u00edficos mapearon la informaci\u00f3n molecular en la imagen de campo brillante o en un modelo de superficie 3D. Durante la RM, proyectaron la informaci\u00f3n molecular sobre la muestra y registraron la imagen proyectada en varios pasos. Para evitar las perturbaciones del seguimiento l\u00e1ser, el equipo redujo la intensidad de la imagen proyectada ajustando la transparencia de la configuraci\u00f3n. A continuaci\u00f3n, los cient\u00edficos caracterizaron la instrumentaci\u00f3n para la reconstrucci\u00f3n tridimensional (3D) y mostraron c\u00f3mo las distorsiones experimentales coincid\u00edan con las simulaciones te\u00f3ricas. Minimizaron los efectos distorsionados aumentando la relaci\u00f3n entre la altura de la c\u00e1mara (proyector) y el grosor de la muestra.<\/p>\n
Flujo de datos (a) y diagrama (b) del enfoque desarrollado. Los espectros Raman se adquieren con una sonda Raman port\u00e1til y la informaci\u00f3n de posici\u00f3n donde se adquirieron los espectros se determina en paralelo a trav\u00e9s de una c\u00e1mara de campo claro. Los espectros Raman se procesan en tiempo real y se combinan con la informaci\u00f3n posicional para reconstruir la imagen Raman, formando la visualizaci\u00f3n de realidad virtual molecular de la distribuci\u00f3n molecular. Adem\u00e1s, se utiliza un m\u00e9todo de reconstrucci\u00f3n de superficies 3D basado en visi\u00f3n artificial, es decir, est\u00e9reo fotom\u00e9trico, para construir un mapa de altura 3D de la superficie de la muestra, lo que permite superponer la imagen Raman reconstruida en el mapa 3D para una visualizaci\u00f3n 3D de la composici\u00f3n molecular. Cr\u00e9dito: Luz: ciencia y aplicaciones (2022). DOI: 10.1038\/s41377-022-00773-0 <\/p>\n
Combinaci\u00f3n con el est\u00e9reo fotom\u00e9trico. a1 Diagrama del fantasma de hemisferio de PMMA con 20 cortes desde el centro en el plano horizontal y el plano vertical. El \u00e1rea espaciada en la superficie superior se ahueca y los peque\u00f1os espacios se rellenan con paracetamol, mientras que los espacios restantes se rellenan con termopl\u00e1stico moldeable (policaprolactona). a2 Vista superior del fantasma, que muestra las longitudes de arco de un corte de 20 en cada nivel horizontal. a3 Vista lateral de tres cuartos del fantasma, que muestra los radios de cada nivel horizontal. El di\u00e1metro de la semiesfera es de 50 mm y el espesor del basamento es de 2 mm. b13 Vista superior de la muestra. b1 Imagen de campo claro del fantasma del hemisferio, donde no se pueden discernir l\u00edmites moleculares. b2 Imagen Raman reconstruida por el enfoque de imagen desarrollado con la operaci\u00f3n manual con l\u00edmites moleculares claros, y b3 superpuesta con la imagen de campo claro como informaci\u00f3n molecular aumentada. c1 Una imagen representativa del mapa de altura del fantasma a trav\u00e9s de est\u00e9reo fotom\u00e9trico. c2 El mapa de altura texturizado de la imagen de campo claro, visto desde el mismo \u00e1ngulo, y c3, con la imagen 3D de textura molecular relevante. c4 Los tres modos combinados y representados como imagen molecular aumentada en 3D. La informaci\u00f3n de color representa los diferentes componentes qu\u00edmicos, es decir, rojo para PMMA, verde para termopl\u00e1stico (policaprolactona) y azul para paracetamol. Cr\u00e9dito: Luz: ciencia y aplicaciones (2022). DOI: 10.1038\/s41377-022-00773-0 Resoluci\u00f3n espacial<\/p>\n
Los investigadores definieron la resoluci\u00f3n espacial del sistema en teor\u00eda mediante la resoluci\u00f3n espacial de la c\u00e1mara de campo claro y el tama\u00f1o del punto l\u00e1ser. En este trabajo, solo la resoluci\u00f3n de la c\u00e1mara de campo claro y la velocidad de movimiento de la sonda limitaron la resoluci\u00f3n del sistema. Por ejemplo, el equipo obtuvo im\u00e1genes de visualizaci\u00f3n mediante realidad aumentada y reconstruy\u00f3 im\u00e1genes Raman para ajustarse a la distribuci\u00f3n y el espaciado conocidos de los compuestos moleculares. Las im\u00e1genes y gr\u00e1ficos resultantes destacaron una estrategia de reconstrucci\u00f3n para lograr un equilibrio entre la velocidad del movimiento de la sonda y la calidad de los espectros Raman reconstruidos, para lograr una resoluci\u00f3n espacial de aproximadamente 0,5 mm. Los resultados mostraron que la visualizaci\u00f3n de realidad mixta tiene una precisi\u00f3n posicional y una resoluci\u00f3n espacial similares a las de la realidad aumentada. Yang et al. compar\u00f3 la resoluci\u00f3n espacial alcanzable con los m\u00e9todos de im\u00e1genes m\u00e9dicas convencionales, incluidas la TC y la RM como un proceso guiado por im\u00e1genes para aplicaciones cl\u00ednicas. El equipo tambi\u00e9n puede mejorar la resoluci\u00f3n espacial con una c\u00e1mara de campo claro de mayor resoluci\u00f3n y un punto l\u00e1ser m\u00e1s peque\u00f1o, para cubrir un \u00e1rea m\u00e1s grande con una calidad de imagen adecuada.<\/p>\n
