Scanner de ultrassons portátil 3D do MIT com MyFUS para monitorização do cancro da mama

Investigadores desenvolveram um scanner de ultrassons portátil capaz de gerar imagens nítidas e tridimensionais do tecido mamário e que pode ser utilizado por alguém sem formação médica - incluindo em casa.

Num teste com dez voluntários que nunca tinham feito uma ecografia, o dispositivo portátil permitiu identificar quase 80% de alvos ocultos, face a cerca de 60% com uma sonda manual convencional.

O sistema abre caminho a verificações para cancro da mama com uma cadência muito superior à permitida por mamografias anuais, o que pode ajudar a detetar tumores de crescimento rápido que surgem entre exames programados. Além disso, pode oferecer uma forma sem radiação de acompanhar, ao longo de meses, um nódulo conhecido ou uma zona tratada - numa clínica ou no domicílio.

A lacuna no rastreio

A mamografia é a primeira linha de rastreio do cancro da mama, mas tem uma limitação amplamente reconhecida: em mulheres com mamas densas, tanto o tecido saudável como um tumor podem surgir a branco na imagem, permitindo que lesões fiquem “escondidas” à vista.

Esse efeito de mascaramento reduz a taxa de deteção por mamografia. Num grande ensaio realizado nos Países Baixos, um segundo método de imagiologia conseguiu identificar cancros que o exame tinha falhado.

Há ainda outras desvantagens: a mamografia comprime a mama, recorre a pequenas doses de radiação e não é prática de repetir mês após mês.

Alguns tumores aparecem no intervalo entre rastreios anuais. Estes chamados cancros de intervalo tendem a crescer mais depressa e a ter pior prognóstico - precisamente a janela que um exame mais frequente e menos agressivo poderia ajudar a fechar.

Foi essa lacuna que levou Canan Dagdeviren, professora associada de artes e ciências dos media no Massachusetts Institute of Technology (MIT), a procurar uma alternativa. Após perder uma tia para um cancro de intervalo, voltou-se para os ultrassons, que constroem imagens com ondas sonoras e não envolvem radiação.

Ecografias sem radiação

A ausência de radiação é o que torna realista repetir exames com frequência.

Em declarações ao Earth.com, Dagdeviren, que liderou o trabalho, afirmou: “Em princípio, como os ultrassons não têm radiação, o nosso sistema poderia permitir uma monitorização frequente ou até diária em casa, sem as preocupações de radiação associadas a imagens repetidas por raios X.”

O laboratório já tinha apresentado uma versão vestível num estudo de 2023: um adesivo macio que podia avaliar toda a mama a partir de algumas posições, com pouca necessidade de treino.

O novo dispositivo retoma essa ideia, mas sob a forma de uma unidade manual mais rígida, orientada para imagens mais nítidas e para facilitar exames repetidos.

Imagens mamárias mais nítidas

O maior salto na qualidade da imagem resulta de uma nova camada de suporte colocada atrás do conjunto (matriz) de pequenos elementos que emitem e recebem som. Esta camada absorve vibrações parasitas que, de outra forma, desfocariam a imagem, e também funciona como escudo contra ruído elétrico.

Como consequência, obtiveram-se contornos mais definidos e uma banda mais ampla de frequências úteis. Em conjunto, isto permite distinguir microcalcificações - pequenos pontos granulosos e ténues que podem estar entre os sinais mais precoces de cancro.

“Com a camada de suporte, o dispositivo produz imagens mais exatas e mais nítidas, com uma gama de frequências de funcionamento mais ampla”, disse um dos principais autores do estudo.

Ao remodelar os cantos da matriz, a equipa conseguiu ainda que a sonda operasse com maior potência sem degradação do sinal, alcançando mais de 8,9 cm de profundidade no tecido (cerca de 3,5 polegadas).

Processamento de imagem mais inteligente

O tecido mamário não é homogéneo: o som desloca-se ligeiramente mais devagar na gordura do que em tecido mais denso. Esse desfasamento pode alterar a origem aparente dos ecos e “borrar” a imagem, a menos que seja corrigido.

Para resolver o problema, a equipa desenvolveu software que estima a velocidade do som camada a camada e refoca a imagem enquanto esta se forma - um passo conhecido como formação do feixe.

“Vemos até uma melhoria de 10% na resolução só por aplicarmos esta técnica”, explicou Shrihari Viswanath, estudante de doutoramento e coautor principal.

