PrecisionView: microscópio do tamanho de uma caneta deteta cancro em tempo real

Investigadores criaram um microscópio portátil, do tamanho de uma caneta, capaz de analisar tecido em tempo real. O equipamento consegue diferenciar células cancerígenas de células saudáveis e desenhar mapas dos padrões de vasos sanguíneos abaixo da superfície - tudo isto sem remover qualquer amostra.

Se os resultados se confirmarem em ensaios clínicos de maior dimensão, a tecnologia poderá transformar a forma como se deteta cancro em fases iniciais, sobretudo em locais onde o acesso à anatomia patológica laboratorial é difícil.

O dispositivo chama-se PrecisionView e foi desenvolvido por uma equipa da Rice University e do MD Anderson Cancer Center.

PrecisionView deteta cancro em tempo real

Muitos cancros do colo do útero e da cavidade oral são identificados tarde. Estes pertencem ao grupo dos cancros epiteliais, que representa uma grande fatia de todos os diagnósticos oncológicos.

Uma das razões está no funcionamento das ferramentas de diagnóstico atuais. As biópsias são invasivas, cobrem apenas uma parte limitada da lesão e dependem de infraestruturas laboratoriais que nem sempre existem.

A microscopia in vivo já oferece uma alternativa não invasiva, mas enfrenta limitações concretas. Entre elas estão um campo de visão reduzido, uma profundidade de campo pequena e a dificuldade em obter imagens quando as superfícies dos tecidos não são perfeitamente planas.

No conjunto, estas restrições tornam difícil avaliar lesões grandes ou complexas, ou perceber exatamente em que ponto uma biópsia seria realmente mais útil.

“Early detection is one of the most critical factors in improving cancer outcomes,” disse Rebecca Richards-Kortum, professora na Rice e co-diretora do Instituto Rice360 para Tecnologias de Saúde Global.

“Mas as ferramentas de hoje obrigam muitas vezes os clínicos a escolher entre detalhe e cobertura. Com o PrecisionView, já não precisamos de fazer essa escolha - conseguimos ver ambos com nitidez e em tempo real.”

A IA redesenhou o microscópio

Tradicionalmente, as ferramentas de IA são usadas para melhorar a resolução ou o contraste das imagens depois de estas serem captadas por sistemas de imagem convencionais.

“Em forte contraste, este trabalho utiliza abordagens de IA para redesenhar a ótica de um microscópio,” afirmou o coautor Ashok Veeraraghavan, diretor do departamento de engenharia electrotécnica e informática da Rice.

“A ótica desenhada por IA não só melhora a resolução e o contraste como, mais importante ainda, quebra a troca convencional entre profundidade de campo e resolução.”

O resultado é um dispositivo com um campo de visão cerca de cinco vezes maior do que o dos sistemas convencionais. Além disso, oferece uma profundidade de campo aproximadamente oito vezes superior, mantendo resolução ao nível celular.

Na prática, este ganho de profundidade de campo é decisivo. Os profissionais podem encostar o aparelho a tecido irregular e, ainda assim, obter imagens nítidas, sem necessidade de um posicionamento milimétrico perfeito.

O dispositivo regista tanto alterações celulares à superfície como padrões microvasculares em tecido abaixo da superfície. Ambos são sinais que os clínicos usam para distinguir tecido saudável de lesões pré-cancerosas ou cancerígenas.

Colocar o PrecisionView em ação

A equipa validou o dispositivo através de experiências com voluntários saudáveis e com amostras de tecido humano contendo lesões pré-cancerosas.

Nos testes, o PrecisionView analisou cavidades orais de voluntários. O aparelho mapeou a estrutura do tecido e os vasos sanguíneos em áreas superiores a um centímetro quadrado.

Noutro ensaio, conseguiu identificar alterações pré-cancerosas em tecido do colo do útero, distinguindo de forma clara as zonas anormais do tecido saudável circundante.

“Em vez de recolher um pequeno fragmento de tecido e enviá-lo para um laboratório, esta tecnologia permite-nos avaliar instantaneamente uma área muito maior,” disse Jimin Wu, investigador de pós-doutoramento em engenharia electrotécnica e informática. “Isso pode reduzir significativamente diagnósticos falhados e procedimentos desnecessários.”

Quem beneficia do PrecisionView

O PrecisionView custa cerca de $3,000 para ser construído, recorrendo a componentes relativamente simples. Trata-se de um custo propositadamente baixo.

O dispositivo foi concebido a pensar em contextos com recursos limitados - clínicas em países de baixo e médio rendimento, zonas rurais, ou qualquer lugar onde a infraestrutura de anatomia patológica laboratorial seja escassa ou lenta.

“O impacto será particularmente significativo em áreas com poucos serviços médicos, onde o acesso a serviços de patologia pode ser limitado ou atrasado, levando a diagnósticos falhados ou tardios,” afirmou a coautora do estudo Kathleen Schmeler, professora de Oncologia Ginecológica na Universidade do Texas.

“O PrecisionView tem potencial para levar capacidade de diagnóstico de elevada qualidade diretamente para o local de cuidados - ajudando os clínicos a tomar decisões mais atempadas, o que irá melhorar o acesso à deteção precoce que salva vidas.”

O cancro do colo do útero mata muito mais mulheres em países de baixo rendimento do que em países ricos. A diferença deve-se, em grande medida, à falta de infraestruturas para deteção precoce.

Um dispositivo do tamanho de uma caneta, que um clínico pode encostar ao tecido durante uma consulta de rotina e obter de imediato uma leitura, pode alterar este cenário.

Promissor, mas ainda não pronto

Os investigadores deixam claro que são necessários estudos clínicos mais amplos antes de o PrecisionView poder ser validado como ferramenta de diagnóstico.

Os resultados obtidos até agora são animadores, mas transformar uma demonstração em laboratório num instrumento clínico fiável exige testes numa escala diferente.

O estudo mostra que desenhar em conjunto a ótica, os algoritmos de IA e o microscópio portátil pode desbloquear capacidades que antes eram impossíveis num dispositivo transportável.

Usar a IA apenas para contornar limitações do hardware convencional não permite alcançar os mesmos resultados.

Um microscópio do tamanho de uma caneta que deteta cancro em tempo real, custa três mil dólares e não precisa de laboratório soa quase futurista. Ainda não está nas clínicas. Mas existe, e funciona.