Una demostración de cómo se puede utilizar el equipo de rayos T para escanear la piel de una persona. Crédito: Universidad de Warwick
Un nuevo método para analizar la estructura de la piel utilizando un tipo de radiación conocida como rayos T podría ayudar a mejorar el diagnóstico y tratamiento de afecciones de la piel como eccema, psoriasis y cáncer de piel.
Científicos de la Universidad de Warwick y la Universidad China de Hong Kong (CUHK) han demostrado que utilizando un método que implica analizar rayos T disparados desde varios ángulos diferentes, pueden construir una imagen más detallada de la estructura de un área de piel y qué tan hidratado está de lo que permiten los métodos actuales.
Su método se informa en Advanced Photonics Research y podría proporcionar una nueva herramienta para que los científicos y los médicos caractericen las propiedades de la piel en las personas, para ayudar a controlar y tratar las afecciones de la piel.
La radiación de terahercios (THz), o rayos T, se encuentra entre el infrarrojo y el WiFi en el espectro electromagnético. Los rayos T pueden ver a través de muchos materiales comunes como plásticos, cerámica y ropa, lo que los hace potencialmente útiles en inspecciones no invasivas. Los fotones de baja energía de los rayos T tampoco son ionizantes, lo que los hace muy seguros en entornos biológicos, incluida la seguridad y los exámenes médicos.
Solo se pueden detectar los rayos T que atraviesan las capas externas de la piel (estrato córneo y epidermis) antes de reflejarse hacia atrás, ya que los que viajan más profundamente se atenúan demasiado. Esto hace que las imágenes de rayos T sean una forma potencialmente efectiva de monitorear estas capas más externas. Para probar esto, la luz de terahercios se enfoca en la piel a través de un prisma, para alinear el rayo en un plano focal particular. Dependiendo de las propiedades de la piel, esa luz se reflejará de manera ligeramente diferente. Luego, los científicos pueden comparar las propiedades de la luz antes y después de que ingrese a la piel.
Sin embargo, existen limitaciones en la espectroscopia de reflexión de THz estándar, y para superarlas, los científicos detrás de esta nueva investigación utilizaron elipsometría, que implica enfocar los rayos T en múltiples ángulos en la misma área de la piel.
Demostraron con éxito que usando elipsometría podían calcular con precisión el índice de refracción de la piel (que determina la rapidez con que viaja el rayo a través de ella) medido en dos direcciones en ángulos rectos entre sí. La diferencia entre estos índices de refracción se denomina birrefringencia, y esta es la primera vez que se mide in vivo la birrefringencia de THz de la piel humana. Estas propiedades pueden proporcionar información valiosa sobre cuánta agua hay en la piel y permitir calcular el grosor de la piel.
La profesora Emma Pickwell-MacPherson, del Departamento de Física de la Universidad de Warwick y del Departamento de Ingeniería Electrónica de CUHK, dijo: “Queríamos demostrar que podíamos hacer mediciones de elipsometría in vivo en la piel humana y calcular las propiedades de la piel. En las imágenes de reflexión de terahercios ordinarias, el grosor y el índice de refracción se combinan como un solo parámetro. Al tomar medidas en varios ángulos, puede separar los dos.
“La piel hidratada tendrá un índice de refracción diferente al de la piel deshidratada. Para las personas con trastornos de la piel, podremos probar la hidratación de su piel cuantitativamente, más que las técnicas existentes. Si está tratando de mejorar los productos para el cuidado de la piel para las personas con afecciones como el eccema o la psoriasis, podríamos potencialmente hacer evaluaciones cuantitativas de cómo está mejorando la piel con diferentes productos o diferenciar los tipos de piel.
“Para los pacientes con cáncer de piel, también puede utilizar imágenes de THz para sondear la piel antes de que se inicie la cirugía, para tener una mejor idea de hasta dónde se ha diseminado un tumor. El cáncer de piel afecta las propiedades de la piel y algunas de ellas son invisibles ya que estás debajo de la superficie “.
El Dr. Xuequan Chen, primer autor del estudio y becario postdoctoral del Departamento de Ingeniería Electrónica de CUHK, dijo: “Se sabe que los rayos T son sensibles al nivel de hidratación de la piel. Sin embargo, señalamos que el La estructura del estrato córneo también reacciona a los reflejos de terahercios. Nuestra técnica permite explorar con sensibilidad esta propiedad de estructura, lo que proporciona información completa sobre la piel y es de gran utilidad para el diagnóstico cutáneo “.
Para probar su método, los investigadores hicieron que los voluntarios colocaran su brazo en la ventana de imágenes de su equipo de rayos T durante 30 minutos, después de aclimatarse a la temperatura ambiente y la sequedad del laboratorio. Al sostener su piel contra la superficie de la ventana de imágenes, impidieron que el agua se escape de la piel como transpiración, un proceso conocido como oclusión.
Luego, los investigadores realizaron cuatro mediciones en ángulo recto entre sí cada dos minutos durante media hora, para poder monitorear el efecto de la oclusión a lo largo del tiempo. Debido a que los rayos T son particularmente sensibles al agua, podrían ver una diferencia notable a medida que el agua se acumula en la piel, lo que sugiere que el método podría mostrar qué tan efectivo es un producto para mantener la piel hidratada, por ejemplo.
La investigación adicional buscará mejorar la instrumentación del proceso y cómo podría funcionar como un dispositivo práctico.
El profesor Pickwell-MacPherson dijo: “No tenemos nada que sea realmente preciso para medir la piel que los médicos puedan usar. Los dermatólogos necesitan mejores herramientas cuantitativas para usar y usar fácilmente.
“Si esto funciona bien, podría ir a una clínica, colocar su brazo en un escáner, se trazaría su curva de oclusión y se podría recomendar un producto adecuado para su piel. Podríamos obtener medicamentos más personalizados y desarrollar productos para diferentes respuestas de la piel. Realmente podría encajar con el enfoque actual en la medicina personalizada “.
