Pesquisadores da Universidade do Sul da Califórnia, em parceria com o Instituto de Tecnologia da Califórnia, nos Estados Unidos, desenvolveram um sistema de imagem médica capaz de ampliar a visualização do interior do corpo humano de forma rápida, detalhada e sem uso de radiação. A tecnologia, batizada de RUS-PAT, combina duas técnicas avançadas: a tomografia ultrassônica rotacional (Rust) e a tomografia fotoacústica (PAT) e pode superar limitações de exames tradicionais como ressonância magnética, raio-X e ultrassom comum.
De acordo com o estudo publicado na revista Nature Biomedical Engineering, o sistema permite mapear simultaneamente tecidos e vasos sanguíneos, produzindo imagens tridimensionais em cerca de 10 segundos, em regiões do corpo com até 10 centímetros de profundidade. Testes já demonstraram a capacidade de imagear mãos, pés e cabeça, o que abre caminho para aplicações clínicas diversas. No sistema RUS-PAT, as duas abordagens operam de forma integrada. Enquanto o Rust utiliza um arco de detectores para reconstruir imagens volumétricas em 3D dos tecidos, diferentemente do ultrassom comum, que gera imagens bidimensionais, o PAT direciona o laser para a mesma região, permitindo a visualização precisa dos vasos sanguíneos.
Abordagem vantajosa
Os pesquisadores explicam que a tecnologia se baseia em estudos anteriores da equipe, que já haviam demonstrado o uso da tomografia fotoacústica para registrar imagens da atividade cerebral. Além do ganho em qualidade de imagem, o novo método apresenta vantagens práticas. Segundo os autores do estudo, o RUS-PAT é mais barato de construir do que um equipamento de ressonância magnética, não utiliza radiação ionizante, necessária em exames como tomografia computadorizada e raio-X, e oferece informações mais sofisticadas do que o ultrassom convencional.
Para o radiologista Vitor Sardenberg, coordenador médico da Dasa RJ, líder em medicina diagnóstica no Brasil, a tecnologia representa um avanço relevante. "Diferente da tomografia e da ressonância, o RUS-PAT não utiliza radiação ionizante nem campo magnético, além de permitir exames rápidos e potencialmente mais acessíveis. Ele também vai além do ultrassom convencional ao adicionar informação funcional vascular", afirma. O especialista ressalta, no entanto, que o método não substitui os exames já consagrados. "É uma ferramenta complementar. Não veio para substituir a tomografia, a ressonância ou o ultrassom tradicional, mas para ampliar as possibilidades diagnósticas", explica.
Entre as aplicações mais promissoras apontadas por Sardenberg, estão o diagnóstico de doenças vasculares periféricas; a oncologia, especialmente na avaliação de tumores superficiais; e o monitoramento da resposta a tratamentos, tudo isso sem a necessidade de contraste e com maior segurança para o paciente.
Apesar do potencial, ainda são necessários avanços antes que o RUS-PAT seja incorporado à prática clínica. Um dos principais desafios está na aplicação da tecnologia ao cérebro, já que o crânio humano pode distorcer os sinais e dificultar a obtenção de imagens nítidas. Para contornar esse obstáculo, a equipe estuda novas abordagens, como ajustes na frequência do ultrassom, além de melhorias adicionais para garantir maior consistência na qualidade das imagens em todos os exames.
* Estagiária sob supervisão de Lourenço Flores
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Duas perguntas para
Charles Liu, coautor sênior do estudo e diretor do Centro de Neurorestauração da Universidade do Sul da Califórnia
De que forma a integração de Rust e PAT em RUS-PAT melhora a resolução e a profundidade da imagem em comparação com o ultrassom convencional ou a ressonância magnética?
A integração de Rust e PAT permite a obtenção simultânea de imagens volumétricas de tecidos e vasos sanguíneos de uma forma fundamentalmente diferente das técnicas de imagem clínica existentes, como tomografia computadorizada (TC), ressonância magnética (RM) e ultrassom portátil, com alta resolução espacial. Cada uma apresenta vantagens em relação a outras técnicas. A tomografia computadorizada (TC) utiliza radiação ionizante; a Ressonância magnética é cara, não pode ser usada em todos os pacientes, como aqueles com implantes metálicos; o Ultrassom portátil tem um campo de visão limitado. Assim, as futuras aplicações clínicas seriam sinérgicas com as técnicas clínicas atuais.
Quais são as limitações físicas ou biológicas atuais da RUS-PAT na captura de imagens de regiões mais profundas
do corpo?
As limitações atuais incluem a sensibilidade para detectar pequenos vasos sanguíneos, para a qual foi demonstrada resolução submilimétrica; a profundidade de penetração, com valores demonstrados de 5cm para Rust e 3cm para PAT; a adaptação do sistema para diferentes tamanhos de alvo, uma vez que o arco de 13 cm utilizado foi adequado para os alvos da aplicação de prova de conceito (cabeça, peito, mão e pé), mas alvos significativamente maiores ou menores exigiriam ajustes adicionais; e, por fim, o fato de que sondas de ultrassom clínicas portáteis podem ser direcionadas pelo operador para áreas específicas de interesse, o que pode ser útil em determinadas aplicações.
Funcionamento
O ultrassom convencional opera emitindo ondas sonoras de alta frequência por meio de um transdutor, que também capta os ecos refletidos pelos tecidos. O tempo que esses ecos levam para retornar permite determinar a posição e a densidade das estruturas internas. Esses sinais são processados por um computador, que gera imagens em tempo real, possibilitando a visualização de órgãos e tecidos de forma segura e não invasiva.
Já a tomografia fotoacústica combina luz e ultrassom. Pulsos de laser iluminam o tecido e são absorvidos por estruturas como vasos sanguíneos, provocando um aquecimento rápido que gera expansão térmica e, consequentemente, ondas ultrassônicas. Essas ondas são captadas por transdutores e convertidas em imagens por um computador, permitindo visualizar tanto a anatomia quanto informações funcionais, como a presença de sangue ou tumores, com alta resolução.