p Você pode não ter ouvido falar de tomografia de coerência óptica, ou OCT. Mas se você visitou um oftalmologista recentemente, é provável que seu olho esteja a uma ou duas polegadas de um dispositivo de digitalização que utiliza a tecnologia. Dezenas de milhares desses dispositivos estão instalados em consultórios médicos, onde são amplamente usados ​​para verificar doenças oculares. p Agora, Cientistas da Universidade de Stanford descobriram como modernizar essas máquinas de alto desempenho com componentes prontos para uso, aumentando a resolução do OCT em várias vezes e prometendo detecção precoce de danos na retina e na córnea, tumores incipientes e muito mais.

p O relativamente simples, solução de baixo custo - envolvendo um par de lentes, um pedaço de vidro fosco e alguns ajustes de software - apaga manchas que afetaram as imagens obtidas via OCT desde sua invenção em 1991. Essa melhoria, combinada com a capacidade da tecnologia de penetrar opticamente até 2 milímetros no tecido, poderia permitir que os médicos realizassem "biópsias virtuais, "visualizar o tecido em três dimensões com resolução de qualidade de microscópio sem excisar qualquer tecido dos pacientes.

p Em um estudo a ser publicado online em 20 de junho em Nature Communications , os pesquisadores testaram o aprimoramento em dois dispositivos OCT diferentes disponíveis no mercado. Eles foram capazes de visualizar características em escala celular em tecidos intactos, inclusive na orelha de um rato vivo e na ponta de um dedo humano, disse o autor sênior do estudo, Adam de la Zerda, PhD, professor assistente de biologia estrutural. O principal autor do estudo é o estudante de graduação em engenharia elétrica Orly Liba.

p Melhorando a resolução com ajustes mínimos

p "Mostramos que você pode usar qualquer sistema de OCT com eficácia e, com mudanças mínimas, aumentar sua resolução a ponto de detectar características anatômicas menores do que o tamanho de uma célula típica, "De la Zerda disse.

p OCT é um negócio de bilhões de dólares. Todo ano, mais de 10 milhões de varreduras de OCT são realizadas para diagnosticar ou monitorar condições de degeneração macular relacionada à idade ao melanoma. A tecnologia foi adaptada para uso endoscópico pulmonar, medicina gastrointestinal e cardiovascular.

p Um tanto análogo ao ultrassom, O OCT penetra nos tecidos opticamente em vez de com ondas sonoras. O dispositivo aponta feixes de luz laser para um objeto - digamos, uma amostra de tecido, ou o olho de um paciente - e registra o que volta quando a luz é refletida em elementos reflexivos dentro da amostra ou globo ocular. Ajustando a profundidade de penetração, um usuário pode escanear camada sobre camada de um tecido e, empilhando fatias virtuais de tecido umas sobre as outras, monte-os para gerar uma imagem volumétrica.

p Mas até hoje, OCT continua a ser atormentado por uma forma de ruído que, ao contrário do ruído aleatório gerado por qualquer sistema de detecção, não pode ser "lavado" simplesmente pela imagem repetida do objeto de interesse e pela média dos resultados com um programa de computador.

p O ruído gerado pela OCT, chamado "speckle, "é uma característica inerente à arquitetura do objeto visualizado e às propriedades exclusivas da luz laser.

p Um fóton não é uma mera partícula. É também uma onda cujo poder aumenta e diminui à medida que viaja, semelhante a uma onda do oceano indo em direção à costa. Quando duas ondas colidem, sua altura combinada no momento da colisão depende se cada uma estava em seu pico, sua calha ou algum lugar no meio.

p Quando os fótons saem de fase

p Os fótons que compõem um feixe de luz laser estão em fase:eles compartilham o mesmo comprimento de onda, com seus picos e depressões ocorrendo em sincronia. Mas quando esses fótons refletem em duas superfícies separadas - digamos, dois componentes próximos de uma célula - a extensão de suas rotas de retorno difere ligeiramente, então eles não estão mais em fase. Agora, eles podem interferir uns com os outros da mesma forma que as ondas do oceano se cruzam. Eles podem se anular, criando uma mancha preta falsa na imagem resultante. Ou eles podem reforçar um ao outro, criando uma mancha branca falsa. Se as posições dos componentes geradores de manchas forem fixas, como é o caso na maioria dos tecidos (o sangue circulante sendo uma exceção), essas mesmas manchas aparecerão nos mesmos lugares em todas as varreduras de OCT sucessivas.

p "Outros pesquisadores tentaram várias soluções, como a varredura repetidamente em ângulos diferentes ou de posições adjacentes consecutivas ou com comprimentos de onda variáveis, ou 'removendo' as manchas usando o pós-processamento do computador, "de la Zerda disse." Mas o resultado é sempre o mesmo:uma imagem borrada. "É como cobrir as sardas com uma camada de maquiagem:uma aparência mais lisa, ao custo de detalhes perdidos.

p Em princípio, se você pudesse alcançar com uma pinça molecular e mover um desses dois componentes interferentes apenas um pouquinho, você mudaria o padrão de manchas. Mas você não pode. Contudo, os cientistas de Stanford encontraram uma maneira de fazer essencialmente a mesma coisa, opticamente falando.

p "Queríamos fazer os salpicos dançarem, então eles estariam em um padrão ligeiramente diferente cada vez que escaneamos o tecido, "Liba disse." E nós encontramos uma maneira de fazer isso. "

p Criação de uma imagem virtual

p Ao posicionar algumas lentes adicionais na linha de visão do dispositivo OCT, os investigadores foram capazes de criar uma segunda imagem - uma imagem semelhante a um holograma da amostra visualizada que apareceu em outro lugar ao longo da linha de visão, entre as lentes adicionadas e a amostra. Inserindo o que eles chamam de "difusor" - uma placa de vidro que eles haviam tornado ásperos ao gravar aleatoriamente pequenas ranhuras nela - no ponto certo da linha de visão e movendo-a metodicamente entre cada rodada de varreduras repetidas, eles alcançaram o equivalente óptico de mudar a relação geográfica dos componentes da amostra apenas um pouquinho cada vez que a examinavam.

p Agora, calcular a média das imagens sucessivas removeu as manchas. A equipe de Stanford usou a capacidade aprimorada resultante para adquirir detalhes, imagens essencialmente livres de ruído de uma vida, orelha de rato anestesiada.

p "Vimos glândulas sebáceas, folículos capilares, veias de sangue, vasos linfáticos e muito mais, "Liba disse.

p Eles também obtiveram imagens de alta resolução da retina e da córnea de um rato. E um olhar sem incisões na ponta do dedo de um dos co-autores do estudo permitiu que eles vissem uma característica anatômica nunca antes vista com OCT:o corpúsculo de Meissner, um feixe nervoso responsável pelas sensações táteis.

p O avanço tecnológico contorna um problema de 25 anos que tem limitado persistentemente as capacidades de diagnóstico do OCT, disse de la Zerda.

p O trabalho é um exemplo do foco da Stanford Medicine em saúde de precisão, cujo objetivo é antecipar e prevenir doenças nas pessoas saudáveis ​​e diagnosticar e tratar as doenças com precisão nos doentes.