Endoscopio de fibra óptica proporciona cuatro veces más resolución

Un endoscopio prototipo de aguja fina puede llevar a una era de dispositivos mínimamente invasivos capaces de ver características fuera del alcance de los instrumentos de hoy.

Desarrollado por investigadores de la Universidad de Stanford (CA, EUA), los micro-endoscopios pueden resolver objetos de aproximadamente 2,5 micras en tamaño; en comparación, los endoscopios de alta resolución de hoy pueden resolver objetos de solo aproximadamente 10 micras, mientras que el ojo humano puede ver objetos por debajo de aproximadamente 125 micras. Los investigadores predicen que mejorando la resolución, un endoscopio de fibra de aproximadamente dos décimas de un milímetro de diámetro—justo más delgado que un cabello humano—pueden tener una resolución de aproximadamente 80.000 pixeles a una resolución de aproximadamente tres décimas de una micra.

El prototipo de trabajo es un endoscopio rígido que usa fibra óptica multi-modal; patrones aleatorios de luz generada por un modulador de luz espacial que pasa a través de una fibra e ilumina una región cercana a la punta de la fibra. La luz reflejada por el objeto regresa a la fibra hasta un computador, que a su vez mide la energía de la luz y usa algoritmos adaptables para reconstruir una imagen. Sorprendentemente, los investigadores encontraron que los patrones aleatorios de intensidad mezclaron los modos que pueden propagar a través de la fibra, produciendo cuatro veces más detalle en la imagen. El estudio describiendo el endoscopio de fibra fue publicado en el 15 de enero de 2013, en la revista Optics Express.

“Los endoscopios de fibra única anteriores eran limitados en resolución al número de modos en la fibra, de modo que es una mejora de cuatro veces”, dijo el autor principal Joseph Kahn, PhD, un profesor de ingeniería eléctrica de Stanford. “El algoritmo no convencional fue usado para la reconstrucción de imagen y fue la clave para revelar el detalle escondido de la imagen”.

En este aspecto, el factor limitante principal es que la fibra debe permanecer recta, puesto que doblar una fibra multimodo mezcla la imagen de tal manera que es imposible reconocerla. Para mantener eso, la fibra se coloca en una aguja fina para inserción. El resultado es una combinación de un endoscopio rígido, que usa lentes relativamente gruesos, en forma de varilla, para producir imágenes buenas, y un endoscopio flexible, que emplea generalmente haces de decenas de miles de fibras individuales, cada una con un solo pixel de la imagen. Ambos tipos de endoscopios son voluminosos y tienen resolución limitada.

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Stanford University