Creating Biomedical Technologies to Improve Health

Sondas ópticas Podrían Mejorar las Biopsias de Seno

Monday, November 8, 2004

La Dra. Nirmala Ramanujam (con una aguja de biopsia en sus manos, al centro) y las estudiantes de posgrado Carmalyn Lubawy (izquierda) y Changfang Zhu han desarrollado una sonda óptica para ayudar a los médicos a tomar biopsias del seno con más certeza. La sonda se coloca dentro de la aguja de biopsia que los médicos usan actualmente. Foto por David Nevala.

La Dra. Nirmala Ramanujam (con una aguja de biopsia en sus manos, al centro) y las estudiantes de posgrado Carmalyn Lubawy (izquierda) y Changfang Zhu han desarrollado una sonda óptica para ayudar a los médicos a tomar biopsias del seno con más certeza. La sonda se coloca dentro de la aguja de biopsia que los médicos usan actualmente. Foto por David Nevala.

Para ver si una masa en el seno es cancerosa, a los pacientes a menudo se les hace una biopsia por punción percutánea (core needle biopsy). Todos los años se hace un millón de estos procedimientos en los Estados Unidos. El médico utiliza imágenes radiográficas o de ultrasonido para ubicar el tejido sospechoso y luego extrae muestras usando una aguja de biopsia. El procedimiento es menos invasivo, menos costoso y más rápido que las biopsias quirúrgicas. Su deficiencia, sin embargo, es que tiene un porcentaje de falsos negativos de hasta 7 por ciento.

Para mejorar la exactitud de la prueba, las agujas de biopsia se pueden equipar con una pequeña sonda de fibra óptica para detectar tejidos malignos, de acuerdo a los estudios realizados por la becada del NIBIB Dra. Nirmala Ramanujam, profesora asistente de Ingeniería Biomédica en la Universidad de Wisconsin-Madison, y su estudiante Carmalyn Lubawy.

La sonda emite luz casi infrarroja hacia el interior del tejido del seno y luego colecta y analiza la luz que el tejido no absorbe. La diferencia en la absorción de luz entre el tumor y el tejido normal se debe a las diferencias en contenido de sangre y la oxigenación de la sangre en el tumor, y también al contenido de agua y lípidos del tumor. Otros componentes del tejido tales como células, componentes subcelulares y fibras de colágeno dispersan la luz, y las diferencias en la dispersión de luz entre un tumor y tejido normal también se pueden usar para diagnosticar cáncer. Al monitorizar lo que le pasa a la luz cuando atraviesa el tejido, los investigadores capturan información estructural y fisiológica que indica si la aguja ha logrado su objetivo en la masa maligna. "Con esta tecnología en particular estamos haciendo química analítica dentro del cuerpo", dijo la Dra. Ramanujam.

La mayoría de los instrumentos ópticos usan luz continua, pero esta sonda de fibra óptica emite luz que sube y baja de intensidad rápidamente. Al usar luz modulada, los investigadores pueden calcular cuánto tiempo le tomó a la luz atravesar el tejido y también cuánta luz absorbió el mismo. Esta información puede entonces ser usada para calcular información fisiológica y estructural que es relevante con respecto a la muestra de tejido.

Otros equipos han usado sondas similares sobre la piel para capturar la imagen de tumores que están situados profundamente en el seno. El grupo de la Dra. Ramanujam está poniendo la sonda directamente en contacto con el tumor. Con una simple rotación de la aguja, los investigadores pueden lograr que la sonda capte múltiples áreas del seno y proporciona una imagen inmediata de tejido sospechoso del que se debe tomar una biopsia.

Cuando la Dra. Ramanujam y sus colegas probaron la sonda en muestras diseñadas para simular tejido de seno, encontraron que la sonda evaluó las propiedades de absorción de masas desde 10 hasta 30 mm, un tamaño similar a las masas que usualmente se encuentran en los senos. Estos investigadores comenzarán a probar el instrumento en pacientes que tengan biopsias por punción percutánea en el futuro próximo.

La sonda de fibra óptica no produce ningún efecto secundario indeseado. La luz, aunque proviene de un diminuto láser, no calienta el tejido. La luz es absorbida por pigmentos en la sangre que están constantemente en circulación. A diferencia de las mamografías, la sonda funciona muy bien en tejido denso, como el de los senos de mujeres más jóvenes. Lo bueno es que la luz se apunta directamente a la lesión y la aguja está justo en el lugar de la masa, y por lo tanto no tiene que atravesar ningún tejido intermedio, dice la Dra. Ramanujam.

Es posible que la sonda funcione mejor en combinación con otro sensor óptico para agujas de biopsia que la Dra. Ramanujam y sus colegas están desarrollando con el auspicio del Instituto Nacional del Cáncer (National Cancer Institute, NCI). Al detectar las diferentes propiedades de fluorescencia de tejidos malignos y normales, el sensor del NCI ha diferenciado tejido benigno de tejido de seno canceroso con una certeza de 90 por ciento en pruebas preliminares. En comparación con la sonda financiada por el NIBIB, la sonda del NCI no llega tan profundo en el seno pero analiza más moléculas al mismo tiempo, dice la Dra. Ramanujam. ?No sabemos cuál resultará ser más efectiva pero si demostramos que son tecnologías complementarias las podríamos usar juntas,? dice ella. El resultado podría ser que las mujeres que enfrentan cáncer del seno tendrán a su disposición un examen más certero para determinar si sus temores son justificados.

Referencias

Lubawy C, Ramanujam N. Endoscopically compatible near-infrared photon migration probe. Optics Letters 29:2022-24, 2004.

Breslin TM, Xu F, Palmer GM, Zhu C, Gilchrist KW, Ramanujam N. Autofluorescence and diffuse reflectance properties of malignant and benign breast tissues. Annals of Surgical Oncology 11:65-70, 2004.