O final da endoscopia? Nova técnica pode ser o futuro da imagiologia médica
Uma pesquisa inovadora mostra uma técnica de imagem inovadora que usa ultrassom para fornecer imagens detalhadas de maneira não invasiva.
Um avanço na imagem ultrassonográfica poderá em breve eliminar o uso de endoscopias.
A endoscopia é atualmente um dos métodos mais comuns para imagens médicas. Seus usos incluem o diagnóstico de condições que afetam os pulmões, o cólon, a garganta e o trato gastrointestinal.
Durante uma endoscopia , profissionais médicos inserem um endoscópio - um tubo longo e fino com uma luz forte e uma pequena câmera no final - em uma pequena abertura, como a boca ou uma pequena incisão que um cirurgião faz.
As endoscopias são um procedimento invasivo, embora minimamente. Eles podem criar desconforto e não estão isentos de riscos. Efeitos colaterais potenciais de endoscopias incluem exagero, cãibras, dor persistente, ou mesmo perfuração do tecido e sangramento interno menor.
Agora, uma descoberta inovadora pode acabar com a endoscopia. Maysam Chamanzar, professor assistente de engenharia elétrica e de computação na Universidade Carnegie Mellon, em Pittsburgh, Pensilvânia, e Matteo Giuseppe Scopelliti, pesquisador de doutorado no mesmo departamento, desenvolveram uma técnica de ultrassonografia não invasiva que promete substituir o endoscópio.
Os pesquisadores detalham sua nova técnica na revista Light: Science and Applications .
Substituindo a lente física por uma virtual
Chamanzar e Scopelliti explicam em seu artigo que o tecido biológico, sendo um meio turvo (ou denso e opaco), limita as possibilidades dos métodos ópticos.
Especificamente, o tecido é feito de partículas e membranas grandes e restringe a profundidade e resolução de imagens ópticas, "especialmente na faixa visível e infravermelha próxima do espectro".
A nova técnica, no entanto, usa ultra-som para conceber uma "lente virtual" no corpo, em vez de inserir uma física. O operador pode então ajustar a lente "alterando as ondas de pressão ultra-sônica dentro do meio", escrevem os autores, e assim captam imagens de profundidade que nunca foram acessíveis antes, usando meios não invasivos.
Ondas de ultra-som podem comprimir ou desparecer o meio em que elas penetram. A luz viaja mais devagar através de mídia comprimida e mais rapidamente em mídia rarefeita.
Os autores explicam que eles foram capazes de criar a lente virtual usando esse efeito de compactação / rarefação:
"À medida que as ondas ultrassônicas se propagam pelo meio, elas modulam sua densidade e, consequentemente, seu índice de refração local; o meio é comprimido nas regiões de alta pressão, resultando em maior densidade, enquanto é rarefeito nas áreas de pressão negativa onde a densidade local É reduzido."
"Como resultado", escrevem eles, "a onda de pressão cria um contraste de índice de refração local".
Além disso, ajustar ou reconfigurar as ondas de ultra-som do lado de fora pode mover a lente para dentro do meio, permitindo que ele viaje para diferentes regiões e tire fotos em diferentes profundidades.
"Usamos ondas de ultra-som para esculpir uma lente de revezamento óptico virtual dentro de um determinado meio-alvo, que, por exemplo, pode ser tecido biológico", diz Chamanzar. "Portanto, o tecido é transformado em uma lente que nos ajuda a capturar e transmitir as imagens de estruturas mais profundas."
O pesquisador explica ainda como a técnica funciona e por que é um passo progressivo para a visualização dentro do corpo.
"O que distingue nosso trabalho dos métodos convencionais de óptica acústica é que estamos usando o próprio meio alvo, que pode ser tecido biológico, para afetar a luz à medida que se propaga através do meio", continua Chamanzar. "Essa interação in situ oferece oportunidades para contrabalançar os [obstáculos] que perturbam a trajetória da luz."
Técnica para 'revolucionar a imagiologia médica'
Algumas das aplicações da nova técnica incluem imagens cerebrais, diagnosticando condições da pele e identificando tumores em vários órgãos. O método pode envolver um dispositivo portátil ou um adesivo, dependendo da área que precisa ser monitorada.
Simplesmente aplicando-o na superfície da pele, os profissionais de saúde poderiam obter imagens de órgãos internos sem os possíveis efeitos colaterais e desagradáveis ??de uma endoscopia.
"Ser capaz de transmitir imagens de órgãos, como o cérebro, sem a necessidade de inserir componentes ópticos físicos, será uma alternativa importante para implantar endoscópios invasivos no corpo".
Maysam Chamanzar
"Este método pode revolucionar o campo da imagiologia biomédica", acrescenta.
"A mídia turva sempre foi considerada um obstáculo para a imagem óptica", acrescenta o co-autor Scopelliti. "Mas nós mostramos que tais mídias podem ser convertidas em aliados para ajudar a luz a alcançar o alvo desejado."
"Quando ativamos o ultrassom com o padrão adequado, o meio turvo torna-se imediatamente transparente. É empolgante pensar no impacto potencial desse método em uma ampla gama de campos, desde aplicações biomédicas até a visão computacional."