Saúde

Estudos OCT sem ruído: um novo método para melhor detecção de doenças oculares
Uma equipe de pesquisadores do Centro Internacional de Pesquisa Translacional do Olho (ICTER) se propôs a corrigir esse problema, revolucionando o método OCT ao introduzir a Tomografia OCT espaço-temporal (STOC-T).
Por Academia Polonesa de Ciências - 20/03/2021


Estudos OCT sem ruído. Um novo método para melhor detecção de doenças oculares. Foto: Karol Karnowski. Crédito: Fonte IPC PAS/ICTER, Karol Karnowski

Em todo o mundo, cerca de 285 milhões de pessoas sofrem de doenças oculares graves ou cegueira. Infelizmente, a maioria deles não tem acesso a métodos modernos de tratamento, então a ajuda geralmente chega tarde demais. Esta situação pode mudar com o advento de uma melhoria muito significativa para uma ferramenta de diagnóstico que tem sido utilizada por três décadas para detectar patologia ocular - Tomografia de Coerência Óptica (OCT).

OCT é um dos testes mais básicos e precisos usados ​​no diagnóstico de doenças oculares. Ele permite uma visão detalhada das estruturas oculares individuais e, assim, permite a detecção de doenças maculares, alterações diabéticas da retina, glaucoma, tumores oculares e muitos outros distúrbios. Infelizmente, o método OCT é falho, porque o ruído natural durante o exame oftalmológico reduz a precisão da imagem. Uma equipe de pesquisadores do Centro Internacional de Pesquisa Translacional do Olho (ICTER) se propôs a corrigir esse problema, revolucionando o método OCT ao introduzir a Tomografia OCT espaço-temporal (STOC-T).

A pesquisa foi conduzida pelo Dr. Edgidijus Auksorius, Dr. David Borycki, Piotr Węgrzyn e Prof. Maciej Wojtkowski do ICTER, e os resultados foram publicados na revista Optics Letters  em um relatório intitulado "Fibra multimodo como ferramenta para reduzir falar em tomografia de coerência óptica de campo completo de domínio de Fourier ".

Como funciona o exame OCT?

Devido à sua alta resolução, o método OCT é um dos exames oftalmológicos mais utilizados. É totalmente indolor e seguro – não há contraindicações médicas ao seu uso (o exame pode ser realizado mesmo em gestantes). OCT funciona melhor no diagnóstico de doenças oculares, como glaucoma progressivo, retinopatia diabética ou degeneração macular relacionada à idade(DMRI), que são as causas mais comuns de perda de visão central em pessoas idosas. Por exemplo, nos estágios iniciais da AMD, depósitos únicos ou aglomerados de pigmento e alterações atróficas sutis são visíveis no fundo via OCT; com o desenvolvimento do diabetes, alterações na estrutura microvascular da retina são observadas nas imagens de OCT. O exame OCT em si leva alguns minutos. O paciente senta em frente a um aparelho especial e deve focar em um ponto indicado pelo médico, limitando o piscar. A cabeça de medição é colocada a 2-3 cm do globo ocular, portanto, não há possibilidade de contato com o olho do paciente. Na maioria dos casos, o exame de OCT não requer nenhuma preparação especial – o paciente pode vir sozinho de carro. No entanto, a interpretação dos resultados é complicada,
 
Biofísica de OCT

Compreender a base física do exame OCT não é fácil. Essa técnica equivale a realizar uma "biópsia óptica" não invasiva em tempo real para visualizar a microestrutura do tecido e diagnosticar possíveis alterações patológicas. Na tomografia óptica, todos os dados sobre a estrutura do objeto são obtidos com base na intensidade do sinal de interferência (formado pela superposição de dois feixes de laser). A tomografia óptica OCT, hoje utilizada em consultórios de oftalmologia em todo o mundo, tira proveito de uma propriedade interessante da luz chamada coerência, nas dimensões de tempo e/ou espaço. A OCT clássica usa fontes de luz parcialmente coerentes (temporariamente,

Dentro do interferômetro há uma placa especial que divide os raios em duas partes e registra a interferência do raio refletido das estruturas do tecido e do raio incidente. Conhecendo as diferenças dos caminhos ópticos, a posição das estruturas oculares analisadas pode ser determinada. Os dados são processados ​​por um computador e, em seguida, apresentados na forma de imagens transversais bidimensionais (tomogramas). Os tecidos são estruturas multicomponentes, que espalham a luz de diferentes maneiras. Dependendo do grau de reflexão ou absorção, uma imagem em tons de cinza ou colorida é apresentada. Objetos com a maior refletância são vistos em vermelho ou branco, e aqueles com o sinal mais fraco aparecem como cores escuras ou cinza escuro. Tecidos com valores de refletância intermediários estão presentes em amarelo-esverdeado ou tons de cinza. OCT usa interferometria de baixa coerência, em que a interferência ocorre no nível do micrômetro (através do uso de diodos superluminescentes ou lasers de pulso curto). Fontes de radiação infravermelha são geralmente usadas. Fontes de luz não coerentes (por exemplo, lâmpadas halógenas, LED ou incandescentes) não podem ser usadas no exame de OCT clássico. Uma equipe de cientistas do ICTER foi a primeira no mundo a combinar as propriedades de coerência da luz no tempo e no espaço, o que permite imagens de diagnóstico mais precisas do olho.

Como o OCT pode ser melhorado?

A Tomografia de Coerência Óptica Espaço-Temporal (STOC-T) é uma ferramenta especialmente eficaz para obter imagens do olho devido à sua velocidade e capacidade de adquirir informações de fase estável em todo o campo visual (ao contrário da varredura de feixe focalizado). Até agora, o principal problema no uso do método OCT era o ruído (chamado speckle), que dificultava a visualização precisa da coroide, parte vital do olho que fornece oxigênio e nutrientes aos fotorreceptores e, consequentemente, está envolvida na patogênese de muitas doenças. Os pesquisadores do ICTER descobriram que o uso de uma fibra óptica multimodo de comprimento apropriado melhora a imagem do olho.

A fibra óptica multimodo emite várias centenas de padrões espaciais únicos (os chamados modos eletromagnéticos transversais (TEM)) em sua extremidade na seção transversal do feixe. Até agora, esses dispositivos foram usados ​​repetidamente para transmitir dados, mas ninguém considerou o fato de que cada um dos padrões espaciais sai das várias centenas de metros dessa fibra óptica em momentos diferentes. Essa dependência do tempo resulta em várias centenas de imagens de OCT sendo capturadas durante uma única medição; quando somado, o padrão composto reduz efeitos indesejados, como ruídos speckle, de maneira totalmente passiva. Aplicando essa ideia ao OCT, uma equipe de pesquisadores do ICTER desenvolveu uma nova maneira de controlar a fase óptica do STOC-T para obter imagens de alta resolução da retina e da córnea in vivo.

A OCT é um dos exames oftalmológicos de rotina utilizados em todo o mundo. Graças aos aprimoramentos da equipe do ICTER, a técnica avançada de STOC-T permitirá a identificação de alterações no olho a nível celular, o que se traduzirá em melhores diagnósticos e compreensão do aparecimento e progressão de várias doenças ofuscantes.

 

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