Num estudo de viabilidade financiado pelos National Institutes of Health (NIH), investigadores da Keck School of Medicine da USC e do California Institute of Technology (Caltech) demonstraram que uma técnica inovadora e não invasiva pode criar rapidamente imagens tridimensionais do corpo humano, da cabeça aos pés. A tecnologia combina ultrassom e imagem fotoacústica, que deteta ondas sonoras geradas pela luz, para obter simultaneamente imagens de tecidos e vasos sanguíneos. Os resultados, acabados de publicar na revista Nature Biomedical Engineering , têm o potencial de preencher as lacunas existentes na imagem médica.
As técnicas de imagem são uma parte indispensável da medicina moderna, contribuindo significativamente para o tratamento de lesões, infeções, cancro, doenças crónicas e muito mais. No entanto, as técnicas de referência atuais – ultrassom, raios-X, tomografia computorizada (TC) e ressonância magnética (RM) – têm cada uma as suas limitações. Estas incluem o custo e o tempo de cada exame, bem como o poder de resolução das imagens: quanta parte do corpo pode ser visualizada simultaneamente, quão profundas são as imagens e quão detalhadas são?
«A importância da imagem médica para a prática clínica não pode ser subestimada. A nossa equipa identificou limitações importantes nas técnicas existentes e desenvolveu uma abordagem inovadora para as resolver», afirmou Charles Liu, MD, PhD , professor de neurocirurgia clínica, urologia e cirurgia na Keck School of Medicine, diretor do USC Neurorestoration Center e coautor do novo estudo.
Para demonstrar as diversas aplicações da tecnologia, os investigadores utilizaram o sistema para obter imagens de várias regiões do corpo: cérebro, peito, mão e pé. A imagem cerebral foi realizada em pacientes submetidos a cirurgia que tiveram partes do crânio temporariamente removidas. Os resultados mostram que a tecnologia pode capturar estruturas de tecidos e vasos sanguíneos numa área de até 10 centímetros de largura em cerca de 10 segundos.
Pela primeira vez, a equipa de investigação combinou duas modalidades de imagem em humanos, a Tomografia de Ultrassom Rotativo (RUST) e a Tomografia Fotoacústica (PAT), no que chamaram de RUS-PAT.
Semelhante à ecografia convencional, o RUST direciona ondas sonoras para a área de interesse. No entanto, em vez de usar um único detetor para criar uma imagem bidimensional, utiliza um arco de detetores para construir uma imagem volumétrica tridimensional do tecido corporal. O PAT direciona um feixe de laser para a mesma área, que é absorvido pelas moléculas de hemoglobina no sangue. Estas moléculas vibram e emitem frequências ultrassónicas, que são medidas pelos mesmos detetores para criar imagens tridimensionais dos vasos sanguíneos.
O sistema RUS-PAT baseia-se em trabalhos anteriores da equipa USC-Caltech , que demonstraram que o PAT também pode ser utilizado para capturar imagens da atividade cerebral.
O RUS-PAT oferece várias vantagens potenciais em relação aos métodos de imagem existentes. É mais barato de fabricar do que um scanner de ressonância magnética, evita a radiação necessária para exames de raios-X e TC, e fornece imagens mais complexas do que a ecografia convencional.
"Quando pensamos nas limitações críticas da imagem médica atual, como custo, campo de visão, resolução espacial e tempo de digitalização, esta plataforma aborda muitos desses problemas", disse Liu.
Amplo potencial clínico
Ao obter imagens do cérebro, mama, mão e pé, os investigadores demonstraram o potencial do RUS-PAT para um amplo espectro de aplicações médicas. A imagem cerebral desempenha um papel central no diagnóstico e tratamento de AVC, traumatismo cranioencefálico e doenças neurológicas, enquanto a imagem mamária apoia o tratamento de um dos cancros mais comuns do mundo.
"A fotoacústica está a abrir um novo campo de investigação humana e acreditamos que esta tecnologia será fundamental para o desenvolvimento de novos métodos de diagnóstico e terapias personalizadas para os pacientes", disse Jonathan Russin, MD, autor principal do estudo e professor e chefe de neurocirurgia na Universidade de Vermont.
A imagem rápida e de baixo custo do pé também pode ajudar milhões de pessoas que sofrem de complicações nos pés diabéticos e doenças venosas.
Nature Biomedical Engineering
DOI
