Endoscópio que usa luz e som cabe dentro de uma agulha

A inovação deverá levar os endoscópios à base de luz para os consultórios e laboratórios clínicos.
[Imagem: Tianrui Zhao et al. - 10.1364/BOE.463057]

Endoscópio ultraminiaturizado

Pesquisadores criaram uma sonda de endoscópio que cabe dentro de uma agulha médica, com um diâmetro interno de apenas 0,6 milímetro, viabilizando o uso clínico da técnica de imagem fotoacústica.

A imagem fotoacústica, que combina luz e som para criar imagens 3D, pode fornecer informações clínicas importantes, mas até agora os instrumentos eram muito volumosos ou muito lentos para uso prático.

"Os endoscópios tradicionais baseados em luz só podem resolver informações anatômicas do tecido na superfície, e tendem a ter grandes pegadas," disse Wenfeng Xia, do King's College de Londres. "Nosso novo endoscópio fino pode resolver informações estruturais e moleculares do tecido em escala subcelular em 3D e em tempo real, e é pequeno o suficiente para ser integrado a dispositivos médicos que permitirão aos médicos caracterizar o tecido durante um procedimento".

O endoscópio ultrafino consiste em duas fibras ópticas, cada uma com aproximadamente o diâmetro de um fio de cabelo humano.

"A velocidade de imagem desta sonda de endomicroscopia fotoacústica é duas ordens de magnitude [100x] maior do que as relatadas anteriormente," disse Xia. "Ele pode eventualmente permitir a caracterização 3D do tecido durante vários procedimentos minimamente invasivos, como biópsias de tumores. Isso poderá ajudar os médicos a identificar a área certa para amostrar, o que aumenta a precisão do diagnóstico".

Imagem fotoacústica

As imagens fotoacústicas são geradas disparando pulsos de luz em estruturas absorventes no corpo, como glóbulos vermelhos ou DNA. Essas estruturas então vibram em resposta à luz, gerando ondas acústicas que podem ser detectadas por sensores de ultrassom. Essas ondas são então usadas para formar imagens, que podem delinear informações moleculares, estruturais e funcionais abaixo da superfície do tecido.

Embora já existam sondas de endoscopia fotoacústica à base de fibras ópticas, elas geralmente requerem um detector de ultrassom volumoso ou têm uma velocidade de imagem baixa.

Os pesquisadores superaram esses dois desafios combinando a formatação da frente de onda do feixe de luz com a detecção de ultrassom também baseada em luz, mais um algoritmo rápido para controlar tudo. Essa combinação permitiu criar uma sonda extremamente pequena sem sacrificar a velocidade ou a qualidade da imagem.

Para a detecção do ultrassom, os pesquisadores desenvolveram um microrressonador óptico - uma pequena estrutura feita para confinar a luz - que pode ser fabricado na ponta de uma fibra óptica. Quando as ondas sonoras atingem o microrressonador, sua espessura muda, o que, por sua vez, modifica a quantidade de luz que é refletida de volta para a fibra, permitindo a detecção óptica das ondas acústicas.