La cirugía guiada por fluorescencia (FGS) (también denominada 'cirugía guiada por imágenes de fluorescencia' o, en el caso específico de la resección tumoral, 'resección guiada por fluorescencia') es una técnica de imagenología médica utilizada para detectar estructuras marcadas con fluorescencia durante la cirugía. De manera similar a la cirugía guiada por imágenes estándar , FGS tiene el propósito de guiar el procedimiento quirúrgico y proporcionar al cirujano una visualización en tiempo real del campo operatorio. En comparación con otras modalidades de imágenes médicas, FGS es más barata y superior en términos de resolución y número de moléculas detectables. [1] Como inconveniente, la profundidad de penetración suele ser muy baja (100 μm) en las longitudes de onda visibles., pero puede alcanzar hasta 1-2 cm cuando se utilizan longitudes de onda de excitación en el infrarrojo cercano . [2]
Cirugía guiada por imágenes de fluorescencia | |
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Especialidad | oncología (cirugía) |
Dispositivos de imagen
La FGS se realiza utilizando dispositivos de imagen con el propósito de proporcionar información simultánea en tiempo real de imágenes de reflectancia en color (campo claro) y emisión de fluorescencia. Se utilizan una o más fuentes de luz para excitar e iluminar la muestra. La luz se recoge mediante filtros ópticos que coinciden con el espectro de emisión del fluoróforo . Se utilizan lentes de imagen y cámaras digitales ( CCD o CMOS ) para producir la imagen final. El procesamiento de video en vivo también se puede realizar para mejorar el contraste durante la detección de fluorescencia y mejorar la relación señal / fondo . En los últimos años, han surgido varias empresas comerciales para ofrecer dispositivos que se especializan en fluorescencia en las longitudes de onda NIR, con el objetivo de capitalizar el crecimiento del uso no autorizado de verde de indocianina (ICG). Sin embargo, también existen comercialmente sistemas comerciales con múltiples canales de fluorescencia, para su uso con fluoresceína y protoporfirina IX (PpIX).
Fuentes de excitación
La excitación de la fluorescencia se logra utilizando varios tipos de fuentes de luz. [3] Las lámparas halógenas tienen la ventaja de ofrecer alta potencia a un costo relativamente bajo. Usando diferentes filtros de paso de banda , la misma fuente puede usarse para producir varios canales de excitación desde el UV al infrarrojo cercano. Los diodos emisores de luz (LED) se han vuelto muy populares para la iluminación de banda ancha de bajo costo y la excitación de banda estrecha en FGS. [4] Debido a su espectro de emisión de luz característico, se puede seleccionar un rango estrecho de longitudes de onda que coincida con el espectro de absorción de un fluoróforo dado sin usar un filtro, lo que reduce aún más la complejidad del sistema óptico. Tanto las lámparas halógenas como los LED son adecuados para la iluminación con luz blanca de la muestra. La excitación también se puede realizar usando diodos láser , particularmente cuando se necesita alta potencia en un rango de longitud de onda corta (típicamente 5-10 nm). [5] En este caso, el sistema debe tener en cuenta los límites de exposición a la radiación láser. [6]
Técnicas de detección
Las imágenes en vivo del tinte fluorescente y el campo quirúrgico se obtienen utilizando una combinación de filtros, lentes y cámaras. Durante la cirugía abierta , generalmente se prefieren los dispositivos de mano por su facilidad de uso y movilidad. [7] Se puede usar un soporte o brazo para mantener el sistema en la parte superior del campo de operación, particularmente cuando el peso y la complejidad del dispositivo son altos (por ejemplo, cuando se usan varias cámaras). La principal desventaja de estos dispositivos es que las luces del quirófano pueden interferir con el canal de emisión de fluorescencia, con la consiguiente disminución de la relación señal / fondo. Este problema generalmente se resuelve atenuando o apagando las luces del teatro durante la detección de fluorescencia. [8] La
FGS también se puede realizar utilizando dispositivos mínimamente invasivos como laparoscopios o endoscopios . En este caso, se adjunta un sistema de filtros, lentes y cámaras al extremo de la sonda. [9] A diferencia de la cirugía abierta, el fondo de las fuentes de luz externas se reduce. No obstante, la densidad de potencia de excitación en la muestra está limitada por la baja transmisión de luz de las fibras ópticas en endoscopios y laparoscopios, particularmente en el infrarrojo cercano. Además, la capacidad de captar luz se reduce mucho en comparación con las lentes de imagen estándar utilizadas para los dispositivos de cirugía abierta. Los dispositivos FGS también se pueden implementar para cirugía robótica (por ejemplo, en el sistema quirúrgico da Vinci ). [10]
Aplicaciones clínicas
La principal limitación en FGS es la disponibilidad de tintes fluorescentes clínicamente aprobados que tienen una nueva indicación biológica. El verde de indocianina (ICG) se ha utilizado ampliamente como agente no específico para detectar los ganglios linfáticos centinela durante la cirugía. [11] ICG tiene la principal ventaja de absorber y emitir luz en el infrarrojo cercano, [2] permitiendo la detección de nodos debajo de varios centímetros de tejido. El azul de metileno también se puede utilizar para el mismo propósito, con un pico de excitación en la parte roja del espectro. [12] Se han llevado a cabo las primeras aplicaciones clínicas con agentes específicos de tumores que detectan depósitos de cáncer de ovario durante la cirugía. [13]
Historia
Los primeros usos de FGS se remontan a la década de 1940, cuando la fluoresceína se utilizó por primera vez en seres humanos para mejorar la formación de imágenes de tumores cerebrales, quistes, edemas y flujo sanguíneo in vivo. [14] En los tiempos modernos, el uso ha disminuido, hasta que un ensayo multicéntrico en Alemania concluyó que la FGS para ayudar a guiar la resección del glioma basada en la fluorescencia de PpIX proporcionó un beneficio significativo a corto plazo. [15]
Ver también
Referencias
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