Notícia

Inteligência artificial e tecnologia de imagem optoacústica de alta resolução ajudam a examinar alterações microvasculares no diabetes

Nikoletta Katsouli, TUM

Fonte

TUM | Universidade Técnica de Munique

Data

sexta-feira, 15 dezembro 2023 18:05

Áreas

Bioengenharia. Biologia. Endocrinologia. Engenharia Biomédica. Física Médica. Imagens e Diagnóstico. Informática Médica. Inteligência Artificial. Medicina. Metabolismo. Saúde Pública.

Métodos de imagem optoacústica usam pulsos de luz para gerar ultrassom no interior do tecidos. As ondas de ultrassom geradas são então registradas por sensores e convertidas em imagens. Os sinais são causados por pequenas expansões e contrações do tecido que envolve moléculas que absorvem fortemente a luz. Uma dessas moléculas é a hemoglobina. Como a hemoglobina está concentrada nos vasos sanguíneos, a imagem optoacústica pode produzir imagens detalhadas e exclusivas dos vasos de maneiras não possíveis por outras técnicas não invasivas.

Os princípios básicos da optoacústica, ou fotoacústica, são conhecidos há mais de um século, mas as aplicações práticas na medicina são bastante recentes. O Dr. Vasilis Ntziachristos, professor de Imagens Biológicas na Universidade Técnica de Munique (TUM) e Diretor do Instituto de Imagens Biológicas e Médicas do Centro de Bioengenharia Helmholtz Munich, na Alemanha, desenvolveu, juntamente com colegas pesquisadores, uma série de métodos de imagens optoacústicas, entre eles o chamado RSOM (Raster-Scan Optoacoustic Mesoscopy).

32 mudanças particularmente significativas

Os pesquisadores já empregaram com sucesso o método RSOM para estudar os efeitos do diabetes na pele humana. Usando imagens RSOM dos vasos sanguíneos nas pernas de 75 diabéticos e de um grupo de controle, os pesquisadores identificaram características do diabetes usando um algoritmo de Inteligência Artificial (IA). Eles criaram uma lista de 32 alterações particularmente significativas com base nas alterações da aparência da microvasculatura da pele, e incluíam características como o número de ramos dos vasos ou o seu diâmetro.

Método RSOM permite medição rápida de alterações vasculares

O fato de pequenos vasos sanguíneos na pele de pessoas diabéticas estarem alterados está bem estabelecido com base em biópsias. As biópsias, entretanto, não representam com precisão as condições reais, pois podem deformar os vasos sanguíneos. Elas também são invasivas e não adequadas para observações durante um longo período de tempo. As medições pelo método RSOM, por outro lado, não são invasivas, demoram menos de um minuto e não dependem de radiação ou agentes de contraste. “Outros métodos ópticos não atingem a profundidade ou o detalhe alcançado pelo RSOM”, disse o Dr. Angelos Karlas, clínico principal do estudo.

Com uma única medição RSOM, dados sobre diferentes profundidades da pele podem ser obtidos simultaneamente. Isto permitiu aos investigadores determinar pela primeira vez que o diabetes afeta os vasos nas diferentes camadas da pele de forma diferente: por exemplo, embora o número de vasos e ramos na chamada camada dérmica tenha sido reduzido nos diabéticos, eles aumentaram mais perto da superfície da pele, na chamada camada epidérmica.

Avaliando o estágio do diabetes combinando características da pele

Todas as 32 características mencionadas pelos pesquisadores são afetadas pela progressão e gravidade da doença. No entanto, somente quando elas são combinados e uma pontuação é calculada, é possível estabelecer uma ligação entre a condição dos pequenos vasos sanguíneos da pele e a gravidade do diabetes. Isto foi alcançado pela primeira vez neste estudo.

“Com o RSOM, podemos agora descrever quantitativamente os efeitos do diabetes. Com a capacidade emergente de tornar o RSOM portátil, estas descobertas abrem um novo caminho para a monitorização contínua do estado das pessoas afetadas – mais de 400 milhões de pessoas em todo o mundo. No futuro, com exames rápidos e indolores, seria necessário apenas alguns minutos para determinar se as terapias estão surtindo efeito, mesmo em ambientes domésticos”, concluiu o Dr. Vasilis Ntziachristos.

Os resultados foram publicados na revista científica Nature Biomedical Engineering.

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Acesse a notícia completa na página da Universidade Técnica de Munique (em inglês).

Fonte: Paul Hellmich, TUM. Imagem: Imagens obtidas com o método RSOM da pele de um voluntário saudável (à esquerda) e de um paciente com diabetes. Fonte: Nikoletta Katsouli, TUM.

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