Os engenheiros biomédicos da Duke University desenvolveram um scanner de tomografia de coerência óptica portátil (OCT) de baixo custo que promete levar a tecnologia para regiões carentes nos Estados Unidos e no exterior.
Graças a um espectrômetro reprojetado, impresso em 3D, o scanner é 15 vezes mais leve e menor que os sistemas comerciais atuais e é fabricado com peças que custam menos de um décimo do preço de varejo dos sistemas comerciais – tudo sem sacrificar a qualidade da imagem.
Em seu primeiro ensaio clínico, o novo scanner OCT produziu imagens de 120 retinas 95% mais nítidas do que as obtidas pelos sistemas comerciais atuais, o que foi suficiente para um diagnóstico clínico preciso.
Os resultados apareceram on-line em 28 de junho na Translational Vision Science & Technology, uma revista da ARVO.
Em uso desde os anos 90, a imagem da OCT se tornou o padrão de atendimento para o diagnóstico de muitas doenças da retina, incluindo degeneração macular e retinopatia diabética, além de glaucoma. No entanto, a OCT raramente é incluída como parte de um exame de triagem padrão, uma vez que as máquinas podem custar mais de US $ 100.000 – o que significa que geralmente apenas os centros oculares maiores os possuem.
“Depois que você perde a visão, é muito difícil recuperá-la. Portanto, a chave para evitar a cegueira é a detecção precoce”, disse Adam Wax, professor de engenharia biomédica da Duke. “Nosso objetivo é tornar a OCT drasticamente mais barata, para que mais clínicas possam comprar os dispositivos, especialmente em ambientes globais de saúde”.
OCT é o análogo óptico do ultrassom, que funciona enviando ondas sonoras para os tecidos e medindo quanto tempo leva para voltar. Mas como a luz é muito mais rápida que o som, medir o tempo é mais difícil. Para cronometrar as ondas de luz retornando do tecido que está sendo digitalizado, os dispositivos da OCT usam um espectrômetro para determinar quanto sua fase mudou em comparação com ondas de luz idênticas que percorreram a mesma distância, mas não interagiram com o tecido.
O que difere do modelo atual?
A principal tecnologia que permite o dispositivo OCT menor e mais barato é um novo tipo de espectrômetro projetado por Wax e seu ex-aluno Sanghoon Kim. Os espectrômetros tradicionais são feitos principalmente de componentes de metal cortados com precisão e luz direta através de uma série de lentes, espelhos e fendas de difração em forma de W. Enquanto essa configuração fornece um alto grau de precisão, pequenas mudanças mecânicas causadas por choques ou mesmo mudanças de temperatura podem criar desalinhamentos.
O design da Wax, no entanto, leva a luz a um caminho circular dentro de uma caixa feita principalmente de plástico impresso em 3D. Como o caminho da luz do espectrômetro é circular, quaisquer expansões ou contrações devido a mudanças de temperatura ocorrem simetricamente, equilibrando-se para manter os elementos ópticos alinhados. O dispositivo também usa um detector maior no final da jornada da luz para tornar menos provável o desalinhamento.
As máquinas tradicionais de OCT pesam mais de 28kg, ocupam uma mesa inteira e custam entre US $ 50.000 e US $ 120.000. O novo dispositivo da OCT pesa quatro quilos, é do tamanho de uma lancheira e, espera Wax, será vendido por menos de US $ 15.000.
“No momento, os dispositivos da OCT estão em seu próprio espaço e exigem que um cientista de doutorado os ajuste para que tudo funcione corretamente”, disse Wax. “Os nossos podem simplesmente sentar-se em uma prateleira do escritório e serem retirados, usados e guardados sem problemas. Examinamos pessoas em um Starbucks com ele”.
No novo estudo, J. Niklas Ulrich, cirurgião de retina e professor associado de oftalmologia da Faculdade de Medicina da Universidade da Carolina do Norte, colocou o novo scanner de OCT à prova de um instrumento comercial produzido pela Heidelberg Engineering. Ele realizou imagens clínicas nos dois olhos de 60 pacientes, metade de voluntários saudáveis e metade com algum tipo de doença da retina.
Para comparar as imagens produzidas pelas duas máquinas, os pesquisadores usaram a relação contraste / ruído – uma medida frequentemente usada para determinar a qualidade da imagem em imagens médicas. Os resultados mostraram que, por essa métrica, o scanner OCT portátil de baixo custo fornecia um contraste útil que era apenas 5,6% menor que o da máquina comercial, que ainda é boa o suficiente para permitir o diagnóstico clínico.
“Fiquei muito impressionado com a qualidade das imagens do dispositivo de baixo custo – é absolutamente comparável às nossas máquinas comerciais padrão”, disse Ulrich. “Obviamente, faltam alguns sinos e assobios dos nossos scanners de US $ 100k + OCT, mas permite o diagnóstico preciso da doença estrutural da retina, bem como o monitoramento do sucesso do tratamento. A instalação é rápida e fácil, com uma pequena pegada, permitindo que o dispositivo funcione bem escritórios satélites menores. Espero que o desenvolvimento desse sistema de baixo custo melhore o acesso dos pacientes à tecnologia e contribua para salvar a visão na Carolina do Norte, além de nacional e mundialmente “.
A Wax está está produzindo e vendendo instrumentos de primeira geração para aplicações de pesquisa. Espera garantir o apoio de empreendimentos em um futuro próximo e também está negociando possíveis acordos de licenciamento com empresas externas.
“Há muito interesse de pessoas que desejam levar a OCT para novas partes do globo, bem como para populações carentes aqui nos EUA”, disse Wax. “Com o crescente número de casos de retinopatia diabética em lugares como Estados Unidos, Índia e China, esperamos poder salvar muita visão das pessoas, aumentando drasticamente o acesso a essa tecnologia”.
Fonte: Duke University & sciencedaily.
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