[ca] L'espectroscòpia d'òptica difusa (DOS) a l'infraroig proper permet mesurar de manera no invasiva els paràmetres hemodinàmics microvasculars de teixits profunds (penetració >1 cm). En oncologia, s'ha enfocat a caracteritzar la vasculatura tumoral per a usos diagnòstics i terapèutics, ja que el creixement de teixit maligne requereix el reclutament i la generació de vasos sanguinis per a ser mantingut. La progressió de la malaltia, metàstasi i supervivència del pacient s'han vinculat amb la densitat de microvasos, el flux sanguini i la hipòxia i, per tant, permeten guiar el diagnòstic, tractament i prognosi. En aquesta tesi, he aplicat metodologies DOS en dos projectes que aprofiten la informació hemodinàmica per al maneig del càncer. El primer consisteix en la demostració d'un conjunt d'eines per a l'optimització de la teràpia plasmònica fototèrmica (PPTT) en ratolins i el segon se centra en el diagnòstic clínic del càncer de tiroide en pacients amb nòduls. La PPTT utilitza nanopartícules plasmòniques (NP) que s'injecten al cos i actuen com a fonts localitzades de calor en ser il·luminades, induint la mort de les cèl·lules tumorals. Diversos aspectes de la teràpia són afectats pels paràmetres òptics i hemodinàmics del teixit tumoral i, per tant, es poden estudiar amb monitoratge DOS. A més a més, la DOS permet la quantificació simultània de la concentració de NP. Aquesta informació pot millorar la comprensió i el resultat del tractament, accelerant el seu avanç cap a la pràctica clínica. Per provar això, vam utilitzar el monitoratge DOS al llarg de la PPTT per modelar la teràpia i explicar la variabilitat entre individus. Això es va realitzar en models ortotòpics de carcinoma de cèl·lula renal derivat de pacient, utilitzant nanocilindres d'or i un tractament fix. El dispositiu híbrid combina les tècniques de continuous-wave broadband diffuse reflectance spectroscopy (DRS) i diffuse correlation spectroscopy (DCS). Les dades es van relacionar amb l'acumulació de NP, les temperatures assolides durant la PPTT, el creixement tumoral i la supervivència. Addicionalment, mitjançant simulacions, vam analitzar els mecanismes subjacents i vam demostrar l'extrapolació de les condicions de teràpia per a cada individu. Amb això, vam aconseguir determinar les interaccions rellevants i els factors pronòstics per personalitzar la teràpia d'una manera fàcilment aplicable a altres protocols de PPTT. El segon estudi va formar part del projecte LUCA, el qual ha tingut com a objectiu implementar un dispositiu DOS híbrid guiat per ultrasons que pogués integrar-se en el flux clínic de detecció de càncer de tiroide i proporcionar informació rellevant per a millorar el diagnòstic. La incidència del càncer de tiroide porta dècades en augment i la baixa especificitat dels mètodes de detecció estàndard implica que cada any es realitzen desenes de milers de tiroidectomies innecessàries a Europa. Per tant, qualsevol millora en la discriminació de nòduls malignes pot tenir un impacte significatiu. Es va dur a terme una campanya clínica amb un dispositiu de última generació que combina time-resolved spectroscopy (TRS) i DCS en un transductor d'ultrasons. Les propietats de la tiroide, nòduls i músculs del coll es van mesurar en pacients amb nòduls i voluntaris sans. Les dades de seixanta-sis subjectes van permetre caracteritzar aquests teixits, estudiar l'efecte de les variables demogràfiques i anatòmiques i avaluar les capacitats de diagnòstic. D'aquesta manera, vam reunir un gran conjunt de dades, rellevant com a referència per a diverses aplicacions mèdiques més enllà de l'oncologia, i vam identificar els indicadors de malignitat més prometedors. Amb aquests estudis, he demostrat com la informació obtinguda amb DOS té rols importants en aquestes aplicacions específiques i alguns dels mecanismes darrere d'ells. Aquests troballes poden guiar futurs esforços d'investigació i tenir implicacions en els avenços de les solucions a aquests problemes clínics.

