Aspectos Biofísicos e Clínicos da Tomografia de Coerência Óptica

Resumo

Introdução: A tomografia de coerência óptica, usualmente referida como OCT (do inglês Optical Coherence Tomography), é um método biofísico de estudo e de diagnóstico, não invasivo, que emprega feixes de luz para obter imagens tomográficas semelhantes a cortes histológicos do corpo humano. O princípio básico de funcionamento da OCT é o interferômetro de Michelson, o qual é composto por: i) uma fonte emissora de ondas eletromagnéticas; ii) um espelho de referência, que pode ser movimentado durante o exame; iii) uma amostra, no corpo do paciente; iv) um espelho semi-refletor; e v) um detector de frequência ou de espectro, com uma unidade de processamento (HUANG et al., 1991). Na realização do exame do fundo de olho, um feixe de luz mono ou policromático é disparado pela fonte de modo que atinja o espelho semi-refletor, onde parte dos raios segue no sentido da amostra e parte reflete em direção ao espelho referência. A comparação entre o espectro do feixe de referência e do que foi refletido da amostra possibilita a formação de uma imagem tomográfica. Objetivo: Analisar os aspectos biofísicos e clínicos da tomografia de coerência óptica em diagnósticos médicos. Metodologia: Revisão da literatura que foi realizada na base de dados Pubmed/Medline com o uso dos seguintes descritores: optical coherence tomography, Michelson interferometer, imaging, interligados pelo operador booleano and. Foram empregados os seguintes critérios de inclusão: artigos científicos publicados nos últimos 5 anos, escritos em português ou inglês. Foram enquadrados no critério de exclusão os artigos que não empregaram a OCT como método de diagnóstico. Resultados: A OCT é majoritariamente empregada em Oftalmologia, onde podem ser obtidas imagens de diversas regiões do globo ocular, além do funcionamento vascular, por meio da OCT com dopplerfluxometria (FREITAS et al., 2010). Recentemente os microscópios utilizados em cirurgias oculares possuem, acoplado aos seus sistemas de lentes, um sistema de OCT para a visualização em tempo real do olho, tanto em procedimentos na porção anterior, quanto posterior do globo ocular (BENDA; STUDENÝ, 2022). A aplicação da OCT em tecidos superficiais possibilita seu uso na Dermatologia, permitindo a observação em tempo real das camadas mais superficiais da pele (SATTLER et al., 2013). Em Medicina há diversos empregos da OCT endoscópio na Urologia, Pneumologia, Gastroenterologia e Cardiologia (GORA et al., 2017). Seu uso na Cardiologia fornece uma imagem com resolução 20 vezes maior do que na ultrassonografia intracoronariana, permitindo uma análise histológica adequada da parede do vaso (COLETTA et al., 2010). Imagens podem ser obtidas na elastografia de coerência óptica (OCE), podendo neste caso ser mensurada a elasticidade através de imagens 2D de diversos tecidos in vivo (SINGH et al., 2021). A OCT tem também sido empregada no estudo do funcionamento auditivo, através da análise da vibração dos tecidos cocleares (KIM et al., 2018). Recentemente tem sido associado ao interferômetro de Michelson um interferômetro de Fizeau, a fim de produzir um sistema portátil de tomografia de coerência óptica de campo completo (TANG; GAO, 2021). Nos últimos anos cada vez mais aplicações para a técnica estão sendo aprimoradas para que a OCT continue a auxiliar nos diagnósticos em Medicina, e não apenas os oftalmológicos como nas primeiras e mais tradicionais utilizações. Conclusão: O desenvolvimento de variadas técnicas de tomografia de coerência óptica, com surpreendentemente alta velocidade de processamento, são capazes de fornecer imagens com boa resolução de diversas estruturas no corpo humano.
Palavras-chave: Engenharia Biomédica; Imagem Médica; Interferômetro de Michelson; Tomografia de Coerência Óptica.
Referências:
BENDA, T.; STUDENÝ, P. Intraoperative optical coherence tomography-available technologies and possibilities of use. A review. Ceska a Slovenska Oftalmologie: Casopis Ceske Oftalmologicke Spolecnosti a Slovenske Oftalmologicke Spolecnosti, v. 2, n. Ahead of Print, p. 1001-1010, 2022.
COLETTA, J; SUZUKI, N.; NASCIMENTO, B.; BEZERRA, H.; ROSENTHAL, N.; GUAGLIUMI, G.; ROLLINS, A.; COSTA, M.. Uso da tomografia de coerência óptica intracoronariana para caracterização precisa da aterosclerose. Arquivos Brasileiros de Cardiologia, v. 94, n. 2 , p. 268-272, 2010.
FREITAS, A. Z.; AMARAL, M. M.; RAELE, M. P.. Optical Coherence Tomography: development and applications. In Tech, 2010. 
GORA, M.; SUTER, M.; TEARNEY, G.; LI, X. Endoscopic optical coherence tomography: technologies and clinical applications. Biomedical Optics Express, v. 8, n. 5, p. 2405-2444, 2017.
HUANG, D.; SWANSON, E. A.; LIN, C. P.; SCHUMANN, J. S.; STINSON, W. G., CHANG, W.; HEE, M. R.; FLOTTE, T.; GREGORY, K., PULIAFITO, C. A.; FUJIMOTO, J. G.. Optical coherence tomography. Science, v. 254, n. 5035, p. 1178-1181, 1991.
KIM, W.; KIM, S.; OGHALAI, J. S.; APPLEGATE, B. E.. Endoscopic optical coherence tomography enables morphological and subnanometer vibratory imaging of the porcine cochlea through the round window. Optics Letters, v. 43, n. 9, p. 1966-1969, 2018.
SATTLER, E. C.; KÄSTLE, R.; WELZEL, J.. Optical coherence tomography in dermatology. Journal of Biomedical Optics, v. 18, n. 6, p. 061224, 2013.
SINGH, M.; SCHILL, A. W.; NAIR, A.; AGLYAMOV, S. R.; LARINA, I. V.; LARIN, K.. Ultra-fast dynamic line-field optical coherence elastography. Optics Letters, v. 46, n. 19, p. 4742-4744, 2021.
TANG, Y.; GAO, W.. Effects of orientation deviation of a beam splitter and a reference mirror on the stability of a two-interferometer-based handheld FFOCT imaging probe. Applied Optics, v. 60, n. 20, p. 5942-5952, 2021.