A agulha interna afiada (esquemática e foto inserida) usada para puncionar o septo cardíaco para obter acesso ao átrio esquerdo pode ser rebaixada com segurança dentro de uma cânula de agulha externa romba. Após a punção, a bainha do dilatador é avançada sobre a agulha no átrio esquerdo. A sonda inclui duas fibras ópticas posicionadas dentro da agulha interna para imagem de ultrassom de pulso-eco:uma para transmissão (Tx) com a entrega de luz de excitação pulsada para um revestimento de absorção óptica e uma para recepção (Rx) com a entrega de onda contínua ( CW) luz para Fabry-Pérotcavity. O isolamento acústico entre as fibras Tx e Rx é fornecido por um fino septo de metal. Barra de escala, 500 μm. Crédito:Finlay et al.
O tecido cardíaco pode ser visualizado em tempo real durante procedimentos de buraco de fechadura usando uma nova agulha de ultrassom óptico desenvolvida por pesquisadores da UCL e da Queen Mary University of London (QMUL).
A tecnologia revolucionária foi usada com sucesso para cirurgia cardíaca minimamente invasiva em porcos, dando um sem precedentes, visão de alta resolução dos tecidos moles até 2,5 cm na frente do instrumento, dentro do corpo.
Os médicos atualmente contam com sondas de ultrassom externas combinadas com exames de imagem pré-operatórios para visualizar tecidos moles e órgãos durante procedimentos de buraco de fechadura, já que os instrumentos cirúrgicos em miniatura usados não oferecem suporte para ultrassom interno.
Para o estudo, publicado hoje em Light:Ciência e Aplicações , a equipe de cirurgiões, engenheiros, físicos e químicos de materiais projetaram e construíram a tecnologia de ultrassom óptico para caber em dispositivos médicos de uso único existentes, como uma agulha.
"A agulha de ultrassom óptico é perfeita para procedimentos em que há um pequeno alvo de tecido que é difícil de ver durante a cirurgia de buraco de fechadura usando os métodos atuais e perdê-lo pode ter consequências desastrosas, "disse o Dr. Malcolm Finlay, co-líder do estudo e cardiologista consultor na QMUL e no Barts Heart Center.
"Agora temos imagens em tempo real que nos permitem diferenciar os tecidos em uma profundidade notável, ajudando a nortear os momentos de maior risco desses procedimentos. Isso reduzirá as chances de ocorrência de complicações durante procedimentos de rotina, mas hábeis, como procedimentos de ablação no coração. A tecnologia foi projetada para ser totalmente compatível com a ressonância magnética e outros métodos atuais, portanto, também pode ser usado durante cirurgia cerebral ou fetal, ou com agulhas-guia peridurais. "
Imagem bidimensional de ultrassom totalmente óptico (Modo B) adquirida durante a translação manual da ponta da agulha em uma distância de 4 cm. À medida que a ponta da agulha progrediu do átrio direito alto para a veia cava inferior, o forame oval delgado manifestou-se como uma região hipoecóica entre a fossa ovalada do limbo espesso e o tendão de Todaro (com um artefato diagonal do cateter ICE e da bainha). A imagem fluoroscópica de raios-X foi adquirida concomitantemente (detalhe). Crédito:Finlay et al.
A equipe desenvolveu a tecnologia de imagem de ultrassom totalmente óptico para uso em um ambiente clínico ao longo de quatro anos. Eles certificaram-se de que era sensível o suficiente para criar imagens em profundidades de tecidos em escala centimétrica durante o movimento; ele se encaixava no fluxo de trabalho clínico existente e funcionava dentro do corpo.
"Esta é a primeira demonstração de imagens de ultrassom totalmente ópticas em um ambiente clinicamente realista. Usando fibras ópticas baratas, conseguimos obter imagens de alta resolução usando pontas de agulhas com menos de 1 mm. Esperamos agora replicar esse sucesso em uma série de outras aplicações clínicas onde técnicas cirúrgicas minimamente invasivas estão sendo usadas, "explicou o co-líder do estudo, Dr. Adrien Desjardins (Centro Wellcome EPSRC para Ciências Intervencionais e Cirúrgicas da UCL).
A tecnologia usa uma fibra óptica em miniatura envolta em uma agulha clínica personalizada para fornecer um breve pulso de luz que gera pulsos ultrassônicos. Os reflexos desses pulsos ultrassônicos do tecido são detectados por um sensor em uma segunda fibra óptica, fornecendo imagens de ultrassom em tempo real para orientar a cirurgia.
Uma das principais inovações foi o desenvolvimento de um material flexível preto que incluía uma malha de nanotubos de carbono dentro de silicone de grau clínico aplicado com precisão a uma fibra óptica. Os nanotubos de carbono absorvem luz laser pulsada, e essa absorção leva a uma onda de ultrassom por meio do efeito fotoacústico.
Uma segunda inovação foi o desenvolvimento de sensores de fibra óptica de alta sensibilidade baseados em microrressonadores ópticos de polímero para detecção de ondas de ultrassom. Este trabalho foi realizado em um estudo UCL relacionado liderado pelo Dr. James Guggenheim (UCL Medical Physics &Biomedical Engineering) e recentemente publicado em Nature Photonics .
"Todo o processo acontece extremamente rápido, dando uma visão em tempo real sem precedentes dos tecidos moles. Ele fornece aos médicos uma imagem ao vivo com resolução de 64 mícrons, que equivale a apenas nove glóbulos vermelhos, e sua fantástica sensibilidade nos permite diferenciar facilmente os tecidos moles, "disse o co-autor do estudo, Dr. Richard Colchester (UCL Física Médica e Engenharia Biomédica).
