Ingeniería biomédica · asia
El tejido gástrico también tiene una «huella mecánica»: un sensor en miniatura distingue tumores y fibrosis
Un sensor MEMS íntegramente de silicio midió durezas superficiales claramente distintas en tejidos gástricos ex vivo, lo que abre una nueva vía para la identificación tisular en tiempo real durante la cirugía; sin embargo, estos resultados preliminares obtenidos con nueve muestras aún requieren un considerable desarrollo de ingeniería y validación antes de poder emplearse para la navegación clínica.
Para identificar los límites de un tumor, los cirujanos no solo se apoyan en las imágenes y la inspección visual, sino también con frecuencia en la sutil resistencia que perciben cuando los instrumentos entran en contacto con el tejido. Ahora, un equipo de la Universidad Xi’an Jiaotong ha convertido esta «sensación táctil» en una señal cuantificable: un sensor de fuerza en miniatura midió características mecánicas diferentes en tejidos gástricos normales, cancerosos y fibróticos sin cortar ni dañar la zona examinada. El estudio se publicó en *Microsystems & Nanoengineering*.
Este sistema microelectromecánico (MEMS) íntegramente de silicio detecta fuerzas externas mediante cambios en la frecuencia de resonancia. Cuando la sonda entra en contacto con el tejido, la fuerza aplicada modifica la frecuencia del resonador de silicio; los investigadores accionan después el dispositivo por medios electromagnéticos, lo que le permite funcionar en condiciones atmosféricas normales sin necesidad de colocar la propia sonda en el vacío. Para reducir el ruido causado por la amortiguación del aire, el equipo también sincronizó el sensor mediante señales eléctricas con un resonador de alto factor de calidad situado dentro de una cámara de vacío, aumentando la resolución de fuerza aproximadamente 2,5 veces y manteniendo al mismo tiempo la sensibilidad original.
El estudio utilizó nueve muestras anónimas de tejido gástrico remanentes tras el diagnóstico clínico: tres de tejido normal, tres de tejido tumoral y tres de tejido fibrótico. Los investigadores tomaron tejido de unos 2 milímetros de grosor y, en un entorno ex vivo a 25±1 °C, hicieron que la sonda tocara suavemente la superficie con desplazamientos de 2 micrómetros cada vez. En cada punto de medición se realizaron siete experimentos independientes y, posteriormente, los resultados se convirtieron mediante un modelo de mecánica de contacto en el módulo de Young superficial, es decir, el grado en que un material resiste la deformación.
Las tres clases de tejido mostraron diferencias claras de dureza: el módulo de Young del tejido fibrótico fue de aproximadamente 3,98 kilopascales; el del tejido normal, de aproximadamente 1,32 kilopascales; y el del tejido tumoral, de aproximadamente 0,5 kilopascales. Las zonas fibróticas se endurecen debido al depósito de colágeno; las zonas tumorales, en cambio, podrían verse afectadas por factores como una menor densidad del citoesqueleto, conexiones intercelulares laxas y necrosis, lo que las hace más blandas en conjunto. Las mediciones del tejido normal fueron relativamente uniformes, mientras que el interior de las zonas tumorales y fibróticas mostró mayores diferencias espaciales, en consonancia con la heterogeneidad tisular observada en los cortes histopatológicos.
La posible aplicación clínica de esta tecnología consistiría en incorporar la sonda mecánica a instrumentos laparoscópicos para indicar en tiempo real las propiedades del tejido durante la cirugía mínimamente invasiva del cáncer gástrico. Se espera que las dimensiones del extremo sensor sean compatibles con los canales de trabajo laparoscópicos habituales, cuyo diámetro interno es de al menos 5 milímetros; además, el contacto suave favorece la conservación del tejido para posteriores análisis histopatológicos. Si se logra confirmar que los resultados de las mediciones se corresponden de manera estable con los límites tumorales y el estado de los márgenes quirúrgicos, la tecnología quizá pueda convertirse en una capa adicional de información para la navegación, complementaria a las imágenes.
Sin embargo, el artículo todavía presenta pruebas ex vivo realizadas en condiciones controladas, con un total de solo nueve muestras, y aún no se han llevado a cabo cirugías in vivo, clasificaciones a ciegas ni evaluaciones de la precisión diagnóstica. El sistema completo todavía depende de un resonador de alto factor de calidad encapsulado al vacío, un amplificador de detección síncrona y equipos de posicionamiento de precisión. La deriva térmica, el líquido sobre la superficie del tejido, el ángulo de contacto y las diferencias entre individuos también podrían afectar las mediciones en el entorno quirúrgico. Para llegar al quirófano, el equipo aún deberá reducir el tamaño del encapsulado y de los circuitos de lectura, así como establecer umbrales de interpretación en grupos de pacientes más amplios y diversos.