Formación de imágenes de medios turbios en campo completo usando fluorescencia en reflectancia difusa

N. CARBONE; D. I. IRIARTE; J. A. POMARICO; DIRK GROSENICK

Tandil, Bs.As.

Congreso; 99º Reunión nacional de Física - AFA 2014; 2014

Asociación Física Argentina

    La formación de imágenes utilizando radiación en el infrarrojo cercano (NIR) ha ido ganado impulso en los últimos años. La luz interactúa con los tejidos biológicos mediante procesos de absorción y scattering. Para estos tejidos, en la zona del NIR los procesos de scattering superan ampliamente a los procesos de absorción haciendo que la luz sufra múltiples interacciones antes de salir del medio. Por este motivo, estos tejidos son considerados "medios turbios" y el comportamiento de la luz en ellos se caracteriza por dos parámetros ópticos: el coeficiente de absorción (µa) y coeficiente de scattering (µs).    Si bien el comportamiento de la luz en estos tejidos impone ciertas restricciones y desafíos a la hora de recuperar información estructural, también posee un numero de ventajas que hacen de la formación de imágenes mediante radiación NIR una técnica excelente como complemento de las tradicionales. Es conocido que diferentes tipos de lesiones de los tejidos blandos se distinguen por distintos valores de los parámetros ópticos. Además, esta radiación es completamente inocua permitiendo su utilización en forma frecuente y para monitoreo continuo.    Esta técnica de formación de imágenes puede ser complementada mediante el uso de marcadores fluorescentes, como la indocianina verde (ICG). El espectro de absorción y emisión de esta molécula se encuentra en el NIR y es posible diferenciar la radiación de excitación de la de emisión. Estudios demuestran que la farmacocinética de la ICG es diferente en tejidos sanos que en lesiones malignas ya que este biomarcador es retenido por más tiempo en estas últimas.    En el presente trabajo se hace uso tanto de imágenes de absorción como de emisión fluorescente. Como fuente de luz se usa un láser continuo que emite en la longitud de onda de excitación del ICG (785nm). La luz es detectada por una cámara CCD de alta sensibilidad que forma imagen de la superficie del medio. Se utilizó la geometría de reflexión en la cual se obtienen imágenes de la cara del medio que es iluminada por el láser.    Para eliminar las influencias provenientes de inhomogeneidades en la superficie y errores del sistema de medición, se utiliza un método de normalización a partir de una imagen resultante del promedio de varias fotos adquiridas con diferentes posiciones de láser y CCD. Estas diferentes perspectivas son utilizadas rotando el láser y el CCD de forma solidaria o, equivalentemente en el laboratorio, rotando el medio a estudiar.    Las medidas se realizaron sobre fantomas que emulan los parámetros ópticos de los tejidos biológicos. Éste consiste en una mezcla de agua, leche, tinta china e ICG. En él se ubicaron inclusiones que representan lesiones malignas en el tejido, simulando su mayor absorción, debida a la elevada concentración de hemoglobina, y la diferenciada captación de ICG.    Los datos provenientes de la cámara fueron procesados mediante diferentes programas de análisis no destructivos de imágenes para crear las que se muestran en este trabajo.