Entre as várias ferramentas baseadas em óptica usadas em diagnósticos, a óptica difusa (DO) está emergindo rapidamente como uma das tecnologias mais atraentes. A técnica baseia-se na análise de como a luz é absorvida e espalhada pelos tecidos biológicos, o que se relaciona com a composição química e estrutura do tecido. Uma das principais vantagens do DO é que ele não é invasivo (usa luz infravermelha de baixa potência). Além disso, pode ser usado para sondar tecidos em profundidades de até alguns centímetros e pode até detectar ativação funcional e oxigenação do cérebro ou dos músculos. A DO é, portanto, suscetível de assumir um papel central no diagnóstico e acompanhamento de pacientes tanto no hospital quanto em casa.
No entanto, mesmo usando os mesmos princípios de DO para estudar ou diagnosticar uma determinada doença, clínicas e laboratórios em todo o mundo usam plataformas e técnicas muito diferentes. Isso representa um desafio ao tentar avaliar seu desempenho, o que é necessário para identificar equipamentos com defeito, desenvolvimentos de referência na tecnologia DO, estabelecer um terreno comum para comparar técnicas e instrumentos e permitir reutilização e interpretação confiáveis ​​dos dados abertos gerados.

Felizmente, uma colaboração entre 12 instituições europeias - no âmbito da Rede de Treinamento Inovador Horizonte 2020 Marie Skłodowska-Curie da União Europeia "BitMap", liderada por Hamid Dehghani, Universidade de Birmingham - está dando grandes passos para realizar a avaliação e padronização de desempenho (PAS ) no domínio do DO. Aproveitando mais de duas décadas de esforços conjuntos de pesquisa, a iniciativa está centrada em três protocolos desenvolvidos anteriormente para avaliar o desempenho de instrumentos de DO. Essa iniciativa prevê três ações principais:a ação 1 envolve a coleta de dados experimentais, a ação 2 concentra-se em disponibilizar esses dados como dados abertos e a ação 3 gira em torno de uma análise comum dos dados usando as mesmas ferramentas e técnicas.

Um estudo publicado no Journal of Biomedical Optics (JBO) apresenta os resultados obtidos no contexto da Ação 1. O exercício BitMap apresentado neste artigo é a maior comparação multilaboratorial de instrumentos de DO, englobando 12 instituições e 28 sistemas. Por meio dessa comparação, o estudo visa reforçar a cultura do PAS na comunidade DO e fora dela e propor uma metodologia comum que possa ser adotada em outros ambientes. Um resultado interessante deste trabalho em particular é a concepção de valores numéricos simples, chamados de indicadores sintéticos, para cada um dos testes empregados. Esses indicadores permitem uma fácil comparação em toda a gama de instrumentos registrados.

Comparar o desempenho de diferentes instrumentos de DO é complicado. Os pesquisadores estabeleceram três protocolos adotados internacionalmente (BIP, MEDPHOT e NEUROPT) para desafiar cada sistema de DO. O protocolo BIP serviu para caracterizar os desempenhos ópticos mais básicos de cada instrumento, enquanto o protocolo MEDPHOT caracterizou o quão bem cada instrumento poderia recuperar propriedades ópticas homogêneas, ou seja, absorção e coeficientes de espalhamento reduzidos. Por fim, o protocolo NEUROPT testou quão bem cada sistema pode detectar não homogeneidades em uma amostra, concentrando-se em medidas relacionadas ao contraste. Além disso, os pesquisadores concordaram em três kits fantasmas diferentes, cada um dos quais foi especialmente adaptado para um dos protocolos (um "fantasma" refere-se a uma estrutura artificial, normalmente usada para calibração e teste, que emula certas propriedades do tecido humano).

Os experimentos consistiram em executar uma variedade de testes relevantes de cada protocolo em seu respectivo kit fantasma, utilizando cada um dos instrumentos de DO. Os pesquisadores então compararam os resultados obtidos nesses experimentos para entender quais instrumentos e técnicas apresentaram melhor desempenho, quão reprodutíveis eram os resultados e quanta variabilidade havia entre as medições feitas com diferentes sistemas. Eles encontraram uma diferença substancial no desempenho de hardware em diferentes sistemas, o que os ajudou a identificar alguns problemas críticos relacionados à avaliação de desempenho em DO.

Os pesquisadores planejam implantar todo o conjunto de dados reunido por meio da Ação 1 em um repositório de dados aberto (Ação 2). Isso ajudaria eles e outros a analisar e comparar aspectos específicos dos sistemas DO (Ação 3). Um dos objetivos finais do projeto é identificar e mitigar incertezas e artefatos de medição para cada instrumento e método de análise, liberando assim todo o seu potencial.

"Grandes avanços na física derivados de medições precisas de quantidades físicas específicas - órbitas de planetas, velocidade da luz, massas de partículas, etc. A migração de fótons através do corpo humano é complicada pela variabilidade biológica, mas não pela física básica subjacente a tudo", diz senior author Antonio Pifferi, Politecnico di Milano, Italy. "We can disentangle the uncertainties and artifacts produced by the instruments and analysis tools from the biological variability, with great benefit for clinical use."

These efforts will open doors to a powerful and reliable DO technology, enabling more accurate and convenient diagnostics. + Explorar mais

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