Como todos sabemos que o câncer de ovário é o mais mortal de todas as neoplasias malignas da ginecologia, quando o câncer de ovário detectado em estágio mais precoce e localizado, a cirurgia e a quimioterapia podem curar cerca de 70 a 90% das pacientes, em comparação com apenas 20% ou menos quando diagnosticadas nos estágios posteriores. E o padrão atual de métodos de tratamento é conhecido por ter uma menor sensibilidade para a detecção precoce do câncer de ovário. Além disso, os métodos padrão de cuidados têm especificidade muito baixa para a avaliação precisa do risco de lesões anexiais ovarianas, levando a cirurgias desnecessárias, com potenciais complicações cirúrgicas e o custo significativo dos cuidados de saúde.
Portanto, nossa tecnologia sensível à detecção do câncer de ovário em estágio inicial e específica para o diagnóstico preciso de lesões anexiais ovarianas é necessária. A tomografia fotoacústica ou PAT ilumina-se com luzes infravermelhas próximas em comprimentos de onda específicos e é seletivamente absorvida pela hemoglobina oxigenada e desoxigenada. A onda fotoacústica gerada a partir da absorção de luz pode mapear o contraste da hemoglobina, e isso pode ser co-registrado para estruturas anatômicas fotografadas por ultrassom co-registrado.
A concentração de hemoglobina total e a saturação de oxigênio fornecem informações funcionais sobre a vascularidade tecidual e o consumo de oxigênio. Como as lesões malignas geralmente têm maior hemoglobina total e menor saturação de oxigênio, essas duas variáveis independentes podem ajudar a detectar cânceres de ovário mais precocemente e diferenciar lesões anexiais malignas de benignas com precisão para melhorar as recomendações de manejo cirúrgico. E obtivemos o piloto de dados e resultados de pacientes demonstraram que imagens fotoacústicas co-registradas combinadas com ultrassonografia transvaginal e biomarcador sanguíneo de câncer de ovário CA 125 podem realmente diagnosticar lesões anexiais ovarianas.
Nossos dados piloto também mostram evidências de que imagens fotoacústicas coregistradas podem detectar cânceres de ovário e trompas de Falópio em estágio inicial. E a fotoacústica e o ultrassom co-registrados foram aplicados na detecção e no diagnóstico de câncer de mama, câncer de pele, câncer de tireoide, câncer cervical, câncer de próstata e câncer colorretal. No entanto, as sondas de imagem variam dependendo da janela de imagem de diferentes órgãos.
O primeiro sistema comercial de imagem fotoacústica e ultrassonográfica da mama está disponível na Sino Medical Instrument. Esperamos que mais sistemas comerciais de ultrassom fotoacústico co-registrado estejam disponíveis no mercado. No entanto, as sondas de imagem fotoacústica e ultrassonográfica transvaginal precisarão ser especialmente projetadas para pacientes com imagem.
Para começar, expanda o feixe de laser primeiro divergindo o feixe com uma lente côncava plano e, em seguida, colimando o feixe com uma lente plano convexa. Use dois espelhos para direcionar o feixe para um divisor de feixe. Divida o feixe original em dois com um divisor de feixe polarizador e, em seguida, divida os dois feixes com mais dois divisores de feixe de segundo estágio.
Desta forma, o feixe de laser expandido se dividirá em quatro feixes com energia igual. Monte quatro fibras ópticas multimodo com mandril de fibra e use quatro lentes convexas plano para focar os quatro feixes de laser nas quatro fibras. Cubra todos os componentes ópticos sob uma caixa de metal para garantir que o caminho óptico não esteja exposto.
Conecte um monitor adicional ao sistema de ultrassom clínico programável ou ultrassom para executar o software de exibição PATUS para a visualização em tempo real da hemoglobina total relativa, os mapas de saturação de oxigênio no sangue e outros parâmetros funcionais. Em seguida, conecte o gatilho interno do laser ao gatilho externo do sistema de ultrassom e adquira sequencialmente cinco quadros PAT consecutivos e um quadro de ultrassom co-registrado. Para calibrar o sistema, defina a energia da bomba de laser para um nível fixo.
