Un dispositivo barato y ligero proporciona imagenes y diagnosticos medicos basicos.
Un pequeño microscopio digital que solo cuesta unos pocos dolares se puede conectar a un telefono movil y realizar diagnosticos medicos basicos que normalmente requeririan el uso de costosos equipos de laboratorio. El microscopio, que no usa lentes, ahorra en cuanto a coste y peso gracias al uso de algoritmos para obtener mas informacion a partir de las imagenes. El dispositivo puede generar recuentos sanguineos e identificar celulas enfermas y bacterias a partir de imagenes simples enviadas a traves de un cable USB a un telefono movil equipado con software para el proceso de los datos. La ultima version del microscopio integra un metodo de contraste basado en interferencia para proporcionar imagenes de mejor calidad, ademas de informacion de diagnostico.
Este microscopio, que solo pesa 46 gramos, no tiene lentes. La muestra se carga en el cajon abierto; la luz de un LED pasa a traves de la muestra y es recogida por un sensor de imagen que envia los datos de la imagen a traves del cable USB a un telefono movil u ordenador portatil. Fuente: Aydogan Ozcan
Los investigadores encargados de desarrollar el dispositivo esperan que proporcione mejores diagnosticos medicos en aquellas partes del mundo donde los telefonos moviles son frecuentes, pero el acceso a los costosos equipos de diagnostico clinico no lo es. Incluso los telefonos moviles basicos tienen hoy dia una capacidad de procesamiento que se puede utilizar para analizar imagenes de los frotis de sangre y otras muestras sobre el terreno, lo que permite a un paciente obtener el farmaco correcto contra la tuberculosis de forma mas rapida, y permite a los proveedores de atencion de salud identificar cepas resistentes a los farmacos tambien mas rapidamente. Lo que diferencia al nuevo microscopio de otros intentos por integrar el diagnostico optico con los telefonos moviles es el hecho de haber conseguido que sea lo mas simple y barato posible. Esto significa la eliminacion de las costosas lentes, y el uso de software para obtener informacion medica a partir de imagenes borrosas.
El dispositivo fue creado por investigadores dirigidos por Aydogan Ozcan, profesor de ingenieria electrica y biomedica de la UCLA. Solo tiene dos componentes clave de hardware: un diodo emisor de luz para iluminar la muestra y un chip sensible a la luz. Estos componentes tienen un coste de alrededor de 30 a 40 centavos. Las diapositivas manchadas con muestras se cargan en el microscopio a traves de un pequeño cajon que se encuentra entre el LED y el sensor de luz. Un puerto USB transporta energia y datos entre el punto de observacion y el telefono movil. El diminuto microscopio mide entre unos seis centimetros de altura por cuatro centimetros en cada lado, y pesa solo 46 gramos.
Dado que el microscopio no tiene lentes, no magnifica las imagenes. Sin embargo, es capaz de obtener resolucion por debajo de dos micrometros, y proporciona imagenes tan claras como las de un microscopio 40X convencional. Esto es posible gracias al software de procesamiento de imagenes. "El aspecto digital lo compensa todo", afirma Ozcan. Al tiempo que la luz del LED pasa a traves de un determinado tipo de celula, la luz se curva o difracta de forma caracteristica, dependiendo del tamaño de la celula, la forma y el indice de refraccion. Los datos recogidos por el chip sensible a la luz se llevan a un telefono movil para su analisis. Ozcan ya ha demostrado con anterioridad la ejecucion de un software en el telefono que consulta una coleccion de firmas de difraccion caracteristicas de determinados tipos de celulas y bacterias para identificar y contar las celulas en la muestra.
El hecho de no usar lentes elimina gastos, explico Wilbur Lam, oncologo pediatra del Hospital Infantil de la Universidad de California, en San Francisco, aunque aquellos medicos acostumbrados a ver imagenes por el microscopio exigiran una mejor calidad de imagen. "Los medicos son conservadores", afirma. Lam esta trabajando con un grupo de ingenieros dedicados a la integracion de la microscopia convencional, basada en lentes, con los telefonos moviles.
Los investigadores de UCLA estan mejorando la calidad de las imagenes tanto con el uso de software como de hardware. "Con un tipo de procesamiento mas avanzado, podemos hacer analisis mas detallados y extraer imagenes de las sombras con una resolucion lo suficientemente aceptable como para mostrar caracteristicas subcelulares", afirma Ozcan.
El grupo de UCLA tambien ha creado una nueva version del microscopio que integra un truco optico utilizado para mejorar el contraste de imagen en los microscopios convencionales. Este metodo, llamado contraste de interferencia diferencial, utiliza un prisma para dividir el haz de luz en dos haces con distintas polarizaciones antes de pasar a iluminar la muestra, y un segundo prisma para recombinarse despues pasar por la muestra. La combinacion de los dos haces produce una imagen con un contraste mejorado. Este metodo hace que sea posible ver muchos tipos de bacterias transparentes sin tener que usar manchas. Añadir la interferencia de contraste a un microscopio convencional cuesta cerca de 1.000 dolares, puesto que cada uno de los prismas debe ser cuidadosamente alineado con las lentes. El metodo de UCLA es holografico, y en efecto genera dos imagenes de cada celula, cada una realizada con luz de polarizacion distinta. Estas imagenes se procesan y se recombinan para obtener mas informacion a partir de una muestra y para producir un mejor contraste.
En el microscopio de UCLA, los elementos de contraste de fase se pueden añadir y quitar a traves del mismo pequeño cajon donde se carga la muestra puesto que no hay otros elementos con los que realizar la alineacion. El unico coste de materiales es el de los 2 dolares de los prismas, unas peliculas de cristal de cuarzo de 100 micrometros de espesor, lo que sube el coste total del dispositivo a cerca de 3 dolares.
Ozcan esta trabajando en la actualidad con una startup llamada Holoscope, con sede en Santa Monica, California, para desarrollar el microscopio. Afirma que la empresa desarrollara los microscopios lo largo de dos lineas, una para el mercado educativo y otra para la realizacion de hemogramas completos.
Por Katherine Bourzac. Traducido por Francisco Reyes (Opinno)
Fuente: Technology Review