Nova tecnologia de raios-X pode melhorar o diagnóstico de COVID-19

Projeto e implementação do protótipo de radiografia de tórax em campo escuro. uma Esquema e b fotografia do sistema protótipo, combinando uma configuração de radiografia convencional com um interferômetro de raios-X de três grades. c Esquema e d fotografia do suporte de grade G2 que permite o posicionamento individual das grades, bem como a dobragem das grades de acordo com a geometria do cone-beam. A dobra evita o sombreamento das barras douradas das grades de alta proporção. e Visibilidade simulada para otimização de parâmetros de grade, como ciclo de trabalho e altura. A otimização foi realizada de forma iterativa para todas as três grades. f Medições de transmissão de raios X angulares e imagem de microscopia eletrônica de varredura (inlet) para uma das estruturas da grade. g Influência de um número de franjas por quadro na visibilidade interferométrica média. Crédito: Medicina da Comunicação (2022). DOI: 10.1038/s43856-022-00215-3

Uma equipe de pesquisa da Universidade Técnica de Munique (TUM) produziu, pela primeira vez, imagens de raios X em campo escuro de pacientes infectados com COVID-19. Em contraste com as imagens convencionais de raios X, as imagens de campo escuro visualizam a microestrutura do tecido pulmonar, fornecendo informações adicionais. Esta abordagem tem o potencial de fornecer uma alternativa à tomografia computadorizada (TC), que requer uma dose de radiação significativamente maior.

Os pulmões de pacientes com COVID-19 são normalmente visualizados usando tomografia computadorizada (CT). A tecnologia CT usa várias imagens de raios-X de diferentes ângulos para calcular uma imagem tridimensional. Isso fornece resultados mais precisos do que imagens bidimensionais usando tecnologia convencional de raios-X. A desvantagem, no entanto, é uma maior dose de radiação devido ao grande número de imagens de raios-X necessárias.

A radiografia de tórax em campo escuro é uma nova tecnologia de raios X desenvolvida pelo Prof. Franz Pfeiffer. Está abrindo caminho para novas possibilidades em diagnósticos radiológicos: “Durante nosso exame de raios-X, fazemos imagens de raios-X convencionais e imagens de campo escuro simultaneamente. Isso nos dá informações adicionais sobre os afetados tecido pulmonar rápida e facilmente”, diz Franz Pfeiffer, professor de física biomédica e diretor do Instituto de Engenharia Biomédica de Munique da TUM.

“A dose de radiação resultante é cinquenta vezes menor em comparação com as máquinas de TC. Consequentemente, esse método é promissor para cenários de aplicação que exigem exames repetidos por longos períodos de tempo – por exemplo, ao investigar a progressão de COVID longo. Essa abordagem pode servir como um alternativa à tomografia computadorizada para imagens do tecido pulmonar durante períodos prolongados de observação”, explica Franz Pfeiffer.

Informações adicionais sobre a microestrutura do tecido pulmonar

Em um novo estudo, publicado na revista Medicina da Comunicaçãoradiologistas compararam as imagens de pacientes com COVID 19 Doença pulmonar aos de indivíduos saudáveis. Eles descobriram que a distinção entre indivíduos doentes e saudáveis ​​era mais fácil usando imagens de campo escuro do que imagens convencionais de raios-X. Os radiologistas foram capazes de diferenciar entre tecido pulmonar doente e saudável mais prontamente quando ambos os tipos de imagens – convencionais e de campo escuro – estavam disponíveis.

Enquanto a tecnologia convencional de raios X depende da atenuação dos raios X, a tecnologia de raios X de campo escuro utiliza o chamado espalhamento de raios X de pequeno ângulo. Isso abre a porta para obter informações adicionais sobre a natureza da microestrutura do tecido pulmonar. As imagens de campo escuro podem, portanto, fornecer valor agregado ao investigar uma variedade de doenças pulmonares.

avaliação quantitativa

A equipe de pesquisa otimizou o protótipo da máquina de raios X para permitir a avaliação quantitativa das imagens. Um pulmão saudável com muitos alvéolos intactos produz um forte sinal de campo escuro e aparece claro na imagem. Em contraste, o tecido pulmonar inflamado, com fluido incorporado, produz um sinal mais fraco e aparece mais escuro na imagem. “Normalizamos o sinal de campo escuro em relação ao volume pulmonar para explicar as variações de volume pulmonar entre os indivíduos”, explica Manuela Frank, principal autora do artigo.

“Em seguida, esperamos examinar mais pacientes. Assim que tivermos dados suficientes de raios-X de campo escuro disponíveis, pretendemos usar inteligência artificial para apoiar o processo de avaliação. Para imagens convencionais, já realizamos um projeto piloto para avaliação de IA de nossas imagens de raios-X”, diz Daniela Pfeiffer, professora de radiologia e diretora médica do estudo no hospital Klinikum rechts der Isar da Universidade TUM.