[es] La espectroscopía de óptica difusa (DOS) en el infrarrojo cercano permite medir de forma no invasiva los parámetros hemodinámicos microvasculares de tejidos profundos (penetración >1 cm). En oncología, se ha enfocado en caracterizar la vasculatura tumoral para usos diagnósticos y terapéuticos, ya que el crecimiento de tejido maligno se mantiene con el reclutamiento y la generación de vasos sanguíneos. La progresión de la enfermedad, metástasis y supervivencia del paciente se han vinculado con la densidad de microvasos, el flujo sanguíneo e hipoxia, por lo que permiten guiar el diagnóstico, tratamiento y prognosis. En esta tesis, he aplicado metodologías DOS en dos proyectos que explotan la información hemodinámica para el manejo del cáncer. El primero consiste en la demostración de un conjunto de herramientas para la optimización de la terapia fototérmica plasmónica (PPTT) en ratones y el segundo se centra en el diagnóstico clínico del cáncer de tiroides en pacientes con nódulos. La PPTT utiliza nanopartículas plasmónicas (NP) que se inyectan en el cuerpo y actúan como fuentes localizadas de calor al ser iluminadas, induciendo la muerte de las células tumorales. Varios aspectos de esta terapia son afectados por los parámetros ópticos y hemodinámicos del tejido tumoral, por lo que pueden estudiarse con monitoreo DOS. Además, permite la cuantificación simultánea de la concentración de NP. Dicha información puede mejorar la comprensión y el resultado del tratamiento, acelerando su avance hacia la práctica clínica. Para probar esto, usamos monitoreo DOS a lo largo de la PPTT para modelar la terapia y explicar la variabilidad entre individuos. Esto se realizó en modelos ortotópicos de carcinoma de célula renal derivado de paciente, utilizando nanorods de oro y un tratamiento fijo. El dispositivo híbrido combina las técnicas de continuous-wave broadband diffuse reflectance spectroscopy (DRS) y diffuse correlation spectroscopy (DCS). Los datos se relacionaron con la acumulación de NP, las temperaturas alcanzadas durante la PPTT, el crecimiento tumoral y la supervivencia. Además, mediante simulaciones, analizamos los mecanismos subyacentes y demostramos la extrapolación de las condiciones de terapia para cada individuo. Con esto logramos determinar las interacciones relevantes y los factores pronósticos para personalizar la terapia de una forma fácilmente aplicable a otros protocolos de PPTT. El segundo estudio formó parte del proyecto LUCA, cuyo objetivo fue implementar un dispositivo DOS híbrido guiado por ultrasonido a incorporar en el flujo clínico de detección de cáncer de tiroides y proporcionar información relevante para mejorar el diagnóstico. La incidencia del cáncer de tiroides lleva décadas en aumento y la baja especificidad de los métodos de detección estándar implica que cada año se realizan decenas de miles de tiroidectomías innecesarias en Europa. Por lo tanto, cualquier mejora en la discriminación de nódulos malignos puede tener un impacto significativo. Se llevó a cabo una campaña clínica con un dispositivo que combina time-resolved spectroscopy (TRS) y DCS en un transductor de ultrasonido. Las propiedades de tiroides, nódulos y músculos del cuello se midieron en pacientes con nódulos y voluntarios sanos. Los datos de sesenta y seis sujetos permitieron caracterizar estos tejidos, estudiar el efecto de las variables demográficas y anatómicas, y evaluar las capacidades diagnósticas. De esta manera, reunimos un conjunto extenso de datos, relevante como referencia para diversas aplicaciones médicas más allá de la oncología, e identificamos los indicadores de malignidad más prometedores. Con estos estudios he demostrado cómo la información obtenida con DOS tiene roles importantes en estas aplicaciones específicas y cuáles son algunos de los mecanismos detrás de ellos. Estos hallazgos pueden guiar futuros esfuerzos de investigación y tener implicancias para los avances de las soluciones a estos problemas clínicos.