Para pessoas com alto risco de desenvolver câncer de mama, exames frequentes com ultrassom podem ajudar a detectar tumores precocemente. Pesquisadores do MIT desenvolveram um sistema de ultrassom miniaturizado que pode facilitar a realização de ultrassonografias mamárias com mais frequência, seja em casa ou no consultório médico.

O novo sistema consiste em uma pequena sonda de ultrassom acoplada a um módulo de aquisição e processamento um pouco maior que um smartphone. Este sistema pode ser usado em qualquer lugar, quando conectado a um computador portátil, para reconstruir e visualizar imagens 3D de grande angular em tempo real.

“Tudo está mais compacto, o que pode facilitar o uso em áreas rurais ou para pessoas que enfrentam barreiras ao acesso a esse tipo de tecnologia”, afirma Canan Dagdeviren, professora associada de artes e ciências da mídia no MIT e autora principal do estudo.

Com esse sistema, ela afirma, mais tumores poderiam ser detectados precocemente, o que aumenta as chances de sucesso do tratamento.

Colin Marcus, PhD '25, e o ex-pós-doutorando do MIT, Md Osman Goni Nayeem, são os autores principais do artigo, publicado na revista Advanced Healthcare Materials . Outros autores do artigo são os estudantes de pós-graduação do MIT Aastha Shah, Jason Hou e Shrihari Viswanath; a estagiária de verão do MIT e estudante de graduação da Universidade da Flórida Central, Maya Eusebio; o especialista em pesquisa do MIT Media Lab, David Sadat; o reitor do MIT, Anantha Chandrakasan; e o cirurgião de câncer de mama do Massachusetts General Hospital, Tolga Ozmen.

Embora muitos tumores de mama sejam detectados por meio de mamografias de rotina, que utilizam raios X, tumores podem se desenvolver entre as mamografias anuais. Esses tumores, conhecidos como cânceres de intervalo, representam de 20 a 30% de todos os casos de câncer de mama e tendem a ser mais agressivos do que aqueles encontrados durante exames de rotina.

A detecção precoce desses tumores é crucial: quando o câncer de mama é diagnosticado nos estágios iniciais, a taxa de sobrevida é de quase 100%. No entanto, para tumores detectados em estágios mais avançados, essa taxa cai para cerca de 25%.

Para algumas pessoas, a realização de ultrassonografias mais frequentes, além das mamografias regulares, pode ajudar a aumentar o número de tumores detectados precocemente. Atualmente, a ultrassonografia geralmente é feita apenas como exame complementar, caso a mamografia revele alguma área suspeita. Os aparelhos de ultrassom utilizados para esse fim são grandes e caros, e exigem técnicos altamente treinados para operá-los.

Ao criar sistemas de ultrassom portáteis e mais fáceis de usar, a equipe do MIT espera tornar os exames de ultrassom frequentes acessíveis a muito mais pessoas.

Em 2023, Dagdeviren e seus colegas desenvolveram uma série de transdutores de ultrassom que foram incorporados a um adesivo flexível que pode ser fixado a um sutiã, permitindo que a usuária mova um rastreador de ultrassom ao longo do adesivo e visualize o tecido mamário de diferentes ângulos.

Essas imagens 2D poderiam ser combinadas para gerar uma representação 3D do tecido, mas poderiam existir pequenas lacunas na cobertura, possibilitando que pequenas anormalidades passassem despercebidas. Além disso, esse conjunto de transdutores precisava ser conectado a uma máquina de processamento tradicional, cara e do tamanho de uma geladeira, para visualizar as imagens.

Em seu novo estudo, os pesquisadores propuseram-se a desenvolver um conjunto de ultrassom modificado que fosse totalmente portátil e capaz de criar uma imagem 3D de toda a mama, escaneando apenas dois ou três pontos.

O novo sistema que desenvolveram é um sistema de aquisição de dados chirped (cDAQ) que consiste em uma sonda de ultrassom e uma placa-mãe que processa os dados. A sonda, um pouco menor que um baralho de cartas, contém uma matriz de ultrassom disposta em formato de quadrado vazio, uma configuração que permite à matriz capturar imagens 3D do tecido abaixo.

Esses dados são processados pela placa-mãe, que é um pouco maior que um smartphone e custa apenas cerca de US$ 300 para ser fabricada. Todos os componentes eletrônicos usados na placa-mãe estão disponíveis comercialmente. Para visualizar as imagens, a placa-mãe pode ser conectada a um computador portátil, tornando todo o sistema portátil.

“Os sistemas tradicionais de ultrassom 3D exigem componentes eletrônicos caros e volumosos, o que limita seu uso a hospitais e clínicas de ponta”, diz Chandrakasan. “Ao redesenhar o sistema para ser ultracompacto e energeticamente eficiente, essa poderosa ferramenta de diagnóstico pode ser transferida da sala de exames para um formato portátil, acessível a pacientes em qualquer lugar.”

Este sistema também consome muito menos energia do que um aparelho de ultrassom tradicional, podendo ser alimentado por uma fonte de 5V CC (uma bateria ou um adaptador CA/CC usado para conectar pequenos dispositivos eletrônicos, como modems ou alto-falantes portáteis).

“A ultrassonografia tem sido, por muito tempo, restrita aos hospitais”, diz Nayeem. “Para levar a ultrassonografia além do ambiente hospitalar, reestruturamos toda a arquitetura, introduzindo um novo processo de fabricação de ultrassom, para tornar a tecnologia escalável e prática.”

Os pesquisadores testaram o novo sistema em uma paciente humana, uma mulher de 71 anos com histórico de cistos mamários. Eles descobriram que o sistema conseguia gerar imagens precisas dos cistos e criar uma imagem 3D do tecido, sem falhas.

O sistema consegue gerar imagens a uma profundidade de até 15 centímetros no tecido e pode visualizar toda a mama a partir de dois ou três pontos. Além disso, como o aparelho de ultrassom fica posicionado sobre a pele sem precisar ser pressionado contra o tecido como uma sonda de ultrassom convencional, as imagens não ficam distorcidas.

“Com a nossa tecnologia, basta colocá-la delicadamente sobre o tecido e ela consegue visualizar os cistos em sua localização original e com seus tamanhos originais”, diz Dagdeviren.

A equipe de pesquisa está agora conduzindo um ensaio clínico de maior porte no Centro de Pesquisa Clínica e Translacional do MIT e no MGH.

Os pesquisadores também estão trabalhando em uma versão ainda menor do sistema de processamento de dados, que terá aproximadamente o tamanho de uma unha. Eles esperam conectar esse sistema a um smartphone que poderá ser usado para visualizar as imagens, tornando todo o sistema menor e mais fácil de usar. Eles também planejam desenvolver um aplicativo para smartphone que usará um algoritmo de IA para ajudar a guiar o paciente até o melhor local para posicionar a sonda de ultrassom.

Embora a versão atual do dispositivo possa ser facilmente adaptada para uso em consultórios médicos, os pesquisadores esperam que, no futuro, uma versão menor possa ser incorporada a um sensor vestível que possa ser usado em casa por pessoas com alto risco de desenvolver câncer de mama.

Dagdeviren está agora trabalhando no lançamento de uma empresa para ajudar a comercializar a tecnologia, com o auxílio de uma bolsa MIT HEALS Deshpande Momentum Grant, do Martin Trust Center for MIT Entrepreneurship e do MIT Media Lab WHx Women's Health Innovation Fund.