A tomografia STOC permite visualizações sem precedentes da estrutura do olho

Imagens modernas de tecidos oculares não seriam possíveis sem o uso de varreduras de Tomografia de Coerência Óptica (OCT). Este método, uma das técnicas de diagnóstico mais populares e precisas do mundo, permitiu-nos compreender melhor os mecanismos de muitas doenças e selecionar terapias de forma mais eficaz. No entanto, a OCT não é uma técnica perfeita. Ruído coerente e/ou alcance axial limitado impediram imagens de alta resolução, bem como impediram a penetração total de todas as camadas da retina e da coróide.

Pesquisadores do Centro Internacional de Pesquisa Translacional do Olho (ICTER) encontraram uma maneira de contornar essas limitações e desenvolveram a Tomografia de Coerência Óptica Espaço-Temporal (STOC-T). As últimas pesquisas da equipe liderada pelo Prof. Maciej Wojtkowski confirmam que esse método permite agora visualizar a retina e a coróide com alta resolução em profundidades distintas na seção frontal.

O olho só às vezes revela tudo.

Tecnologias de imagem, como oftalmoscopia a laser de varredura e angiografia com corantes de fluoresceína (AF) ou indocianina verde (ICG), traduziram-se em tratamento mais preciso de muitas doenças oculares, mas a OCT permaneceu como o padrão-ouro dos cuidados clínicos. É indolor e não invasivo, mas suas limitações (observadas acima) dificultam a distinção de elementos morfológicos essenciais do olho.

A angiografia OCT (angio-OCT) permite visualizar a microcirculação da retina e da coróide sem injetar corantes, mas o qualidade da imagem ainda deixa muito a desejar e, em muitos casos, não é melhor que a OCT clássica. A dificuldade de imagem é exacerbada pela complexidade estrutural da coróide, bem como sua diversidade funcional, incluindo a nutrição das camadas externas da retina.

A estrutura da coroide é descrita em quatro camadas: a camada de Haller (a camada mais externa, composta por vasos sanguíneos de maior diâmetro); a camada de Sattler (uma camada de vasos sanguíneos de diâmetro médio); os coriocapilares (uma camada de capilares); e membrana de Bruch (a camada mais profunda da coróide).

Os coriocapilares (CC), epitélio pigmentar da retina (RPE) e as células fotorreceptoras constituem um complexo metabólico unificado cuja integridade estrutural e funcional é crucial para a função visual. Monitorar a interrupção deste complexo tripartido é essencial para documentar a disfunção retiniana, incluindo degeneração macular relacionada à idade (DMRI), retinopatia diabética, uveíte ou outras doenças degenerativas da retina.

O melhor método atualmente disponível (embora imperfeito) para visualizar os vasos coróides é a angiografia ICG, que é restritiva no tempo, permitindo a observação dos vasos apenas por um curto período de tempo após a injeção do corante. A angiografia ICG, no entanto, não consegue distinguir as diferentes camadas da coróide nem revelar a complexidade do CC, que só pode ser visto de forma limitada com angio-OCT; mas a angio-OCT também fica aquém.

Assim, as imagens de angio-OCT obtidas em diferentes profundidades da coróide têm mostrado aparência semelhante, sugerindo que podem conter outras camadas, incluindo a camada de Sattler. No geral, a incapacidade de distinguir entre as camadas torna inútil qualquer análise quantitativa da densidade dos vasos.

Olhe mais fundo

Em um artigo anterior intitulado “Light-adapted flicker optoretinograms capture with a Spatio-Temporal Optical Coherence-Tomography (STOC-T) system”, os pesquisadores do ICTER descreveram o sistema OCT de tempo-frequência de Tomografia de Coerência Óptica Espaço-Temporal (STOC-T) que eles inventado para capturar optoretinogramas da retina.

Agora, a equipe do Prof. Maciej Wojtkowski no ICTER, em um artigo intitulado “Spatio-Temporal Optical Coherence Tomography Provides Full Thickness Imaging of the Chorioretinal Complex”, mostrou que as imagens da retina obtidas usando STOC-T mantêm uma resolução uniforme de ~ 5 μm em todas as três dimensões, através de uma espessura de cerca de 800 μm. Isso, por sua vez, permite obter imagens volumétricas de alto contraste dos coriocapilares com efeitos de dispersão reduzidos.

“Aplicamos algoritmos de processamento de dados conhecidos e desenvolvemos novos para manipular e processar os conjuntos de dados adquiridos para obter dados 3D de alto contraste (volumes) para a retina em grandes campos de visão. A tecnologia e os algoritmos possibilitaram a imagem da retina e coróide em alta resolução transversal em diferentes profundidades, tornando a diferenciação da morfologia visível pela primeira vez dentro das camadas Sattler, Haller e coriocapilares”, disse o Prof. Maciej Wojtkowski do ICTER.

A principal limitação para a aplicação clínica desta técnica inovadora é o preço atual da câmera, cerca de 100.000 euros. Os cientistas do ICTER esperam que, à medida que o volume de produção de câmeras aumenta, o custo caia gradualmente, embora seja difícil prever em que nível. De fato, muitas instalações de pesquisa precisam de ajuda para adquirir uma ferramenta tão cara.

A tomografia STOC permite imagens distintas de todas as camadas primárias da coróide, ao mesmo tempo em que torna as camadas difíceis de visualizar visíveis em uma grande faixa transversal e axial. Os dados só podem ser analisados ​​offline devido à baixa velocidade de transmissão entre a câmera e o computador. Um poder de processamento de computador considerável é necessário para processar todas as grandes quantidades de dados gerados, mas isso pode ser reduzido usando algoritmos de aprendizado de máquina, como aprendizado profundo.

O uso do STOC-T para imagens da retina permite reconstruir a morfologia dos cones do olho humano de maneira não invasiva. Graças à câmera acima, o método STOC-T permite capturar a retina em uma fração de segundo e registrar toda a sua profundidade em uma resolução extremamente alta e sem precedentes.

No prática clínica, mesmo antes que o paciente tenha tempo de piscar, seu olho já terá uma imagem completa, com uma precisão que permite a visualização de células individuais. A tomografia STOC tem o potencial de inaugurar uma nova era no diagnóstico de doenças oculares, embora muito mais refinamento prático precise ser feito antes que ela possa ser disseminada rotineiramente na clínica.

As conclusões são publicadas na revista iScience.