Cerca de 80, 000 americanos serão diagnosticados com um tumor cerebral este ano, de acordo com a American Brain Tumor Association. Muitos deles precisarão de uma grande cirurgia e quimioterapia. Dezesseis mil deles perderão a batalha. Mas uma equipe de pesquisadores da Escola de Engenharia da USC Viterbi agora está facilitando, mais rápido e seguro para os médicos usarem um procedimento emergente - que envolve a queima de tumores em mais pacientes, incluindo aqueles com tumores cerebrais.

Remoção por radiofrequência, ou RFA, é um procedimento minimamente invasivo que usa energia elétrica para destruir as células cancerosas com calor. Uma sonda fina como uma agulha fornece ondas de radiofrequência diretamente para o tumor, cozinhar o tecido a até 140 graus Fahrenheit, (60 graus Celsius), até que seja destruído.

Sem monitoramento em tempo real

"Embora a ablação esteja se tornando cada vez mais popular, ainda não há tecnologia de imagem térmica em uso clínico regular para monitorar esses procedimentos em tempo real e garantir que a dose térmica correta seja fornecida na primeira vez, "disse o professor assistente de pesquisa John Stang, do Departamento de Engenharia Elétrica Ming Hsieh, que foi coautor do estudo publicado em IEEE Transactions on Biomedical Engineering .

Junto com Mahta Moghaddam, diretor dos Sistemas de Microondas, Sensores, e Laboratório de Imagens, ou MiXIL, e titular do cargo de professor William M. Hogue em Engenharia Elétrica na USC, Stang desenvolveu um método e dispositivo de imagem térmica em tempo real que ajudará os médicos a ter um parto rápido, tratamentos de ablação térmica seguros e precisos para uma variedade de doenças, desde tumores até epilepsia.

Cirurgiões e radiologistas intervencionistas contam com a orientação fornecida por ultrassom, CT, ou ressonância magnética para realizar essas operações que salvam vidas. Mas, como não há monitoramento em tempo real, um estudo de imagem de acompanhamento é necessário para confirmar o tratamento adequado. Isso aumenta o tempo na sala de cirurgia, aumenta os riscos e custos, Moghaddam explicou.

"Sem monitoramento em tempo real, existe o potencial de subtratamento e excesso de tratamento, "disse ela." Se houver subtratamento, os médicos devem realizar rodadas adicionais de ablação térmica até que todo o tumor seja destruído. Cada ablação repetida acarreta maior risco de infecção ou outras complicações e leva mais tempo na sala de cirurgia. "

No caso de tratamento excessivo, existe o risco de danos colaterais ao tecido saudável circundante. Isso pode ser especialmente perigoso quando o tumor está localizado perto de estruturas sensíveis, perto de um vaso sanguíneo ou no fundo do crânio.

"Com nossa tecnologia, Contudo, podemos orientar o tratamento e focar em uma área muito específica, "Stang disse." Um conjunto de antenas de micro-ondas é colocado ao redor da região a ser tratada, com espaço deixado aberto para o cirurgião inserir uma sonda de ablação. "

Dando aos médicos um mapa de temperatura ao vivo

Durante o procedimento, sinais de microondas são continuamente transmitidos e recebidos na área de tratamento. A partir desses sinais e informações de um estudo de imagem anterior, como uma ressonância magnética, Moghaddam e Stang produzem uma imagem térmica 3D da região em tempo real, dando aos médicos um mapa quantitativo da temperatura da região em que estão operando.

"Em estudos de validação experimental in vitro, nosso sistema foi capaz de atingir a precisão de um grau Celsius a uma taxa de atualização de um quadro por segundo, "Stang disse.

Um problema com o qual eles precisam lidar é que a resolução de sua imagem térmica não é tão alta quanto a da ressonância magnética. Mas Stang vê um mundo no qual esta alimentação de imagem térmica em tempo real pode ser sobreposta em uma ressonância magnética de alta resolução, permitindo que os médicos administrem com precisão a dose certa no local certo, sem a necessidade de estudos de imagem de acompanhamento.

Para a próxima fase, o procedimento deles passará por testes em animais ainda este ano, examinando especificamente o câncer de fígado com o apoio do Instituto Alfred E. Mann de Engenharia Biomédica da USC e em colaboração com a Escola de Medicina Keck da USC.

"Supondo que tenhamos bons resultados, podemos estar de três a cinco anos longe dos ensaios clínicos, "disse Moghaddam, que no ano passado estava sobrevoando o Alasca fazendo medições de radar para mapear as mudanças climáticas no Ártico a partir de 40, 000 pés no ar.

"Desta vez, nosso ambiente é o corpo humano e fazemos mapas que são menores. É um microcosmo da imagem terrestre mais ampla. "