La inflamación del oído medio a menudo desencadena un colesteatoma, una forma agresiva de otitis media crónica. Para detectar colesteatomas y biofilms bacterianos y eliminarlos de forma segura, el nuevo proyecto colaborativo ‘BetterView’ está trabajando en un microscopio quirúrgico especial.
Este llamado sistema de microscopio SWIR utiliza luz infrarroja de onda corta. El objetivo es iluminar sangre, biopelículas bacterianas, cartílagos y tejidos blandos; mostrarlos espacialmente; y hacerlos distinguibles entre sí.
Las siete instituciones asociadas que cooperan en el proyecto incluyen la Universidad de Bielefeld y Klinikum Bielefeld, uno de los hospitales que forman el Hospital Universitario OWL. La investigación está coordinada por la empresa de tecnología médica Munich Surgical Imaging. Se gastará un total de 4,1 millones de euros en el proyecto. El Ministerio Federal de Educación e Investigación está financiando la nueva investigación.
La cirugía mínimamente invasiva funciona con las incisiones cutáneas más pequeñas, de modo que apenas se lesiona el tejido durante las operaciones. Los microscopios ópticos ayudan a los cirujanos a examinar el área que operarán. Iluminan el campo quirúrgico y transfieren una imagen de alta resolución a una pantalla.
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Sin embargo, hasta ahora, la microscopía quirúrgica ha trabajado casi exclusivamente con luz del rango espectral visible. Los microscopios disponibles actualmente alcanzan sus límites cuando una superficie está cubierta por sangrado o contaminada por bacterias. Para dar a los cirujanos una visión clara en tales situaciones, el nuevo proyecto «BetterView» está desarrollando el nuevo microscopio quirúrgico SWIR. SWIR significa Infrarrojo de onda corta.
Los sensores para la luz infrarroja de onda corta han estado disponibles recientemente
«Una generación avanzada de sensores de imagen ahora hace posible equipar los microscopios quirúrgicos con una nueva función: procesar y mostrar imágenes en el espectro de luz infrarroja de onda corta en tiempo real», dice el profesor Dr. Thomas Huser de la Facultad de Física de Bielefeld. Universidad. Huser es especialista en fotónica biomédica, que se ocupa del desarrollo de nuevos métodos de microscopía. Junto con su equipo, está construyendo y utilizando microscopios de alta resolución mientras desarrolla el software para el procesamiento de imágenes.
Los microscopios con sensores como el microscopio quirúrgico SWIR primero tienen que analizar y procesar automáticamente la señal de la imagen registrada.
Para que el microscopio quirúrgico pueda mostrar las señales infrarrojas de onda corta, Huser y su equipo están desarrollando su propio software que filtra la luz fuera del espectro infrarrojo de onda corta y calcula una vista tridimensional de la imagen. “Además, el software necesita producir contrastes de color. Esas marcas de colores facilitan la distinción, por ejemplo, entre nervios y tejidos blandos», explica Huser. El software tiene que mostrar la imagen de video en tiempo real para que los cirujanos en el quirófano puedan trabajar con precisión y ver sin demora lo que su intervención está haciendo en el campo quirúrgico.
Estudio con el nuevo microscopio en el Hospital Universitario OWL Para probar el microscopio quirúrgico SWIR en la práctica, el proyecto lo utilizará inicialmente para tratar el colesteatoma, una inflamación crónica del oído medio que produce pus. El microscopio se probará en el Departamento de Otorrinolaringología, Cirugía de Cabeza y Cuello del Hospital Universitario OWL en el Klinikum Bielefeld. La clínica realiza la mayor cantidad de operaciones de colesteatoma en todo el país: 650 procedimientos al año.
«Si un colesteatoma no se trata, puede provocar daños graves», dice el profesor Holger Sudhoff, MD, PhD, FRCS, FRCPath, director del Departamento Universitario de Otorrinolaringología, Cirugía de Cabeza y Cuello en Klinikum Bielefeld y miembro de la Facultad de Medicina. BÚHO. «En tales casos, la inflamación crónica destruirá los tres huesecillos auditivos, de modo que la persona afectada perderá la audición en ese oído», explica Sudhoff.
En etapas posteriores, la inflamación también puede provocar parálisis facial, meningitis y abscesos intracraneales. El colesteatoma, generalmente acompañado de destrucción ósea severa, puede ser causado por una infección del oído medio o por las retracciones de la membrana timpánica que se extienden hacia el oído medio.
Microscopios quirúrgicos comunes en sus límites
Los microscopios quirúrgicos, que funcionan solo con el rango de luz visible para los humanos, normalmente se usan para diagnóstico, cirugía y atención de seguimiento. «Nos ayudan a determinar si se ha formado una biopelícula bacteriana», dice Sudhoff. Si un colesteatoma se inflama por bacterias, crecerá más rápido y dañará los huesos adyacentes con mayor severidad. Sin embargo, el grado en que se ha propagado la colonización bacteriana a menudo no es visible con microscopios estándar debido, por ejemplo, al sangrado que oscurece la biopelícula.
Además de la microscopía, los especialistas también utilizan la tomografía computarizada (TC) y la resonancia magnética nuclear (RMN) para diagnosticar el colesteatoma. Sin embargo, esto no puede distinguir un posible líquido en el oído medio de un colesteatoma. La resonancia magnética también se usa para prepararse para la cirugía. Aunque proporciona una resolución más alta que la TC, la desventaja es que no puede mostrar los detalles de los huesecillos con suficiente precisión.
Usando el microscopio para eliminar completamente la infestación bacteriana
El equipo del proyecto espera una serie de ventajas del nuevo microscopio SWIR. Su capacidad para ver a través de la sangre y distinguir tejidos, huesos, nervios y tejidos blandos infestados de bacterias es especialmente importante.
«Ya durante la operación, esto permitirá a los cirujanos ver dónde sigue presente la colonización bacteriana restante en el oído medio», afirma el Dr. Hans Kiening, coordinador del proyecto de la empresa de tecnología médica Munich Surgical Imaging (MSI). «Esto les permite eliminar por completo las áreas infectadas que, de lo contrario, podrían conducir al desarrollo de un nuevo colesteatoma».
MSI proporciona un microscopio quirúrgico que ya se usa en cirugía y proporciona imágenes de alta resolución. El nuevo proyecto se basa en este desarrollo. En comparación con los microscopios convencionales, el futuro microscopio SWIR también podrá ver a través de los tejidos blandos. Esto hará posible examinar también áreas ocultas ópticamente.
Luego, los cirujanos podrán ver si el material óseo en el oído interno ha sido colonizado o dañado por bacterias. Además, el microscopio debe aumentar la seguridad del paciente. Si los cirujanos pueden ver y distinguir el oído interno con precisión, hay menos riesgo de dañar estructuras sensibles como el nervio facial o los laberintos del oído interno.
Las enfermedades crónicas juegan un papel importante en la investigación de la Facultad de Medicina OWL. Estas son enfermedades que persisten durante mucho tiempo y, a menudo, son difíciles de tratar o no son completamente curables. Las enfermedades crónicas se encuentran entre los problemas de salud más comunes en Alemania y otros países industrializados. El OWL de la Facultad de Medicina los trata como parte de su perfil de investigación ‘Medicina para Personas con Discapacidad y Enfermedades Crónicas’.
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