E para cada comprimento de onda, verifique a saída de energia por pulso em cada ponta de fibra para garantir que a densidade de energia calculada em cada comprimento de onda selecionado esteja no valor esperado. Para preparar o sistema de imagem PATUS, ligue o sistema de ultrassom clínico e inicie o software do sistema de ultrassom. Pressione o botão do transdutor no painel de controle da máquina de ultrassom para abrir a tela de seleção do transdutor.
Em seguida, selecione o transdutor de ultrassom correto. Calibre o sistema a laser e insira a energia total de pulso para cada comprimento de onda no software de exibição PATUS. Monte a sonda PATUS envolvendo as fibras e a sonda dentro da bainha da sonda.
Para exames de imagem, ajuste a posição do transdutor PATUS. Um alvo hipoecoico aparece lentamente no centro da varredura B. Em seguida, selecione a profundidade desejada no software de controle PATUS e clique em varredura no software de controle para iniciar a aquisição de dados PATUS B co-registrada.
Assista ao software de exibição de imagens PATUS para revisar as imagens de ultrassom e modo B co-registradas em tempo real. Os dados de PA de comprimento de onda único são exibidos no topo do ultrassom à medida que são adquiridos. Repita os passos para adquirir mais imagens e, se necessário, visualizar a segunda lesão.
Uma vez concluída a aquisição de dados, o software de exibição PATUS recebe um gatilho para reconstruir os mapas funcionais. Aqui, o painel esquerdo mostra o ultrassom B-scan, enquanto o painel direito mostra hemoglobina total relativa sobreposta com ultrassom co-registrado. Selecione uma região de interesse ou ROI, aqui o ovário de destino, para calcular o mapa SO2 dentro do ROI.
Esta imagem mostra uma mulher pré-menopáusica de 50 anos de idade com massas anexiais multicísticas bilaterais reveladas por TC com contraste. A imagem ultrassonográfica dos anexos esquerdos com a região de interesse ou ROI marcando o nódulo sólido suspeito dentro da lesão cística é mostrada aqui. O mapa relativo da hemoglobina total do PAT foi sobreposto ao ultrassom. A hemoglobina total relativa apresentou extensa distribuição vascular difusa na faixa de profundidade de um centímetro a cinco centímetros e o nível foi elevado em 17,1.
A distribuição da saturação de oxigênio no sangue foi sobreposta à ultrassonografia e o nível foi baixo em um valor médio de 46,4%A patologia cirúrgica revelou adenocarcinoma endometrioide bem diferenciado dos ovários direito e esquerdo. A profundidade foi marcada no lado direito das imagens de varredura B. Esta figura mostra uma mulher de 46 anos com lesões císticas bilaterais.
O ultrassom do ovário direito com um cisto simples medindo 4,2 centímetros de diâmetro máximo é mostrado aqui. O mapa relativo de hemoglobina total do PAT sobreposto ao ultrassom co-registrado mostra sinais de dispersão no lado esquerdo da lesão, com baixa média de 4,8. O mapa de saturação de oxigênio no sangue revelou maior teor de saturação de oxigênio de 67,5%A patologia cirúrgica revelou ovário direito normal com cistos foliculares.
Para cada comprimento de onda, meça a saída total de energia nas quatro pontas de fibra e compare-as com um registro anterior. Se a medição for mais de um milijoule a menos que o registro, ajuste a óptica para maximizar o acoplamento de energia. O PAT in vivo usando o sistema de ultrassom clínico aprovado pela FDA é um passo importante na tradução clínica do PAT.
Em comparação com a imagem ex vivo, a imagem humana in vivo apresenta novos desafios na aquisição de dados. Os dados clínicos do PAT podem ser usados para pesquisas de diagnóstico auxiliadas por computador. Nosso desenvolvimento de tecnologia e o promissor resultado do estudo piloto do paciente inspiram pesquisadores e empresas a explorar toda a capacidade de fotoacústica e ultrassom co-registrados para detecção precoce do câncer de ovário e para o gerenciamento de riscos cirúrgicos.
