26 de enero de 2019
Más de 40 mil millones de capilares, pequeños vasos sanguíneos con forma de vello, tienen la tarea de transportar oxígeno y nutrientes a los confines del cuerpo humano. Pero a pesar de su gran número y monumental importancia para las funciones básicas y el metabolismo, no se sabe mucho sobre su funcionamiento interno.
Ahora, un equipo de la Universidad Northwestern, en Estados Unidos, desarrolló una nueva herramienta que imagina el flujo de sangre a través de estos diminutos vasos, dando una idea de esta parte central del sistema circulatorio humano. Esta técnica de imágenes en 3D, llamada angiografía por tomografía de coherencia óptica de contraste espectral (SC-OCTA, por sus siglas en inglés), puede detectar cambios sutiles en la organización capilar para el diagnóstico temprano de una enfermedad.
“Ha habido un impulso progresivo para obtener imágenes de vasos sanguíneos cada vez más pequeños y aportar información más completa y funcional“, dijo Vadim Backman, director del estudio. “Ahora podemos ver incluso los capilares más pequeños y medir el flujo sanguíneo, la oxigenación y la tasa metabólica“.
El trabajo se publicó la semana pasada en la revista Light: Science and Applications. Backman es profesor emérito de Ingeniería Biomédica en la Escuela de Ingeniería McCormick de la Universidad Northwestern.
Médicos e investigadores han podido observar durante mucho tiempo el interior de las venas y arterias principales con la ecografía Doppler, que utiliza ondas sonoras de alta frecuencia para medir el flujo sanguíneo. Pero esta técnica no da una imagen completa del sistema circulatorio. A diferencia de las venas y las arterias, los capilares son responsables del intercambio de oxígeno o de la entrega de oxígeno hacia los órganos y tejidos de todo el cuerpo al tiempo que expulsan el dióxido de carbono. La falta de oxígeno en la sangre puede causar problemas leves, como dolores de cabeza, y problemas graves como la insuficiencia cardíaca.
“Tú puedes tener un gran flujo de sangre a través de las arterias y aún así no tener absolutamente ninguna sangre que envíe oxígeno hacia los tejidos si no posees la microvasculatura correcta“, explicó Backman. “El intercambio de oxígeno es importante para todo lo que hace el cuerpo. Pero muchas preguntas sobre lo que sucede en la microvasculatura no han recibido respuesta porque no existía una herramienta para estudiarlas. Ahora podemos abordar eso“.
“La SC-OCTA es una valiosa herramienta de diagnóstico“, agregó James Winkelmann, estudiante graduado en el laboratorio de Backman y primer autor del estudio. “Ahora podemos detectar alteraciones en la organización capilar, lo cual es evidente en una variedad de afecciones que van desde el cáncer hasta la enfermedad cardiovascular. Detectar antes estas enfermedades tiene el potencial de salvar vidas“.
Los investigadores han tenido dificultades para observar dentro de los capilares debido al tamaño microscópico de los vasos. Un solo capilar es de apenas 5-10 micrones de diámetro, tan pequeño que los glóbulos rojos deben fluir a través de un solo trayecto en fila.
La SC-OCTA funciona combinando la espectroscopia, que analiza las distintas longitudes de onda de la luz visible —o los espectros de color— con la tomografía de coherencia óptica convencional (OCT, por sus siglas en inglés), que es similar al ultrasonido, excepto que utiliza ondas de luz en lugar de ondas de sonido. Como un radar, la OCT identifica el tejido de interés y luego la espectroscopia lo caracteriza.
La SC-OCTA tiene muchas ventajas sobre las imágenes tradicionales: no se basa en tintes inyectados para contraste o radiación dañina. Muchos tipos de imágenes también funcionan solo si el área de interés se está moviendo (por ejemplo, el ultrasonido solo puede tomar imágenes de la sangre cuando está fluyendo) o completamente inmóvil. La SC-OCTA puede tomar una imagen clara de ambos. Esto le permite obtener imágenes de sangre estancada o de órganos en movimiento, como un corazón latiendo.
“Puede medir el flujo sanguíneo sin importar qué tan rápido vaya, por lo que el movimiento no es un problema“, apuntó Backman.
“La capacidad única de la SC-OCTA para obtener imágenes de sangre no fluida también podría convertirse en una herramienta valiosa para el campo en auge de los organoides, que estudia cómo los órganos se desarrollan y responden a la enfermedad“, destacó Winkelmann. “Estoy emocionado de comenzar a explorar todas sus aplicaciones“.
La única limitación de la nueva tecnología es que no puede obtener imágenes de más de 1 milímetro. Lo anterior puede parecer superficial en comparación con el ultrasonido, que es capaz de observar varios centímetros por debajo de la superficie. Backman añadió que esto puede remediarse colocando la herramienta en el extremo de una sonda endoscópica. Al insertarla en el cuerpo, la herramienta puede visualizar los órganos de cerca. Eso es algo en lo que su laboratorio está trabajando actualmente.
