Um diagrama esquemático de um sistema de imagem de fusão quádrupla desenvolvido pela combinação coaxial de um laser e um transdutor de ultrassom transparente. 1) Imagem de ultrassom, 2) Imagem fotoacústica, 3) Tomografia de coerência óptica 4) Imagem de fluorescência. Crédito:POSTECH
Foi desenvolvido um sistema de imagem ótica e de ultrassom de fusão quádrupla que permite o diagnóstico de doenças oculares ou tumores ou para ver o ambiente dentro do corpo usando um transdutor de ultrassom transparente.
Professor Chulhong Kim do Departamento de Engenharia Elétrica da POSTECH, Engenharia de Convergência de TI, e Engenharia Mecânica, Dr. Byullee Park do Departamento de Convergência de Engenharia de TI, Ph.D. candidato Jeongwoo Park da Escola de Biociências e Bioengenharia Interdisciplinar, Professor Hyung Ham Kim, do Departamento de Engenharia de Convergência de TI, e o professor Unyong Jeong do Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais, em pesquisa conjunta com o professor Hong Kyun Kim, da Escola de Medicina da Universidade Nacional de Kyungpook, desenvolveram juntos um transdutor de ultrassom transparente1 e o utilizaram para produzir o primeiro sistema de imagem de fusão quádrupla do mundo que integra imagens de ultrassom, imagem fotoacústica, Tomografia de coerência óptica, e imagens de fluorescência. Essas descobertas da pesquisa foram publicadas no Proceedings of the National Academy of Sciences ( PNAS ) em 8 de março, 2021.
Há um interesse crescente em sistemas de imagem multimodal que obtêm várias imagens e informações combinando ultrassom e dispositivos de imagem ótica. Entre eles, um transdutor de ultrassom é um dispositivo que produz imagens gerando ultrassom e funciona como um sensor de imagem em exames ultrassônicos. Mas não era opticamente transparente e difícil de permitir que os lasers passassem com eficácia, e, portanto, tinha limitações para ser combinado coaxialmente com um dispositivo óptico de imagem.
Imagens do olho do rato tiradas simultaneamente com imagens fotoacústicas e de coerência óptica. Fotoacústica indica vasos sanguíneos no olho do rato e a coerência óptica indica sua estrutura. Crédito:POSTECH
Para resolver este problema, a equipe de pesquisa desenvolveu um transdutor de ultrassom transparente altamente sensível pelo qual o laser pode passar efetivamente. Este dispositivo recém-desenvolvido obtém imagens de fusão quádrupla de ultrassom, fotoacústica, coerência óptica, e fluorescência em um sistema de imagem pela primeira vez.
Usando o sistema de imagem de fusão quádrupla combinado com um transdutor de ultrassom transparente integrado em um sistema de imagem oftálmica, os pesquisadores foram capazes de observar a neovascularização da córnea, mudanças estruturais, catarata, inflamação, e outras mudanças epidemiológicas no olho do rato.
Além disso, quando usado como um dispositivo de imagem tumoral, os pesquisadores foram capazes de visualizar multiparametricamente a saturação de oxigênio dos vasos sanguíneos e tecidos circundantes em um camundongo afetado por melanoma sem usar um agente de contraste. Com imagens moleculares, O diagnóstico de câncer de mama agora é possível, conforme demonstrado pela aquisição e observação de várias imagens de um camundongo com câncer de mama por meio da injeção de um agente de contraste inofensivo para o corpo humano.
Prevê-se que os resultados dessas pesquisas sejam amplamente aplicáveis a várias indústrias onde ultrassom e sensores ópticos são usados, como saúde e campos médicos, Móvel, automóveis, robótica, teste não destrutivo, bem como doenças oftalmológicas e diagnóstico por imagem de tumor.
