Laser e IA abrem caminho para realização de biópsias virtuais

Pesquisadores da Stanford Medicine desenvolveram um método não invasivo para realização de análise de possíveis células cancerígenas. A chamada biópsia virtual usa laser para penetrar os tecidos e criar uma reconstrução tridimensional de alta resolução a partir da qual é possível fazer imagens transversais. Essas imagens imitam as geradas por uma biópsia padrão, na qual uma amostra de tecido é cortada em camadas finas e colocada em lâminas para serem examinadas ao microscópio.

O método, divulgado na edição de abril da publicação Science Advances, tem potencial para examina tecidos de forma não invasiva em busca de células anormais, bem como para fornecer resultados rápidos em biópsias realizadas em outras partes do corpo. Também pode dar mais informações do que as abordagens diagnósticas atuais, segundo os pesquisadores.

“Não criamos algo que apenas pode substituir as atuais lâminas da patologia padrão-ouro para diagnóstico de muitas condições, mas também melhoramos muito a resolução de exames de forma a reunir informações que seriam extremamente difíceis de ter de outra forma”, explica disse Adam de la Zerda, professor PhD associado de biologia estrutural e autor sênior do artigo divulgado. O método foi desenvolvido por Yonatan Winetraub, ex-aluno de pós-graduação do laboratório antes liderado por Zerda.

Visão a laser

Quando um dermatologista ou cirurgião faz uma biópsia, seja de pele, fígado, mama ou outro órgão, o tecido é geralmente enviado a um patologista, que o corta em camadas finas e aplica em cada camada produtos químicos reativos para identificar padrões, formas e estruturas das células mais facilmente. Essas lâminas são usadas rotineiramente para diagnosticar câncer e outras doenças e exigem muito trabalho que é irreversível, ou seja, quando o tecido é cortado em uma direção, não poderá ser fatiado de outra maneira para oferecer uma visão diferente.

Por isso, há quase uma década, a equipe de la Zerda estuda uma técnica diferente chamada tomografia de coerência óptica. Normalmente usada por oftalmologistas, esse exame mede como as ondas de luz de um laser refletem em um tecido para criar uma representação, de modo semelhante à dos equipamentos de ultrassom.

As varreduras da coerência óptica foram aprimoradas para trabalhar com outros órgãos além do olho. A qualidade das imagens foi melhorando ao longo do trabalho e permitindo ver cada vez mais detalhes dos tecidos até se tornarem muito semelhantes às obtidas pelos métodos convencionais usados por patologistas.

“Todos os médicos de hospitais estão acostumados a ler resultados de exames patológicos tradicionais, então era importante traduzir as imagens da tomografia de coerência óptica em algo confortável para eles, e não um tipo de imagem totalmente novo”, detalha de la Zerda.

Não poderia faltar uma pitada de IA

Os pesquisadores também recorreram à Inteligência Artificial (IA) para ajudar a converter as imagens digitalizadas da tomografia de coerência óptica em imagens semelhantes às de lâminas de biópsias convencionais. Segundo eles, a riqueza do trabalho residiu no método desenvolvido para alinhar pares de imagens das biópsias virtual e real para treinar algoritmos de aprendizado de máquina.

Como teste, três dermatologistas de Stanford analisaram agrupamentos aleatórios de imagens reais e virtuais e conseguiram detectar estruturas celulares em uma taxa semelhante.

Até agora, quando um médico percebe uma mancha de aparência incomum na pele de um paciente, havia duas opções: esperar e ver se ela cresce ou retirar e enviá-la a um patologista. Com a biópsia virtual, surgiu um terceiro caminho: fazer uma tomografia de coerência óptica e analisar as imagens.

Da mesma forma, cirurgiões até hoje removiam possíveis tumores de mama e enviavam o material para patologistas, precisando esperar vários dias pelo resultado e para determinar se a necessidade de uma segunda cirurgia para ampliar a margem de segurança e depois eliminar mais células cancerosas. Com a biópsia virtual produzida a partir de uma câmera de coerência óptica na sala de cirurgia, futuramente será possível tomar essa decisão instantaneamente.

Ainda será necessário mais trabalho para avançar nessas aplicações, mas os pesquisadores estão confiantes em relação a essas abordagens para dar aos médicos uma nova forma de realizar biópsias.