A viabilidade da tomografia optoacústica multiespectral em diferentes doenças (FOMO)

A imagem optoacústica é um novo método de imagem baseado no efeito optoacústico, descrito pela primeira vez por Alexander Graham Bell em 1880. Quando o tecido biológico é iluminado com um pulso de laser ultracurto, os cromóforos teciduais absorvem a luz do laser e formam ondas transitórias de pressão como resultado da expansão termoelástica. Essas ondas optoacústicas ou fotoacústicas podem ser detectadas por transdutores ultrassônicos de banda larga ao redor do tecido. A imagem optoacústica é única porque resolve o contraste óptico, mas a resolução obedece às regras da difração ultrassônica; a dispersão do sinal ultrassônico no tecido é muito mais fraca do que nos sinais ópticos. Portanto, os métodos optoacústicos são insensíveis à dispersão de fótons nos tecidos biológicos e, assim, fornecem maior resolução espacial com alta sensibilidade à absorção de luz nos tecidos. Além disso, obtém profundidades de penetração de até vários centímetros, tornando-o adequado para imagens de tecidos mais profundos do corpo. Foi demonstrado que a imagem optoacústica aborda aspectos clinicamente relevantes de várias doenças, como múltiplos cânceres prevalentes e doenças inflamatórias intestinais.

Vários métodos de imagem são baseados em imagens optoacústicas. No entanto, ao contrário de outros tipos de imagem optoacústica, a tomografia optoacústica multiespectral (MSOT) envolve a iluminação de tecido com múltiplos comprimentos de onda. Devido à taxa de pulso de alta frequência do laser 9, vários comprimentos de onda podem ser identificados em uma única imagem. As imagens podem ser processadas usando algoritmos de mistura espectral para resolver diferentes cromóforos teciduais, como hemoglobina, desoxihemoglobina, melanina e gordura, todos com um espectro de absorção distinto ou "assinatura espectral". Isto proporciona a capacidade de reconstruir uma imagem, distinguindo e quantificando a contribuição de absorvedores específicos, incluindo cromóforos teciduais endógenos.

Diferenças na distribuição de cromóforos endógenos entre tecido normal e tecido doente foram descritas extensivamente em estudos optoacústicos pré-clínicos e clínicos. Como a proliferação e a disseminação metastática em tumores malignos são altamente dependentes da angiogênese, as diferenças na concentração de hemoglobina entre o tecido normal e o tecido tumoral são um fenômeno fisiopatológico bem conhecido. A vascularização anormal que causa um aumento local na concentração de hemoglobina produz um forte contraste optoacústico, tornando a imagem optoacústica adequada para visualização de angiogênese e tumores. Este fenômeno poderia ser usado para o diagnóstico de uma variedade de tumores malignos, mas potencialmente também para monitorar a progressão da doença após o tratamento. Por exemplo, foram observadas diferenças relevantes entre a distribuição da hemoglobina no tecido tireoidiano benigno e maligno e foi descrita a visualização de tumores de mama por meio da otoacústica.

Para a doença arterial periférica, a distribuição da hemoglobina e as características da placa são características biológicas altamente relevantes na caracterização da doença. Hoje em dia, modalidades de imagem como a tomografia computadorizada de raios X são consideradas o padrão-ouro, o que confere uma carga de radiação relevante aos pacientes. A imagem optoacústica tem o potencial de visualizar, por exemplo, as artérias periféricas e a artéria carótida, mesmo em um ambiente 3D. A identificação de características específicas da placa, como colágeno e lipídios, seria um próximo passo na visualização da biologia da placa e sua relação com a ruptura da placa. Este é o tópico de um protocolo MSOT já aprovado no qual 5 pacientes estão inscritos.

À medida que o MSOT experimenta um aumento de interesse na investigação clínica, tem havido desenvolvimentos tecnológicos que permitem sistemas de imagem adequados para uso clínico. O MSOT Acuity Echo (iThera Medical GmbH) que usamos no UMCG é dedicado à pesquisa clínica e é semelhante à tecnologia de ultrassom clínico em forma e manuseio. Além disso, permite o uso adicional da ultrassonografia (OPUS) para fornecer informações anatômicas, funcionais e moleculares simultaneamente. O MSOT Acuity Echo fornece feedback imediato na forma de imagens ao vivo.

Como múltiplas disciplinas (cirurgia, radiologia, medicina nuclear, cirurgia oral e maxilofacial, medicina interna) estão interessadas em usar o dispositivo, pretendemos explorar as possibilidades do MSOT para diversas indicações. Nossa hipótese é que a visualização de cromóforos teciduais com MSOT pode levar à identificação de alterações moleculares associadas à doença (-progressão).