Influência da tonalidade da pele em diagnósticos é diminuída por meio de reconstrução de imagem

Estudo aponta que no caso de peles mais escuras, com maior concentração de melanina, pode haver interferência na formação da imagem usada em diagnósticos

 22/02/2024 – Publicado há 2 meses     Atualizado: 27/02/2024 as 14:39

Texto: Júlio Bernardes

Comparação das imagens fotoacústicas de voluntários com pele clara (a direita) e escura (a esquerda); em ambos os casos, as imagens apresentam melhor visualização da artérias quando aplicado o método de reconstrução proposto no estudo em relação ao tradicional – Imagem: Cedida pelo Pesquisador

Desenvolvimento recente da medicina, a imagem fotoacústica é uma técnica usada no diagnóstico por imagem que combina luz e ultrassom. Nesse método, um laser é apontado para o tecido-alvo, que absorve a luz e produz ondas sonoras, captadas por um aparelho de ultrassom, que produz a imagem que será analisada pelos médicos.

Na Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto (FFCLRP) da USP, uma pesquisa em colaboração com a Johns Hopkins University, nos Estados Unidos aponta que no caso de peles mais escuras, com maior concentração de melanina, pode haver interferência na formação da imagem. O estudo propõe o uso de uma técnica de reconstrução de imagens para eliminar distorções causadas pelo tom de pele.

O trabalho é descrito em artigo publicado na revista científica Photoacustics no último dia 11 de setembro. “A imagem fotoacústica é uma técnica de imagem médica que combina princípios da fotônica e da ultrassonografia”, explica ao Jornal da USP o professor Théo Pavan, do Departamento de Física da FFCLRP, orientador do doutorado de Guilherme Fernandes, onde foi realizada a pesquisa.

“Ela surgiu nos anos 2000 e os primeiros equipamentos comerciais começaram a aparecer depois de 2010”, relata. “Geralmente esses equipamentos integram sistemas de laser com equipamento tradicional de imagem de ultrassom. Por isso, os estudos clínicos ainda são muito recentes.”

Theo Pavan – Foto: Arquivo pessoal

Atualmente, existem estudos que avaliam por meio da imagem fotoacústica tumores, oxigenação sanguínea, processos inflamatórios como artrite, guia cirúrgico, entre outros diagnósticos. “Nos casos em que a luz precisa atravessar o tecido, muito pouco se sabia da influência do tom de pele na qualidade da imagem”, destaca o professor. “Nosso estudo traz algumas dessas informações, além de avaliar um método de processamento que minimiza o potencial viés na qualidade da imagem.”

Fernandes relata que a imagem fotoacústica se baseia no efeito fotoacústico, no qual um determinado alvo é iluminado com uma fonte de luz pulsada (laser, por exemplo) e, ao absorver a energia luminosa, é criada uma onda acústica. “Essa onda sonora é comumente detectada por dispositivos de ultrassom, formando assim uma imagem cujo contraste é a absorção óptica”, observa. “Ou seja, o brilho na imagem fotoacústica é proporcional ao quanto de luz o alvo foi capaz de absorver. Em pacientes com tom de pele escuro, com mais concentração de melanina, a luz que consegue penetrar no tecido é mais atenuada.”

Qualidade da imagem

“Outro problema da imagem fotoacústica é que toda essa energia luminosa absorvida na pele gera também uma onda acústica que se propaga no meio e acaba sendo espalhada em direção ao equipamento de ultrassom. A presença desse espalhamento acústico introduz uma desordem na imagem, que se sobrepõe aos sinais de interesse”, afirma o pesquisador. “Esses dois problemas dificultam a identificação de alvos específicos na imagem, como vasos sanguíneos, por exemplo.”

O objetivo do estudo foi quantificar a qualidade da imagem fotoacústica bem como o nível de desordem gerado para pessoas com diferentes tons de pele. “Além disso, nós propusemos o uso de um método de reconstrução de imagem, disponível na literatura, que é baseado na correlação espacial do sinal e avaliamos o desempenho deste método para diferentes tons de pele”, destaca Fernandes.

Guilherme Fernandes – Foto: Arquivo pessoal

De forma simplificada, essa correlação espacial está relacionada à semelhança nas características dos sinais em diferentes pontos do espaço. “No caso da desordem, essa correlação é geralmente menor em comparação com o sinal dos tecidos alvos”, aponta o professor. “Desta forma, nossos resultados mostraram que, ao utilizar esse novo método de reconstrução, a qualidade da imagem fica similar para pacientes tanto com pele clara quanto com pele escura, reduzindo, portanto, o viés causado pelo tom de pele na imagem fotoacústica”, acrescenta o pesquisador.

Guilherme Fernandes faz doutorado no Grupo de Inovação em Instrumentação Médica e Ultrassom (GIIMUS) da FFCLRP, orientado pelo professor Theo Pavan. O artigo Mitigating skin tone bias in linear array in vivo photoacoustic imaging with short-lag spatial coherence beamforming foi publicado no site da revista científica Photoacoustics em 11 de setembro. A pesquisa teve a colaboração da professora Muyinatu Bell, da Johns Hopkins University (Estados Unidos).

Leia, nos links abaixo, sobre as pesquisas desenvolvidas no Departamento de Física da FFCLRP:

Estudos sobre absorção da luz pela pele geram inovações em diagnósticos médicos

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