Doenças das artérias periféricas: um robô médico ajuda a diagnosticar

agosto 30, 2021 gurinho

A medicina está avançando muito, especialmente nas técnicas usadas para diagnosticar doenças cada vez mais comuns . É o caso, por exemplo, das doenças que afetam as artérias periféricas. Nestes casos, exames como a angiotomografia computadorizada ou angio-ressonância magnética são os mais utilizados, obtendo-se imagens de ultrassom 2D dos tecidos examinados. Pesquisadores da Universidade Técnica de Munique, em colaboração com a Universidade de Zhejiang e a Universidade Johns Hopkins, desenvolveram um sistema de diagnóstico inovador . É um robô capaz de diagnosticar doenças arteriais periféricas com muito mais precisão, obtendo imagens de ultrassom 3D.

Doenças das artérias periféricas, um problema cada vez mais comum

As doenças das artérias periféricas são muito mais comuns do que se possa imaginar. Eles afetam cerca de 20% das pessoas com mais de 55 anos: um número de 27 milhões de pessoas entre a Europa e a América do Norte . Uma das consequências mais comuns desse tipo de doença é o estreitamento ou mesmo obstrução das artérias encontradas nos membros. Obviamente, isso envolve uma série de problemas de circulação sanguínea que podem comprometer o uso normal dos membros. Localizar os tecidos envolvidos na doença com extrema precisão pode certamente ajudar a melhorar o diagnóstico médico. O robô desenvolvido pelos pesquisadores consegue diagnosticar com mais precisão as doenças das artérias periféricas, identificando as trajetórias que as artérias deveriam seguir em condições normais, graças à técnica de ultrassom de imagens 3D .

Um robô para melhorar o diagnóstico

O sistema robótico desenvolvido pelos três grupos de pesquisa utiliza, na verdade, um sistema de visão 3D ultrassônica . Um dos problemas mais comuns dos sistemas tradicionais de visão usados até agora é a limitação dos movimentos. Muitas vezes, de fato, as trajetórias descritas pelas artérias examinadas são complexas e se estendem por vários centímetros. Uma das incríveis características do robô é a capacidade de ajustar sua posição e orientação durante o exame , diagnosticando com mais precisão a presença de qualquer doença arterial periférica. Desta forma, é capaz de reconstruir um modelo 3D detalhado, mesmo de anatomias complexas.

O fluxograma do algoritmo usado pelo robô para diagnosticar doenças das artérias periféricas. Crédito: Jiang et al.

O sistema de visão computacional para diagnosticar doenças das artérias periféricas no centro da operação do robô

O coração do robô é um software de visão que consiste em três partes principais. Um sistema de visão , um sistema de ultrassom para reconstrução de imagens 3D e um sistema de ajuste de movimento para ajustar a trajetória. A visão é confiada a uma câmera RGB-D para extrair a imagem, enquanto marcadores passivos são usados para melhorar a posição. Obviamente, um médico apóia a atividade de triagem indicando ao robô qual trajetória seguir. A trajetória é desenhada com uma linha vermelha na pele do paciente. O vermelho é usado para destacar o contraste com a cor mais clara da pele. Por fim, os marcadores são utilizados para guiar automaticamente o robô ao longo da linha vermelha, permitindo a realização do exame e o diagnóstico de eventuais doenças das artérias periféricas.

É assim que o robô consegue diagnosticar a presença de doenças nas artérias periféricas. A imagem à esquerda mostra a otimização do movimento do robô em relação à trajetória traçada pelo médico. A diferença entre a reconstrução 3D da artéria sem compensação de movimento (a) e com compensação de movimento (b) é mostrada à direita. Crédito: Jiang et al. — A imagem à esquerda mostra a otimização do movimento do robô em relação à trajetória traçada pelo médico. A diferença entre a reconstrução 3D da artéria sem compensação de movimento (a) e com compensação de movimento (b) é mostrada à direita. Crédito: Jiang et al.

Autonomia no diagnóstico

O aspecto mais surpreendente do robô é sua autonomia no diagnóstico. Os marcadores, na verdade, são esferas aplicadas ao longo da trajetória desenhada no paciente. Eles são cobertos com um material auto-refletivo que realça seu brilho em relação ao resto. Ao definir um limiar de cor, o robô é capaz de distinguir a posição dos marcadores e, assim, derivar a trajetória da artéria . Além disso, com base em uma reconstrução 3D, é capaz de identificar qualquer estreitamento das artérias periféricas, diagnosticando assim a presença de alguma doença.

Resultado de testes realizados no robô que pode diagnosticar doenças das artérias periféricas. Crédito: Jiang et al. — As linhas sólidas são as trajetórias obtidas pelo robô, enquanto as tracejadas representam o erro de posição calculado. Crédito: Jiang et al.

Os primeiros testes do robô demonstram grande confiabilidade no diagnóstico de doenças arteriais periféricas

O sistema foi testado em um tecido de teste simulado no qual os médicos traçaram a provável trajetória de uma artéria. O erro médio na definição da trajetória foi inferior a 5 milímetros .

“A validação preliminar no tecido de teste demonstra que a abordagem proposta pode fornecer uma geometria 3D promissora, mesmo quando o objeto digitalizado é movido. Além disso, embora o método proposto tenha sido testado em uma aplicação vascular, ele também pode ser usado para outras aplicações, como a visualização óssea por ultrassom ”.
Os pesquisadores que conduziram o estudo.

Os resultados surpreendentes abrem o caminho para uma nova era no diagnóstico de doenças arteriais periféricas, com base no uso de robôs sensíveis ao movimento. Com pequenas melhorias este sistema poderia facilmente ser disponibilizado no mercado, pois é baseado exclusivamente no know-how do médico. Outra peça foi encaixada no grande quebra-cabeça da robótica médica que, dia após dia, está dando saltos incríveis.

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