Detección de señales optoacústicas

Ya estoy aqui de nuevo, esta vez para intentar explicar en qué consiste mi proyecto fin de carrera. El título del proyecto es "Detección de señales optoacústicas con un interferómetro estabilizado". Guauu, pensaréis que menudo proyecto estoy haciendo, pues no, tampoco es para tanto, eso si vayamos por partes porque hay mucho que explicar.

• Señales optoacústicas

Ultimamente está muy de moda la investigación de técnicas de generación de imágenes con señales optoacústicas (PAI, del inglés Photoacoustic imaging). Se trata de una técnica que trata de obtener imágenes en tejidos con una concentración de vasos sanguíneos elevada, por ejemplo tumores. En concreto, en el departamento en el que realizo el proyecto se está tratando de construir un prototipo para la detección del cáncer de mama.

Se ilumina el pecho con un pulso de luz muy corto y de muy alta energía. Esta radiación provoca un aumento de la temperatura en el tejido, lo que provoca una expansión y ésta una onda acústica. De aqui viene el nombre de señal optoacústica. Con la detección de esta onda de presión se obtiene información sobre el tiempo de vuelo (información espacial del tejido) y sobre las propiedades ópticas del tejido. Realizando este proceso a lo largo del contorno del tejido obtendremos distintas señales que procesadas con un algoritmo de reconstrucción de imágenes nos darán una imagen del tejido. Con esa imagen se quiere poder diagnosticar la presencia o no de algún tumor.

Por qué utilizar las PAI cuando las mamografías con resonancias magnéticas y rayos x funcionan perfectamente? Principalmente hay dos motivos:

1. Estas técnicas son mucho menos invasivas que cualquiera de las mencionadas anteriormente, por lo que el cuerpo del paciente sufrirá menos daños.

2. El dinero. Los equipos necesarios para conseguir imágenes con técnicas PAI son mucho más baratos.

• Interferómetro estabilizado

La otra parte que define el título del proyecto es en la que realmente estoy trabajando, es la detección de esas señales optoacústicas. Esta detección se puede hacer de distintas maneras: con piezoeléctricos, con arrays de detectores ultrasónicos, etc. En lo que se basa mi proyecto es en la detección con un interferómetro de fibra óptica (en otro post hablaré más en profundidad sobre interferometría). La principal ventaja de este tipo de detector es la altísima sensibilidad que tiene, es tan alta que si no se controla es un problema. Me explico. La fibra óptica es muy sensible a todas las condiciones ambientales: temperatura, vibraciones mecánicas, presión, etc. Asi que habrá que conseguir hacer el interferómetro "insensible" a estas perturbaciones porque si no, no se podrá utilizar el interferómetro como detector. Esto es, habrá que estabilizar el interferómetro.

Para estabilizar el interferómetro hay que tener en cuenta la frecuencia de las señales que se quieren medir, y la frecuencia de las señales no deseadas. Como la frecuencia de las señales acústicas es elevada o por lo menos mucho mayor que la de las señales espúreas, habrá que compensar los efectos producidos por esas variaciones lentas con algún sistema de realimentación. Este sistema de realimentación será un circuito electrónico (de aquí viene que ignacio dijese que hago el proyecto en el departamento de electrónica) que aplique un voltaje a un actuador mecánico (normalmente un material piezoeléctrico) que compense las variaciones indeseadas. Una vez estabilizado el interferómetro de fibra se puede utilizar como detector de la señales opotacústicas generadas en el tejido bajo estudio.

En otros post intentaré explicar más en profundidad este bloque, pero por ahora creo que es suficiente para que os hagáis una idea de como funciona esto.