Testes ao sistema

Para perceber se o detalhe extra se traduzia em melhor desempenho, os investigadores realizaram um estudo com dez voluntários sem qualquer treino em ultrassons. Cada participante examinou modelos em gel que simulavam uma mama e escondiam esferas de solda com cerca de um quarto de milímetro de diâmetro, usadas como substituto de lesões muito pequenas.

Com o sistema 3D, os voluntários localizaram quase 80% dos alvos; com uma sonda manual convencional, encontraram aproximadamente 60%. Nove em cada dez tiveram melhores resultados com o novo dispositivo, e a maioria referiu que a tarefa pareceu mais fácil e exigiu menos esforço mental.

Uma sonda plana capta apenas uma fatia fina de cada vez, pelo que uma ligeira inclinação pode fazer com que um alvo seja “saltado” mesmo quando o utilizador aponta na direção certa. Já o scanner 3D regista um bloco amplo de tecido numa única colocação, tornando muito mais difícil falhar o alvo por pequenas variações de ângulo.

Em tecido vivo, radiologistas usaram o dispositivo para distinguir quistos, regiões fibrosas densas, um implante mamário, um nódulo sólido benigno e pequenos aglomerados de calcificações que podem assinalar doença precoce. Nessa variedade de casos, as imagens mostraram-se comparáveis às de um equipamento clínico.

Orientação da sonda

O maior desafio de usar ultrassons fora de uma clínica não é a imagem, mas sim voltar a posicionar a sonda exatamente no mesmo local meses depois. Historicamente, essa repetibilidade depende de uma mão treinada, e não existia uma forma fiável de um doente o fazer sozinho até este sistema.

A solução é um guia baseado em câmara, a que a equipa chamou MyFUS, que acompanha o corpo e a sonda através de uma câmara web comum e orienta o utilizador até à posição correta. No ecrã, o sistema indica quão próxima está a colocação atual da primeira ecografia e vai ajustando a posição da sonda até ambas coincidirem.

“Convencionalmente, é preciso um operador para mover a sonda à volta da mama, mas nós criámos uma interface de visão por computador para os utilizadores conseguirem fazê-lo sozinhos”, disse Hyeokjun Yoon, também autor principal.

Nos ensaios, os utilizadores que regressaram para um segundo exame conseguiram alinhar as imagens com a primeira referência em mais de 90% das tentativas.

Caminho para monitorização em casa

Essa capacidade de repetição é essencial para quem quer seguir a evolução de um nódulo ao longo do tempo ou observar como um tumor responde ao tratamento.

Dagdeviren disse ao Earth.com que “A interface orientada por visão para a automonitorização mamária longitudinal já está perto de poder ser usada num contexto doméstico.”

No entanto, há uma ressalva: um técnico de ecografia ou um operador treinado continua a ter de realizar a primeira ecografia de referência; depois disso, o sistema consegue guiar a pessoa de volta ao mesmo ponto de forma autónoma.

Deteção mais precoce do cancro

O estudo deixa um ponto claro: uma ecografia 3D suficientemente pequena para transportar já consegue igualar um equipamento clínico numa série de achados mamários e resolve pontos tão finos como microcalcificações, mesmo quando é manuseada por alguém sem treino.

Durante os testes, o dispositivo manteve-se dentro de limites de segurança, aquecendo o tecido apenas cerca de 1,1 °C (aprox. 2 °F) ao longo de 30 minutos de utilização contínua. Para um instrumento pensado para exames frequentes e repetidos, é precisamente esse tipo de aquecimento baixo e estável que importa.

Se chegar a clínicas e a casas, poderá alargar verificações regulares da mama a pessoas longe de hospitais ou de técnicos especializados e também a quem tem tecido mamário denso - condição que torna as mamografias padrão menos fiáveis, como é descrito numa revisão abrangente. Detetar mais cancros cedo significa encontrar mais casos numa fase em que, em geral, são mais fáceis de tratar.

A equipa pretende agora reduzir a interface para um telemóvel ou tablet e criar uma empresa em torno da tecnologia.

Num e-mail ao Earth.com, Dagdeviren escreveu: “O nosso foco a curto prazo é a monitorização mamária, e esperamos continuar a priorizar esta aplicação nos próximos 1-2 anos.”

Mais tarde, a mesma plataforma de imagiologia poderá ser adaptada a outros alvos, como a monitorização de cancro do ovário, a avaliação de endometriose e a imagiologia fetal. Cada aplicação exigirá ajustes específicos do dispositivo, testes clínicos e trabalho regulatório antes de chegar aos doentes.