Evaluaci\u00f3n de la resoluci\u00f3n espacial del enfoque desarrollado. un Diagrama del objetivo de resoluci\u00f3n espacial con franjas de varios anchos. Los espacios entre las tiras se rellenan con termopl\u00e1stico moldeable (policaprolactona) y polvo de paracetamol para espacios >1 mm y 1 mm, respectivamente. b Los espectros Raman de los tres componentes relevantes est\u00e1n codificados por colores, es decir, rojo para PMMA, verde para termopl\u00e1stico y azul para paracetamol. c Imagen de campo claro del objetivo de resoluci\u00f3n espacial y un indicador del punto l\u00e1ser ajustado de elipse con informaci\u00f3n posicional. El cuadro rojo discontinuo indica el ROI para el recorte de im\u00e1genes. d Las im\u00e1genes Raman aumentadas recortadas en el ROI del di\u00e1metro reconstruido de los c\u00edrculos a escala autom\u00e1tica moviendo la sonda a varias velocidades o con una operaci\u00f3n manual. La l\u00ednea discontinua blanca en cada imagen indica la l\u00ednea para el an\u00e1lisis del perfil. e Los gr\u00e1ficos de la ruta azul (plano de paracetamol) del perfil de l\u00edneas de las im\u00e1genes Raman aumentadas individuales. La l\u00ednea discontinua negra indica la regi\u00f3n real de los huecos llenados con paracetamol. f Fotograf\u00eda del resultado de la realidad Raman mixta mediante la proyecci\u00f3n de la imagen molecular reconstruida para la velocidad de movimiento de 2 mm\/s y la condici\u00f3n de di\u00e1metro de escala autom\u00e1tica; yg para operaci\u00f3n manual. Los cuadros blancos discontinuos en las im\u00e1genes indican el ROI que se muestra en detalle en h e i y los perfiles de intensidad correspondientes de la l\u00ednea blanca discontinua se presentan en j. La curva real (negra) indica los huecos donde se rellena el paracetamol. Cr\u00e9dito: Light: Science & Applications (2022). DOI: 10.1038\/s41377-022-00773-0 <\/p>\n
Perspectiva: traducci\u00f3n cl\u00ednica de la espectroscopia Raman basada en realidad virtual <\/p>\n
De esta manera, Wei Yang y sus colegas propusieron y demostraron experimentalmente una sonda de fibra \u00f3ptica: basado en un sistema de im\u00e1genes para adquirir de forma no destructiva im\u00e1genes moleculares de una gran muestra de tejido sin etiquetas fluorescentes. El equipo implement\u00f3 directamente el proceso de procesamiento de datos en el flujo de adquisici\u00f3n para superar las desventajas de los sistemas Raman convencionales y evaluar firmas Raman complejas de macromol\u00e9culas bioqu\u00edmicas en tiempo real para su visualizaci\u00f3n mediante realidad aumentada y realidad mixta. Los investigadores destacaron el potencial de las im\u00e1genes moleculares basadas en Raman en tiempo real para la traducci\u00f3n cl\u00ednica para acceder a las distribuciones bioqu\u00edmicas de las regiones de inter\u00e9s de los pacientes para diferenciar el tejido para la resecci\u00f3n quir\u00fargica. <\/p>\n
Explore m\u00e1s<\/p>\n
Im\u00e1genes de autocorrelaci\u00f3n de motas con l\u00e1ser confocal del flujo din\u00e1mico en microvasculatura M\u00e1s informaci\u00f3n:<\/strong> Wei Yang et al, Im\u00e1genes moleculares en tiempo real de tejido cercano a la superficie usando espectroscopia Raman, Light: Ciencia y Aplicaciones (2022). DOI: 10.1038\/s41377-022-00773-0<\/p>\n Donghyun Lee et al, In Vivo Near Infrared Virtual Intraoperative Surgical Photoacoustic Optical Coherence Tomography, Scientific Reports (2016). DOI: 10.1038\/srep35176 Informaci\u00f3n de la revista:<\/strong> Light: Science & Applications , Scientific Reports <\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Resultados representativos del enfoque propuesto en una muestra de cerebro porcino. una imagen de campo claro de la muestra, donde las flechas indican \u00e1reas con un compuesto farmac\u00e9utico rico en l\u00edpidos. En la imagen de campo claro, no solo es un desaf\u00edo localizar las regiones, sino que no brinda ninguna posibilidad de diferenciar entre regiones. … Continuar leyendo \u00abIm\u00e1genes moleculares en tiempo real de tejido cercano a la superficie usando espectroscopia Raman\u00bb<\/span><\/a><\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"","ping_status":"","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[1],"tags":[],"class_list":["post-11806","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-general"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/11806","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=11806"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/11806\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=11806"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=11806"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=11806"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}