Holografía Digital Microscópica

La palabra holografía deriva de las raíces griegas holos – todo, y graphos – descripción o mensaje. La holografía es una técnica para grabar y ver imágenes en tercera dimensión, una vez que han sido registradas y posteriormente reveladas en una película fotográfica de alta resolución. Uno de los principios básicos inherentes a la holografía es el fenómeno interferencia entre dos haces de luz, del cual se registra su patrón de intensidades en una película fotosensible. Normalmente, para grabar hologramas se hace uso de la luz de un láser, ya que esta fuente luminosa tiene propiedades ondulatorias que permiten codificar la fase de la onda electromagnética en el material fotosensible, para después recuperarlo mediante un proceso óptico coherente.

Desde la década de 1970, con el uso de arreglos de sensores CCD, se han podido obtener hologramas electrónicos; es decir, la grabación de los hologramas se realiza en el sensor de la cámara digital, eliminando el revelado químico de la película fotográfica y agilizando el procesamiento de la información, y aún más, esto nos permite almacenar varios de estos hologramas a la velocidad de adquisición de la cámara digital mediante una computadora.

Hoy en día existen diferentes métodos para obtener hologramas, gracias a la tecnología actual; la holografía no se limita a observar objetos en tres dimensiones formados con luz, sino que se pueden realizar estudios que ayudan en diferentes áreas de los ámbitos industrial y médico tales como en las áreas de la microscopia holográfica digital. Por lo cual, es de nuestro interés el desarrollar proyectos donde se apoye al sector salud teniendo estos un alto impacto social.

El proyecto que se está desarrollando en la Universidad Politécnica de Tulancingo tiene como objetivo, realizar hologramas de objetos biológicos de tamaño microscópico; la razón de esto, se debe a que en las técnicas de microscopia actuales, las muestras microscópicas sólo pueden ser observadas en dos dimensiones. Lo que no permite medir alturas o profundidades a nivel microscópico dentro del material biológico. Por lo que al aplicar las técnicas holográficas se logran obtener imágenes tridimensionales de las muestras. La finalidad última de esto, es ser capaz de brindar una visualización completa de la muestra bajo análisis. Adicionalmente se busca llevar a cabo medidas de alturas de las muestras desde un punto de vista microscópico, de igual manera; el método ofrece la ventaja de caracterizar de forma más rápida y eficiente las muestras, en comparación con los métodos tradicionales.

El proyecto se encuentra en la etapa experimental, donde se ha puesto a prueba con diferentes muestras inorgánicas, con la finalidad de caracterizar los sistemas holográficos para la adquisición de información; de las cuales se han obtenido resultados que dan un panorama de las condiciones necesarias para el correcto grabado de los hologramas, mientras que en la etapa de recuperación de información se cuenta con dos tipos de algoritmos computacionales; el primero basado en técnicas tradicionales tal como la Integral de Difracción de Fresnel con la variante de resolverla a través de la Transformada Rápida de Fourier, y un segundo algoritmo el cual es utilizado mediante un método novedoso basado en la Transformada Wavelet de Gabor. Este último promete extraer los detalles más finos de las imágenes. Ambos casos han demostrado ser eficientes y capaces de medir la profundidad o altura de muestras microscópicas.

Para el trabajo a futuro se pretende, la calibración del sistema de grabado de hologramas con la finalidad de disminuir el ruido en los mismos y así obtener una mayor extracción de información, así como, la programación del algoritmo computacional capaz de obtener la información de las alturas de las muestras a partir de la reconstrucción tridimensional de la fase. De igual manera, se debe realizar la comparación entre los métodos actuales contra los métodos propuestos dentro de este proyecto.

Ing. Martín Hernández Romo

Estudiante de la Maestría en Computación Óptica

martin.hernandez@upt.edu.mx